滚筒烘丝机筒壁温度异常波动问题分析与改善研究

蔡艳，孙常荣，黄亮，郭睿涵，肖泉

（四川中烟工业有限责任公司成都卷烟厂，四川 成都 610066）

烟草加工企业制丝生产线主要完成烟叶到烟丝的生产加工过程，其中主要加工工序有开包、切片、润叶、加料、切丝、烘丝、掺配、加香等。整个加工过程主要作用就是改变烟叶的温度、含水率，从而方便改变烟叶形态，并兼顾感官质量的保证。在这个过程中，温度控制是其中一个极其重要的工艺指标，既影响含水率的变化，又影响感官质量。而重中之重，烘丝机的筒壁温度则尤为重要，它直接影响成品烟丝水分的符合性和最后感官质量定型。最近烘丝工序生产过程中，筒壁温度常常出现异常波动，引起了工艺和设备维修人员的关注，决定查找原因并解决问题。

1 工艺要求

在公司《卷烟制丝过程质量检验与判定》中，将各参数指标过程异常分为A、B、C、D 4类，其中A类指标判定异常，由于直接影响感官质量判定异常，按批不合格处理。而烘丝工序筒壁温度这个参数就属于质量过程异常A类指标，其生产过程标准为（各牌号设定值±2）℃，判定异常标准为合格率＜98%。

2 筒壁温度异常波动

2.1 滚筒烘丝机的控制原理

滚筒烘丝机加热干燥单元采用传导加对流的联合干燥法对烟丝进行干燥去湿，以传导加热为主，对流加热为辅，热源是蒸汽。蒸汽通过烘丝机供热系统进入烘丝机筒体内的筒壁和加热板，将热量传递到筒壁和加热板上。烟丝由振动输送机喂入连续转动着的烘丝机筒体内，筒内筒壁和加热板直接与烟丝接触，将热量以传导的方式传递给湿烟丝。

与此同时，热风从进料端与烟丝顺流的方向进入筒内。热风直接与烟丝接触，把热量以对流方式传给烟丝，以加强烟丝水分的汽化。烟丝从筒壁、加热板和热风中吸收热量后，温度升高，水分在烟丝表面汽化，扩散至热气流中，热气流吸收水汽变成热湿空气，由烘丝机出料口的排潮系统排出。烟丝在筒壁、加热板和热风的作用下，随倾斜布置的筒体的转动而不断翻动，由烘丝机高端逐步下滑至出料端卸出。

蒸汽是烘丝机对烟丝进行干燥处理的唯一热能来源。输入烘丝机的蒸汽分两路，一路从滚筒出口引入，对筒壁和加热板进行加热进行筒壁温度控制；另一路送到热风系统的空气加热器，产生热风气流并进行热风温度的控制。烘丝机通过蒸汽系统进行温度控制，达到水分控制的目的。

烘丝机筒壁温度由蒸汽压力传感器检测压力值转换得到。PLC采集数据，MES（生产执行系统）每30s采集数据1次。筒壁温度参数预设值根据烘丝机入口水分、烟丝流量和出口水分设定值等参数计算得来，筒壁温度过程控制设定值根据筒壁温度预设值、烘丝机入口水分和出口水分实际值偏差计算出当前筒壁温度并反馈至程序，再由PID控制调节薄膜阀开度而来。正常情况下，生产过程中筒壁温度实际值和设定值跟随性极强，没有大的差异（一般＜0.05℃）。

2.2 问题描述

批次生产结束后，虽然筒壁温度合格率100%，但生产过程中出现了筒壁温度实际值异常波动，跟不上设定值的现象，具体情况如图1。

图1 未判异批次筒温设定值与实际值跟随图

在原因分析过程中，该问题越来越严重，波动次数越来越多，以致有批筒壁温度合格率为96.5%＜98%，批次判异，具体情况如图2。

图2 判异批次筒温设定值与实际值跟随图

2.3 原因分析

（1）怀疑蒸汽冷凝水疏水阀排放不畅影响筒壁温度的稳定性。经维修人员拆卸并检查冷凝水排放管道及疏水阀，无堵塞，生产过程冷凝水观察窗的水位一直上下浮动，说明疏水系统工作正常。

（2）怀疑冷凝水泵工作不正常，没有及时把形成的冷凝水排出导致筒温波动。打开冷凝水直排阀门，不再由泵抽取冷凝水。该现象有所缓解，筒温波动减小，但仍然出现冷凝水温度和筒壁温度波动情况，如图3、图4所示。

图3 用泵抽冷凝水时筒壁温度和冷凝水温度情况

图4 直排冷凝水时筒壁温度和冷凝水温度情况

（3）筒壁温度PID调节一致性检查，当筒壁温度下降的时候，薄膜阀开启度会增大，符合温度控制要求，如图5所示。

图5 筒壁温度PID调节阀开度和筒壁温度关系

（4）排查蒸汽系统串汽。按照生产经验，冷凝水水温与筒温相差3～5℃且稳定为正常。但现生产过程中筒壁温度和冷凝水温度差值波动较大，怀疑蒸汽系统故障，停止生产排查故障，如图6、图7所示。

图6 未判异批次生产过程中冷凝水温度与筒壁温度差

图7 判异批次生产过程中冷凝水温度与筒壁温度差

2.4 解决措施

停机检查旋转接头的密封情况，拆卸打开旋转接头，再人工打开蒸汽入口薄膜阀5秒，看冷凝水排放情况。发现旋转接头的蒸汽通道和冷凝水通道的密封处有冷凝水排出，如图8。经设备原理分析，绿线为冷凝水通道，红线为蒸汽通道，如图9。正常情况该点应该是密封状态不应该有水流出，确定是旋转接头密封有问题。

图8 旋转接头密封性检查

图9 旋转接头剖面示意

2.5 改善结果

更换旋转接头后蒸汽系统串汽问题得到解决，生产过程中无筒壁温度波动现象，筒壁温度设定值、筒壁温度实际值以及冷凝水温度三者合一，设备控制正常，保证了产品质量（图10）。

图10 更换旋转接头后筒壁温度和冷凝水温度控制稳定

3 结语

冷凝水温度趋势对蒸汽系统问题分析极其重要，应采集该参数生产过程数据。同时，冷凝水水温与筒壁温度相差3～5℃且稳定为正常，冷凝水观察窗的水位要一直上下浮动。