梗丝加香比例合格率改善研究

张忠云

梗丝加香比例合格率改善研究

张忠云

（红塔烟草（集团）有限责任公司昭通卷烟厂，云南 昭通 657000）

梗丝加香是烟梗梗丝加工的重要环节，加香的稳定、均匀与否直接影响着成品梗丝的抽吸口感。结合梗丝线生产实际，分析了造成梗丝加香比例合格率不高的设备关键点，并提出相应的改进对策。改进后，梗丝加香比例合格率提升了21个百分点。

梗丝加香；梗丝线；卷烟；物料流量

梗丝加香是制丝车间梗丝加工过程中的重要工序之一。梗丝加香比例合格率是加香过程的重要质量指标，加香的稳定、均匀与否直接影响着成品梗丝的抽吸口感，进而影响掺配后卷烟的内在品质，对卷烟品质的稳定性具有重要意义。本文结合梗丝线生产实际，针对造成物料流量波动大的设备关键点进行改造，并优化控制程序。通过皮带输送机的步进控制，缩短料头过料时间；通过加装计量管，优化控制程序，改造电子秤控制方式，以提高各段时间内物料流量的稳定性，提高加香过程料液流量喷洒的精度，最终达到提高梗丝加香比例合格率的目的。

1 原因分析

梗丝加香比例是指每100 kg梗丝所加入的香料量（以升为单位）。生产过程中控采集数据为15 s一次，根据采集的数据剔除料头、料尾和断料等异常数据后动态进行计算加香比例。对于批量数据，合格率的计算公式为：

双侧允差=[（－）/]－[（－）/] （1）

式（1）中：为合格率；为过程质量特性或设备工艺参数上规格限；为过程质量特性或设备工艺参数下规格限；为总体均值（用样本均值估计）；为总体标准差（用样本标准差估计）。

总合格率的具体评价方法和计算过程还要根据组内合格率和组间合格率来计算[1]，此处不在赘述。从合格率的计算公式中可以看出，合格率与工艺参数上下规格限，样本均值和样本标准差有关。通常情况下，工艺参数上下规格限为定值，在测量准确的情况下，合格率的高低主要与样本标准差有关。而在实际生产中，造成样本标准差偏大的最主要原因为物料流量波动大。

通过现场排查和分析发现，车间所采用的烘丝机为气流式滚筒烘丝机，受气流影响，烘后叶丝流量存在波动，且工艺设计上考虑到烘后梗丝的造碎情况，梗丝加香机前无仓式喂料设备，物料通过计量电子秤后就进入加香环节，导致进入加香机的物料流量不稳定（主要表现为料头、料尾流量小；料中流量波动大），而加香机喷洒的香料量来不及根据来料量实时调整，造成单位时间的梗丝加香比例合格率低。

2 改进方案

针对以上问题，结合现场工艺，在原设备的基础上提出以下两个改进方案。

2.1 调整电子秤前皮带运输方式为步进式

针对料头流量小的问题，在电子秤前的皮带运输机入口处加装超声波烟层厚度传感器，将皮带运输方式改为步进式，实现皮带输送机的“堆料”功能，通过“堆料”，相同厚度的梗丝被均匀地送入后续设备中。具体控制方式如下：当梗丝料头时，预填充激活，如果超声波传感器检测到皮带输送机上的烟层厚度大于设定的步进高度，皮带在变频器的控制下步进进料；当皮带输送机的步进次数大于设定次数且电子秤上有料时，置位生产状态，皮带机一直运行；批结束，复位生产状态，皮带机停止运行。控制流程如图1所示。

图1 控制流程图

2.2 加装计量管，改进电子秤控制方式

针对料中物料流量波动大的问题，加装计量管，将计量称改为具备计量和控制功能的秤。原先的过料方式为：计量称匀速传动，无论皮带上梗丝重量如何，都按照设定好的速度运行，对流量波动检测不到，又因系统的加料比例是设定好的，在某一个时间段内，流量可能偏离设定的值，加料比例又是固定的，就会造成这个时间段内的加料精度偏离，加料精度下降。

针对问题，改进思路为：控制一定时间内通过电子秤的物料流量，确保一段时间内通过电子秤的物料流量稳定，进而来匹配对应流量的加香比例，避免因电子秤物料流量随时波动而造成加香精度不高的问题。流量的增减则通过在电子秤入口加装计量管来实现，当计量管检测到高料位有料时，电子秤的皮带运行逐步增快，为保证一定时间内通过电子秤的梗丝流量稳定，增快的方式为每隔一段时间增加一定的量，同时计算出一定时间内的梗丝量并传送到控制系统，再由系统计算得出相应的加料比例；同理，当计量管低料位无料时，电子秤运行逐步减慢，控制系统计算得出相应的加料比例。这样改进，电子秤即具备了计量和控制双重功能，既能计量物料流量，又能控制通过电子秤的物料流量。

3 改进方案的实施

3.1 调整皮带运输方式为步进式方案

在皮带输送机入口处安装超声波烟层厚度检测器件，根据调试设置料头堆料步数和料头高度，当料头到来时按上位设定的步数和料位高度进行堆料，料位达到设定高度后，皮带电机前进一步，堆满设定步数后，皮带持续运行。

3.2 加装计量管，改进电子秤控制方式

3.2.1 加装计量管

梗丝经皮带运输机后在计量管内堆积，当高位计量管未满时，启动等待，待高料位有料后，延时3 s启动电子皮带秤；当高料位光电管检测到有梗丝堆积信号时，提升电子秤皮带电机的频率，从而增加皮带的速度。

3.2.2 电子秤控制方式改进

电子皮带秤启动时初始设定流量为2 300 kg/h，流量设定范围2 000～4 000 kg/h，单次调整量50 kg。高低料位都无料时，每隔7 s设定值减50 kg；高低料位都有料时，每隔6 s设定值增加50 kg。电子皮带秤累计重量、瞬时流量通过采集经堆、出栈后，将22 s后的累计重量信号、瞬时流量信号再传输给加香机控制PLC。

4 结论

通过改进，梗丝加香比例合格率由原来的77.9%提升到99.1%，改善前后的控制图对比如图2所示。

从图2中可看出，加香合格率波动极差也较原来减小，改善效果十分显著。

本文通过深入分析影响梗丝加香精度的原因，在原设备工艺的基础上，对相关设备进行调整，对相应的控制程序进行优化，提高进入梗丝加香环节的流量稳定性，以达到提升梗丝加香合格率的目的。通过改进，梗丝加香合格率提升效果明显，且文中的电子秤控制方法，对于其他加料环节的流量稳定控制具有一定的推广价值。

图2 改进前后梗丝加香比例合格率对比图

［1］黄秋婷，冯振宇，马晓伟，等.卷烟批量数据标准化及评价方法的设计［J］.云南化工，2018，45（10）：47-52.

TS452

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.02.058

2095－6835（2020）02－0141－02

〔编辑：张思楠〕