PASSIM 卷接機(jī)組供絲量的統(tǒng)計(jì)分析

郭 妮，楊維平，李 明

1.昆明理工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，昆明市呈貢新區(qū)景明南路727號(hào) 650500

2.紅云紅河煙草(集團(tuán))有限責(zé)任公司曲靖卷煙廠，云南省曲靖市麒麟?yún)^(qū)麒麟北路499號(hào) 655000

PASSIM 卷接機(jī)組在生產(chǎn)過(guò)程中，風(fēng)室導(dǎo)軌利用負(fù)壓將煙絲吸附在吸絲帶上高速運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)平準(zhǔn)器的修整，將供絲量的多余部分修剪下來(lái)形成回絲量［1］。研究表明，供絲量的控制參數(shù)會(huì)直接影響卷煙在制品的加工品質(zhì)和生產(chǎn)效率［2-3］，同時(shí)供絲量與煙絲堵塞進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)有密切關(guān)系［4］。劉亞超［2］和孫宇［3］等利用回歸分析和散布圖等方法對(duì)卷煙機(jī)回絲量與煙支品質(zhì)的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行了試驗(yàn)，針對(duì)不同煙絲類型確定最佳回絲量或改進(jìn)風(fēng)室導(dǎo)軌，取得了一定的效果，但上述研究并未綜合考慮卷煙機(jī)供絲量與煙支品質(zhì)的相關(guān)性。為此，利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，同時(shí)結(jié)合PASSIM 卷接機(jī)組自身特點(diǎn)，對(duì)不同供絲量下煙支空頭率等指標(biāo)的影響因素進(jìn)行了分析，以確定最佳供絲量范圍，解決煙絲堵塞問(wèn)題，進(jìn)一步提高卷煙品質(zhì)和生產(chǎn)效率。

1 建立模型

本研究主要借鑒一元線性回歸模型和三次趨勢(shì)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行分析研究。回歸模型是常用的一種定量預(yù)測(cè)方法，主要利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法分析研究變量之間的相互關(guān)系，一元線性回歸預(yù)測(cè)模型如式（1）所示。

一元線性回歸預(yù)測(cè)模型只適用于散點(diǎn)圖近似呈直線分布的情況，否則會(huì)導(dǎo)致預(yù)測(cè)誤差較大。而三次趨勢(shì)預(yù)測(cè)曲線預(yù)測(cè)模型是根據(jù)系統(tǒng)行為歷史和現(xiàn)在的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)建立的有兩個(gè)彎度的趨勢(shì)曲線［5］，三次趨勢(shì)曲線的預(yù)測(cè)模型如式（2）所示。

1.1 一元線性回歸模型的簡(jiǎn)易求法

（1）將n 組數(shù)據(jù)（xi，yi）平均分為兩組（分組取決于需要確定的參數(shù)個(gè)數(shù)），分別代入式（1）；

（2）把各組方程相加，得到兩個(gè)以a，b 為變量的線性方程；

（3）解方程組求出a，b 的值，代入式（1）。

1.2 三次趨勢(shì)曲線預(yù)測(cè)的簡(jiǎn)易求法

取時(shí)間數(shù)列中點(diǎn)為原點(diǎn)，n 為數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，用最小二乘法建立式（3）。

1.3 相關(guān)系數(shù)

把評(píng)價(jià)x，y 兩個(gè)變量之間線性關(guān)系密切程度的數(shù)量指標(biāo)稱為相關(guān)系數(shù)，用R 表示，計(jì)算公式如式（4）所示。

R 的取值為-1≤R≤1。若0≤R≤1，表明x 與y 之間存在正線性相關(guān)關(guān)系；若-1≤R≤0，表明x 與y 之間存在負(fù)線性相關(guān)關(guān)系；R 的絕對(duì)值越接近1，表明相關(guān)關(guān)系越強(qiáng)；越接近0，表明相關(guān)關(guān)系越弱［6］。

2 數(shù)據(jù)采集

以PASSIM 卷接機(jī)組為試驗(yàn)對(duì)象，隨機(jī)抽取在同一時(shí)刻不同供絲量下生產(chǎn)的卷煙，不同供絲量為20 組，每次抽取500 支。其中，煙支空頭率和煙支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差是平均預(yù)測(cè)值，通過(guò)計(jì)算其在抽取樣本中所占比率，并將計(jì)算值設(shè)定為煙支空頭率和煙支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差而得到。質(zhì)量控制裝置為英國(guó)MOLINS 公司生產(chǎn)的MAID-N 控制系統(tǒng)。由于卷接機(jī)組供料部分的供絲量為工藝要求用絲量的125%～130%，因此供絲量試驗(yàn)范圍設(shè)為123%～141%。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 PASSIM 卷接機(jī)組不同供絲量時(shí)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

3 分析與討論

3.1 供絲量對(duì)煙支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差和空頭率的影響

分別利用一元線性回歸模型和三次趨勢(shì)曲線預(yù)測(cè)模型對(duì)表1 中的煙支空頭率和煙支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，計(jì)算相關(guān)系數(shù)R 值并進(jìn)行比較，結(jié)果見(jiàn)圖1 和圖2。

3.1.1 卷煙機(jī)供絲量與煙支空頭率的關(guān)系

所謂空頭就是指煙支端部由于煙絲未填充而形成的一定面積和深度的空陷。判斷卷煙是否存在空頭的條件是：濾嘴卷煙端部的空陷深度大于1.0 mm，無(wú)濾嘴卷煙端部的空陷深度大于1.5 mm，而端部的空陷截面比大于2/3［7］。

從圖1 可知，當(dāng)供絲量在123%～140%范圍時(shí)，隨著卷接機(jī)組供絲量的增加，煙支空頭率呈下降趨勢(shì)，卷煙機(jī)供絲量和煙支空頭率之間的三次趨勢(shì)曲線預(yù)測(cè)模型如式（5）所示。

相關(guān)系數(shù)|R|值為0.9859006，大于α=0.05 時(shí)|R|的臨界值為0.4438。從圖2 中可以得到卷煙機(jī)供絲量和煙支空頭率之間的相關(guān)關(guān)系如式（6）所示。

圖1 供絲量與煙支空頭率的三次趨勢(shì)預(yù)測(cè)關(guān)系

圖2 供絲量與煙支空頭率的一元線性關(guān)系

相關(guān)系數(shù)|R|值為0.9721111。由于相關(guān)系數(shù)|R|表示兩個(gè)變量之間的關(guān)系密切程度，且R 的絕對(duì)值越大，表示兩個(gè)變量之間的相關(guān)程度越大，因此三次趨勢(shì)預(yù)測(cè)模型比一元線性模型更適合于煙支供絲量和煙支空頭率相關(guān)關(guān)系的分析。由圖2 可得，卷煙機(jī)供絲量在123%～140%范圍時(shí)，卷接機(jī)組供絲量與煙支空頭率具有明顯的相關(guān)性。

3.1.2 卷煙機(jī)供絲量與煙支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差的關(guān)系

從圖3 和圖4 可知，當(dāng)供絲量在123%～140%范圍時(shí)，隨著卷煙機(jī)供絲量的增加，煙支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差大致呈下降趨勢(shì)，但煙絲量超過(guò)140%后質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差開始明顯回升。圖3 中卷煙機(jī)供絲量和煙支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差之間的三次趨勢(shì)預(yù)測(cè)模型如式（7）所示。

相關(guān)系數(shù)|R|值為0.9828529，大于α=0.05 時(shí)|R|的臨界值為0.4438。圖4 中卷煙機(jī)供絲量和煙支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差之間的一元線性關(guān)系式如式（8）所示。

相關(guān)系數(shù)|R| 值 為0.8921883，因 為0.9828529＞0.8921883，所以三次趨勢(shì)預(yù)測(cè)模型更適合于供絲量和煙支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差相關(guān)關(guān)系的分析，且在卷煙機(jī)供絲量為123%～140%時(shí)，卷接機(jī)組供絲量與煙支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差具有明顯的相關(guān)性。

綜上所述，當(dāng)卷煙機(jī)供絲量處于130%～140%時(shí)，PASSIM 卷接機(jī)組對(duì)煙支空頭率和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差的控制效果最佳。

3.2 供絲量對(duì)卷煙機(jī)堵塞次數(shù)的影響

圖3 供絲量與煙支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差的三次趨勢(shì)預(yù)測(cè)關(guān)系

圖4 供絲量與煙支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差的一元線性關(guān)系

由表1 可以看出，隨著卷煙機(jī)供絲量的增加，煙支空頭率和煙支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差呈下降趨勢(shì)，但當(dāng)供絲量超過(guò)138.7%時(shí)，卷煙機(jī)開始出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，并隨供絲量的增加呈上升趨勢(shì)。這主要是因?yàn)楣┙z量過(guò)大時(shí)煙絲刮片來(lái)不及清理煙絲，造成螺旋回絲器內(nèi)煙絲堵塞。

針對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行了改造：一是去掉原來(lái)的煙絲刮片、傳動(dòng)軸和傳動(dòng)齒輪，使煙絲自由落到回絲振槽中；二是增加螺旋回絲器的轉(zhuǎn)速；三是提高回絲振槽的頻率。增加螺旋回絲器轉(zhuǎn)速容易使煙絲造碎，降低煙支品質(zhì)。因此采用其他兩種方法對(duì)螺旋回絲器進(jìn)行了改進(jìn)，當(dāng)供絲量達(dá)到130%～140%時(shí)，卷煙機(jī)不容易被堵塞。

此外，還應(yīng)對(duì)料斗進(jìn)行定期維修保養(yǎng)，主要包括：更換計(jì)量輥、擴(kuò)散輥中斷裂和磨損的輥針；更換粗細(xì)鉤子輥筒的針板、傳動(dòng)軸、軸承，并將粗細(xì)鉤子輥筒之間的間隙調(diào)整至0.8 mm；更換彈絲轆、風(fēng)扇轆中磨損的螺釘、刮片并調(diào)整位置；清潔拋絲輥，更換料斗密封條，以預(yù)防煙絲風(fēng)送吸風(fēng)對(duì)下部煙絲產(chǎn)生影響。

3.3 平準(zhǔn)器修剪煙絲對(duì)碎絲率的影響

碎絲率在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)煙支空頭率和煙支單支質(zhì)量影響較大，而供絲量又與平準(zhǔn)器關(guān)系密切。在煙支成型過(guò)程中，當(dāng)煙絲通過(guò)平準(zhǔn)器時(shí)，平準(zhǔn)器上的一對(duì)反向轉(zhuǎn)動(dòng)劈刀會(huì)修剪吸絲帶上的煙絲束，使煙絲更加均勻，而修剪下來(lái)的煙絲又返回料斗。根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［8］，被平準(zhǔn)器修剪下來(lái)的煙絲碎絲率不應(yīng)超過(guò)5%。在循環(huán)過(guò)程中，產(chǎn)生的碎絲被除塵裝置吸走。因此，通過(guò)平準(zhǔn)器修剪煙絲對(duì)碎絲率的影響不明顯。

4 結(jié)論

（1）當(dāng)卷煙機(jī)供絲量在130%～140%范圍時(shí)，煙支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差和煙支空頭率隨供絲量的增加呈下降趨勢(shì)，卷接機(jī)組對(duì)煙支品質(zhì)控制效果較好。但當(dāng)供絲量超過(guò)138.7%時(shí)，會(huì)出現(xiàn)卷煙機(jī)堵塞現(xiàn)象。

（2）通過(guò)對(duì)螺旋回絲器改造并定期檢查維修料斗，可以降低供絲量在130%～140%范圍時(shí)卷煙機(jī)的煙絲堵塞次數(shù)，保證了煙支品質(zhì)。

［1］李少平，趙紅霞，范磊，等.PASSIM 卷接機(jī)組風(fēng)室導(dǎo)軌的改進(jìn)［J］.煙草科技，2012（3）：28-30.

［2］劉亞超.PASSIM 卷接機(jī)空頭的原因及解決方案［J］.企業(yè)報(bào)道，2010（11）：292.

［3］孫宇，初杰.卷煙機(jī)組煙絲最佳回絲量的確定［J］.煙草科技，2000（10）:10-11.

［4］陳智鳴，吳敬華，杜媚，等.卷接機(jī)回絲量與卷煙卷制質(zhì)量的相關(guān)性研究［J］.大眾科技，2011（11）:96-97，107.

［5］吳祈宗.系統(tǒng)工程［M］.北京:北京理工大學(xué)出版社，2008:116-122.

［6］賈俊平，何曉群，金勇進(jìn)，等.統(tǒng)計(jì)學(xué)［M］.4 版.北京:中國(guó)人民大學(xué)出版社，2009:299-307.

［7］GB 5606.3—2005 卷煙 第3 部分：包裝、卷制技術(shù)要求及貯運(yùn)［S］.

［8］YC/T 178—2003 煙絲整絲率、碎絲率的測(cè)定方法［S］.