烟叶加料系统的影响因素及对策研究

张辉，彭涛，向勇刚，庞天航

（重庆中烟工业有限责任公司，重庆 400061）

随着生产技术的发展，烟草制丝质量控制从重视结果到过程的转变，提出了均值化的质量控制要求，烟叶加料作为烟草企业制丝加工工艺中一个非常关键的生产环节，其加工质量的好坏对制丝质量具有重要的影响。烟叶加料系统主要由糖料罐、加料泵、质量流量计、喷嘴、以及管路系统、蒸汽系统、压缩空气系统和控制系统等组成，其主要的工艺任务是依据烟草产品的各自物理特性，按照工艺规定的加料比例，均匀地把糖料准确施加到烟片上，并适当地提高烟片的水分、温度，达到烟片的感官特性和物理特性等的改善，其主要作用就是降低烟草的刺激性，使烟气和顺并改进烟草的吸味，同时，也是为了提高烟叶的物料性能，增强烟叶在制丝后续加工过程中的耐加工性，提高烟草制丝的出丝率。加料系统控制过程的稳定直接影响生产的烟草产品感官质量，所以，严格地控制加料过程，保证加料系统的稳定，对保证产品质量的稳定，实现精益生产以及准确的控制有重要的现实意义，并且能够有效的起到提高烟草企业品牌的产品竞争优势，维护好消费者利益以及稳定企业客户的作用。

1 烟叶加料现状分析

在制丝生产龙凤呈祥（软魅力朝天门）品牌时，出现叶加料总体精度符合生产质量判定要求，但是，判定系统显示加料过程数据异常，导出MES 数据分析发现，生产过程中工艺标准要求流量为200kg/h，但是，加料过程中出现流量上下波动导致瞬时精度波动较大，导致烟叶加料不均匀，对导出的加料流量数据通过MINITAB 分析如图1 所示。

图1 加料流量Sixpack 报告

通过以上6 合1 图可以看出，此批整体的ppk 值为0.62，标准差1.053，P 值小于0.005，极差为3.91，过程中流量波动幅度较大，过程质量控制不稳定，极大地影响了产品均值化加工，因此，必须找到影响加料系统流量波动的根本原因并进行解决，以有利于再次出现此类现象发生时能够采取有效的应对对策，并做到预防性维修避免再次发生此类问题。

2 烟叶加料系统影响因素

加料系统的工作原理为在设备经过糖料预填充准备好后，加料系统接收到叶加料电子秤信号，在延后一定的时间启动加料泵，把糖料罐内的糖料输送到加料喷嘴，然后，经过压缩蒸汽雾化后，在一定的角度喷射到进入滚筒内的烟叶上，整个流程必须连贯有序，才能保证加料的顺利进行，整个系统中出现一处异常，就会影响整体加料质量，梳理加料系统并根据现场生产设备情况通过人、机、料、法、环、测，进一步分析造成流量波动的原因，如图2 所示。

图2 加料流量影响因素鱼骨图

通过以上六方面的图形分析，可以得出在制丝整个加料系统中，主要影响加料流量波动的因素有以下几方面。

2.1 加料喷嘴的影响

烟草加料喷嘴主要由料液腔、雾化介质腔、混合腔、喷嘴定位装置等组成，料液经过料泵由管道输送到加料喷嘴处与蒸汽充分混合后，由于蒸汽的相对速度大于糖料的速度，在蒸汽极大的速度下将糖料形成雾化并引射出去均匀喷洒在烟叶上。加料喷嘴设计成中间为料液的喷出口，而在料液喷口周围是蒸汽，从而将料液形成雾状扩散形式喷出，因此，喷嘴在加料过程中起着重要作用。

（1）加料喷嘴堵塞。在进料烟叶流量稳定的情况下，加料喷嘴因为管壁粘伏的积垢脱落或者糖料中带有颗粒物体，进入喷嘴内部堵塞糖料向前流动，造成糖料流量降低，破坏了喷嘴内部蒸汽压力和糖料压力的平衡，当蒸汽压力大于糖料压力时，就会挤压糖料导致不能不能正常流出，然而，加料电机在程序控制下又要保证流量，这就必须加大电机频率来增加流量，当堵塞物冲出去后电机频率降低，流量跟随降低，这样反复动作引起流量的波动。

（2）喷嘴阀芯没有调整到位。当加料喷嘴内部的阀芯与混合腔间歇调整不合理时，就会引起蒸汽和糖料压力的不平衡，在相互挤压下导致流量波动。

2.2 质量流量计堵塞

加料中质量流量计是加料工序中主要的记录工具，当加料流量计发生两端管路发生堵塞时，加料电机频率频繁的变化，引起流量波动。

2.3 喷嘴供料不足导致流量不稳定

主要有以下三个方面，一是加料过滤网堵塞。因糖料中含有颗粒状物体或者管道的积垢导致加料过滤网堵塞，引起供料不足。二是加料泵后的溢流阀调整不合理，导致一部分加料泵出来的糖料回到加料泵前，导致供料不足引起流量不稳定。三是加料泵发生故障导致输送的糖料不足，导致流量波动。

2.4 加料延时设置不合理

按照生产工艺标准的要求，当烟叶进入加料滚筒内部时，加料喷嘴开始喷射雾化糖料。当物料经过加料电子皮带秤到滚筒内加料系统开始加料的这段时间称为加料延时。在加料系统中，当设置喷嘴喷射糖料的延时时间不适当时，加料流量也会出现波动。

（1）当设置的延时过长时，就会在开始生产时一部分进入滚筒的烟叶没有施加到糖料，在结束时烟叶已经通过加料区域，但是，糖料仍然还在喷射，那么，大部分就直接喷射到加料滚筒壁上，影响了烟叶加料的均匀性。

（2）当设置的延时过短，叶片还未进入滚筒或者是有很少的进入时，加料系统就开始运行喷射糖料，那么，施加的大部分糖料就直接喷射到加料滚筒内壁上，这就造成了大量的叶片黏附在滚筒壁上，形成水湿烟叶影响叶片的质量。

2.5 雾化引射蒸汽压力不稳定，导致烟叶加料流量不波动

引射蒸汽压力大小与料液的雾化效果紧密相关。当引射蒸汽压力偏小，这就不能有效地对料液进行雾化，喷射范围缩小，导致糖料不能及时喷射到烟叶上；当引射蒸汽压力偏大，就会引起加料泵往喷嘴输送的料液因为出口压力过大不能连续喷出而出现糖料流量的波动。

3 采取的解决对策

针对加料系统不稳定引起在加料过程中加料曲线波动，有共性也有特性，每种原因表现出来的加料波动状态都有一定的差别，针对不同的原因，分别采取不同的对策解决问题。

（1）喷嘴的清洗。发现加料喷嘴压力表指针抖动时，表明喷嘴内部发生了堵塞，那么，在加料喷嘴堵塞的情况发生后，就必须卸下整个喷嘴并清洗阀芯等，然后，按照要求再安装，并注意角度的稳定以及喷嘴间歇的调整。

（2）过滤网的清洁。在糖料煮制已经加入糖料罐中时，注意颗粒物的剔除，在煮料时增加糖料过滤装置，过滤糖料中的杂质，避免来料中出现颗粒物体，而且生产中加强人员保养培训，必须定期清理或者更换现场加料系统中的糖料过滤网，避免堵塞发生。

（3）质量流量计的疏通。当发现加料流量计数据与工艺要求的流量差距特别大，而且在加料系统预填充的时候加料曲线就显示波动较大，一般情况就是流量计发生了堵塞，那就必须断开质量流量计的上下接口，并用压缩空气从出口端管道吹质量流量计，吹出堵塞的杂质，当然，也可以更换更大能力的质量流量计来满足生产。

（4）改造目前手动控制喷射蒸汽压力的控制方式，增加自动控制调压阀自动喷射蒸汽压力控制，保证喷射压力的稳定，降低其对加料流量的影响。

（5）优化程序，合理设计加料的延时，保证烟叶及时地加到雾化的糖料，减少理论累积量和实际累积量差别，降低叶片进料时流量的冲高。

（6）定期清洗加料喷嘴和加料管路系统，保证加料管道和喷嘴的清洁，避免因为长期使用的加料系统管壁上粘伏物，在生产过程中脱落堵塞流量计或者加料喷嘴，从而影响加料流量，而且形成加料系统日常维护保养规定，在现场工序生产结束后对加料管路清洗以及对喷嘴的测试的，避免糖料残留物粘伏加料系统管路和喷嘴。

4 取得的效果

在叶加料出现加料流量波动后，经过以上的有针对性的对策后，通过对后续生产的龙凤呈祥（软魅力朝天门）加料流量数据分析如图3 所示，生产过程中加料系统稳定性得到了极大的提高。

图3 Process Capability Sixpack 报告

通过以上6 合1 图可以看出，在经过相应的处理加料系统后，各项指标都得到了提高，标准偏差由以前的1.053 提高到了0.1784，ppk 由0.62 提高到了目前的4.01，极差由3.91 降低到0.6，表面加料流量稳定性得到显著提升，加料过程质量得到明显提高。

5 结语

通过对烟叶加料系统影响因素的研究，找出影响加料稳定的根本原因，并提出了相应的处理方法，这对发生加料系统故障引起加料流量波动、加料精度不合格等提供了宝贵的解决经验，实现了在精细化质量控制过程中，迅速解决加料的实际问题，保证了制丝烟叶加料的一致性和稳定性，提高了叶片加料精度，保持了卷烟产品的感官和质量的一致性。