卷煙供絲系統設計及其優化策略分析

戴宇輝

摘 要 目的：本次研究以展開對卷煙供絲系統的設計及優化研究，解決該系統運用中存在出料不均、煙絲造碎、揚塵嚴重等多方面問題，作為系統優化設計預期目的。方法：通過更換儲絲柜的出料方式，轉變原本撥絲輥改為柔性出料裝置、轉變原本打擊式出料改為柔性出料、轉變原本離心式勻絲圓盤改為篩分式分配圓盤。結果：經本次研究對卷煙供絲系統的優化設計，結果證實經過優化改進提高了1.45%的整絲率，降低了0.96%的碎絲率，降低了0.12%的煙支空頭率及0.26%的含末率，減小了5mg的煙支質量標準偏差，更降低了5.7Pa的吸阻標準偏差。結論：經過本次系統優化設計能夠對煙絲的純凈度有效提升，減小煙絲配送的造碎及煙支質量標準偏差，提升卷煙的穩定性及質量。

關鍵詞 卷煙;風力送絲;柔性;供絲系統;優化

在卷煙廠的生產進度中對于供絲生產，輸送煙絲該環節尤為關鍵，負責輸送儲絲柜內部的煙絲，運送至卷煙機完成卷接煙支。能夠提升卷煙的成品質量，降低煙支的含末率以及空頭率，作為目前卷煙廠始終關注的重點問題[1]。目前絕大多數卷煙廠的卷煙儲絲柜均采用撥絲輥打擊式出料，主要包括3根撥絲輥組成該裝備，焊接了多個耙齒。在儲絲柜派出煙絲之后撥絲輥開始轉動直至耙齒全部擊打煙絲排出之后停止。而此種打擊式出料方式，存在諸多目前卷煙廠想要解決的問題，即出料不均、煙絲造碎、揚塵嚴重等[2-5]。雖然目前對于如上系統缺陷問題，多名學者已經展開對其改進研究，提出對撥料輥的耙齒數量及所在位置進行調整，對儲絲柜的底帶具體運行速度進行優化等多方面措施，對煙絲結構有效改善，也很大程度提高了卷煙質量。但是在卷煙供絲中仍然普遍存在如上問題，本次研究通過結合近些年在卷煙行業廣泛應用的柔性生產技術，提出轉變儲絲柜的出料方式，旨在能夠提高卷煙供絲的整體質量。

1 問題分析

在傳統的撥料機構中通常在煙絲出料過程中，儲絲柜的底部會將煙絲攜帶共同移動至出料口，之后通過撥料機構完成對煙絲送入至下一道工序內。在儲絲柜內由于煙絲具備了較高的堆積層，那么在排出煙絲過程中則會出現結塊，所致輸送煙絲出現不暢以及出料不均的問題。為此在儲絲柜的煙絲出料口完成3根撥絲輥的安裝，在撥絲輥上焊接長250mm、直徑22mm、直徑160～180mm的耙齒[6]。在煙絲由儲絲柜排出撥絲輥便開始轉動，直至耙齒完成對煙絲的多次擊打直至排出。但是在此過程中由于耙齒之間的距離間隔較緊，所致在排出煙絲過程中對煙絲造成多次擊打，很容易便出現煙絲碎絲率較高、出料不均的情況，對供絲的精度造成影響。

目前多數卷煙廠商均采用風力、小車這兩種煙絲輸送方式，在輸送小車的過程中整體造碎較少，可以確保不同卷接機組內的供絲結構基本相符，但是設備的整體價格比較昂貴，且維修成本也相對較高。風力送絲的整體布局比較靈活，提高了整體管理便捷性，能夠適用于針對不同距離垂直、水平、曲線等送絲方式，同時還存在去雜、松散、干燥、除塵以及冷卻等多種作用，被廣泛運用于卷煙企業中。風力送絲系統包括多種配絲裝置類型，譬如側吸式、振盤式、滾筒式、下吸式等。在比較常用的側吸式裝置，通常借助離心式勻絲圓盤，經由進料口完成煙絲輸入，至離心作用下將煙絲拋出出料口，經由風力輸送至卷煙機。但是在此過程中由于離心勻絲圓盤的轉動速率過高，所致將煙絲拋出時產生了較高的碎絲率，并且出現比較嚴重的揚塵及煙絲分層此類情況，對成品煙支的整體穩定性及質量造成嚴重影響。

2 改進優化策略

2.1 柔性出料裝置

通過將原本的儲絲柜打擊式出料方式，轉變為柔性出料，將原本的撥絲輥替換為柔性出料裝置。

柔性撥料裝置采用曲柄連桿結構，穩定可靠。通過一臺變頻器同時驅動兩臺減速電機同步運轉，由驅動主軸帶動從動軸旋轉做圓周運動;從而帶動連桿機構與擺臂作有規律的反復運動，帶動撥料架自上而下的撥料;撥料釘的速度和力矩為周期變化式，撥料釘接觸物料時小，分離物料時大，可以實現撥料沖擊力小，不占料的特點。本設備運轉時可以根據現場流量情況調整變頻器的功率來控制撥料架的撥料速度。

2.2 篩分式分配圓盤

經過優化設計之后的配絲裝置，主要組成包括進料口、出料口、碎絲出口、分配圓盤、傳動機構以及機架。在生產過程中并不旋轉分配圓盤，而是借助1mm偏心輕輕擺動分配圓盤，圍繞中心軸做平面運動，通過這一過程確保圓盤的煙絲，可以均勻下落至出料口，在分配圓盤上將1.5mm的篩分孔增加之上。在離心力作用下煙絲能夠向圓盤的外圍均勻下滑運動，自篩分孔內成功篩出煙末自碎絲出口完成煙末排出。篩分式分配圓盤能夠將碎絲以及煙末成功分離，行之有效的將煙絲純凈度有效提升，也減少了煙支成品的含末率。

3 成效分析

3.1 應用設計

在展開本次實驗應用過程中，通過選用保定卷煙廠提供的某牌煙絲。采用YQ-2型煙絲振動分選篩、MTS-III型綜合測試臺、JMZ-V型煙絲含末率測定儀、電子天平作為本次實驗應用的設備儀器。在試驗過程中首先將選用的10000kg的煙絲投料，在完成混絲加香步驟之后均勻分為兩部分，分別將兩部分置于柔性出料的實驗柜以及打擊式出料的正常柜，等待設備運行及煙絲出料穩定后取樣，共計取樣3次分別于料頭、料中以及料尾，每次取料4000g確保對截留面的部位物料能夠精準獲取。之后將實驗柜的煙絲借助改進后的配絲裝置完成配送試驗，對比相較原本配絲裝置，等待設備穩定后，卷煙機的煙絲儲存箱完成3次取樣，每次4000g，卷接機組完成5次取樣，每次完成500支取樣。依據GB5606-2005、YC/T178-2003檢測方法，完成對本次試驗中的卷煙樣品檢測，包括整絲率、碎絲率、煙支質量、含末率以及空頭率，在完成煙卷制之前完成煙絲內梗絲分揀，完成梗絲比例的計算，對測試結果平均值完成統計計算。

3.2 應用數據

根據（見表1）可以發現，柔性出料實驗柜相較打擊式出料的正常柜，明顯提高了0.83%的整絲率，降低了0.79%的碎絲率。經計算降低了0.46%的整絲率極差，降低了0.23%的碎絲率極差。表示經過優化改進卷煙供絲的出料方式，可以對煙絲的造碎情況有效降低，提高了煙絲結構的穩定均勻性。實驗柜與正常柜的梗絲分別為32.97%、32.96%，表示達到了兩種出料方式的一致煙絲混合均勻性。

根據（見表1）可以發現，經過改進配絲裝置之后提高了1.45%的整絲率，降低了0.96%的碎絲率，降低了0.12%的煙支空頭率及0.26%的含末率，減小了5mg的煙支質量標準偏差，更降低了5.7Pa的吸阻標準偏差。因此表明經過本次系統優化設計能夠對煙絲的純凈度有效提升，減小煙絲配送的造碎及煙支質量標準偏差，提升卷煙的穩定性及質量。

4 結束語

經本次研究發現結論如下：①通過實現對卷煙供絲系統的優化改進，發現柔性出料裝置及可篩分碎絲、煙末的分配圓盤技術，運用于對儲絲柜的出料方式及配絲裝置改進，發現有效實現了煙絲的柔性配絲及出料，對煙絲的分層及造碎情況發生有效改善。并且很大程度對系統的運行平穩有所提升，也在很大程度上對出料揚塵情況有所減少，對卷煙廠的生產環境有效改善;②通過展開本次實驗結果發現，經過優化改進提高了1.45%的整絲率，降低了0.96%的碎絲率，降低了0.12%的煙支空頭率及0.26%的含末率，減小了5mg的煙支質量標準偏差，更降低了5.7Pa的吸阻標準偏差。經過本次系統優化設計能夠對煙絲的純凈度有效提升，減小煙絲配送的造碎及煙支質量標準偏差，提升卷煙的穩定性及質量。

參考文獻

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[2] 馬學成，張洛平，李慶林.YJ15型卷煙機定量供絲驅動的改進[J].煙草科技，2004，（6）：12-13，26.

[3] 龔道平.ZJ17卷接機組供絲系統設計參數分析及改進[J].煙草科技，2014，（10）：24-27.

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[6] 任宏程，張勇，向鳳紅.卷煙廠制絲線加香控制系統的設計[J].煙草科技，2008，（4）：23-25.