基于煙支克重SD指標(biāo)升級(jí)的工藝風(fēng)力系統(tǒng)改造

周學(xué)斌　李真

摘 要：卷煙廠在煙支克重SD指標(biāo)要求提升后，指標(biāo)合格率降低，拉低了整體經(jīng)濟(jì)效益。為解決這個(gè)問題：首先對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，探究卷接機(jī)組的工藝風(fēng)力系統(tǒng)的風(fēng)速穩(wěn)定與煙支克重SD指標(biāo)之間的關(guān)系；然后從提升卷接機(jī)組工藝風(fēng)力質(zhì)量著手，提出以加裝自動(dòng)風(fēng)壓平衡器為主要手段的工藝風(fēng)力系統(tǒng)升級(jí)改造方案，并完成系統(tǒng)改造。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，在配置了自動(dòng)風(fēng)壓平衡器之后，系統(tǒng)內(nèi)單臺(tái)機(jī)組的風(fēng)壓波動(dòng)得到了明顯的抑制效果。提高了供給風(fēng)壓的穩(wěn)定性，提升了煙支克重SD指標(biāo)的合格率。

關(guān)鍵詞：卷煙工藝風(fēng)力 自動(dòng)風(fēng)壓平衡器 煙支克重SD指標(biāo) 風(fēng)壓波動(dòng)

中圖分類號(hào)：TS4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）01（c）-0086-02

Abstract：The Cigarette-weight SD indicator in the Factory has increased.This caused the qualified rate of Cigarette-making decreased，and the economic benefit of the entire factory has been reduced.To solve the problem：first，we analysis the data collected form the production field to inquired the relation between the Wind_pressure volatility and the Cigarette-weight SD indicator. Than in order to improve the Cigarette-weight SD indicator，we start from this convenient，put forward the upgrade scheme by using the Automatic wind pressure balancer，and complete this upgrade.The test data show that this instrument can restrain Wind_pressure volatility both in the system and a single unit.Increased the stability of the wind and improved the qualified rate of the Cigarette-weight SD indicator.

Key Words：Cigarette-making process wind power；Automatic wind pressure balancer；Cigarette-weight SD indicator；Wind_ pressure volatility

卷接機(jī)組是卷煙生產(chǎn)的重要設(shè)備。為了保證香煙的卷接質(zhì)量以及生產(chǎn)效率，卷接機(jī)組工作時(shí)必須有穩(wěn)定的負(fù)壓供應(yīng)。在工藝風(fēng)力系統(tǒng)中，工藝負(fù)壓由高壓離心風(fēng)機(jī)通過管道統(tǒng)一供應(yīng)。如圖1所示：

首先，系統(tǒng)管道阻力、卷煙機(jī)風(fēng)道中的原料煙絲、碎煙絲、煙梗及各種塵埃均會(huì)引起管道中的壓力波動(dòng)，對(duì)煙支生產(chǎn)帶來影響。其次，在生產(chǎn)過程中工況的切換導(dǎo)致閥門的開閉也會(huì)對(duì)管道內(nèi)壓力產(chǎn)生影響。在卷接機(jī)臺(tái)內(nèi)部，對(duì)于外部壓力的波動(dòng)具有一定的抑制功能，但對(duì)于壓力較大幅度的波動(dòng)，是無能為力的。

針對(duì)卷煙廠在實(shí)際生產(chǎn)過程中所遇到的問題，提出對(duì)工藝風(fēng)力FC3系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。以改善煙支生產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)。

1 生產(chǎn)指標(biāo)問題

在近三年的生產(chǎn)管理中，隨著對(duì)煙支克重（SD）控制的技術(shù)指標(biāo)調(diào)整（由原0.025變?yōu)?.023），提高了煙支卷制的標(biāo)準(zhǔn)。在卷煙生產(chǎn)質(zhì)量管理上，部分產(chǎn)品合格率指標(biāo)下降，并且影響卷煙成品的優(yōu)質(zhì)等級(jí)。

在煙廠的FC3系統(tǒng)中，11#和14#生產(chǎn)混合型香煙，12#生產(chǎn)軟精品烤煙。在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)：11#與14#的合格率較高，而12#的合格率較低?，F(xiàn)懷疑是FC3系統(tǒng)的工藝風(fēng)力供給出現(xiàn)了問題。

針對(duì)這一懷疑，進(jìn)一步的對(duì)FC3系統(tǒng)進(jìn)行了觀察并測(cè)量。部分測(cè)量數(shù)據(jù)如表1所示：

于此同時(shí)，對(duì)單個(gè)機(jī)臺(tái)的壓力和主管道內(nèi)的壓力進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。為了描述壓力波動(dòng)變化的大小，引入了單位時(shí)間內(nèi)壓力波動(dòng)方差PSD這一概念。方差越大，表示在單位時(shí)間內(nèi)，壓力的波動(dòng)越大。方差越小，表示在單位時(shí)間內(nèi)，壓力的波動(dòng)越小。使用壓力波動(dòng)方差的概念，我們將PSD值大于150的單位時(shí)間視為壓力供應(yīng)不合格，得到的壓力供應(yīng)合格率。

從以上表格中可以發(fā)現(xiàn)以下幾點(diǎn)：

（1）煙支克重SD指標(biāo)與卷煙類型即煙絲結(jié)構(gòu)存在一定程度上的關(guān)聯(lián)。

（2）壓力波動(dòng)值有較大改善空間。

（3）管路中的實(shí)際壓力，未達(dá)到設(shè)定壓力。

因此，針對(duì)于以上提出的卷煙工藝風(fēng)力系統(tǒng)的不足，提出了一套能夠改善壓力波動(dòng)、精密追蹤設(shè)定值的升級(jí)方案。

2 解決方案提出

在FC3系統(tǒng)中，為提升煙支克重SD指標(biāo)的合格率。從以下兩個(gè)方面考慮，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造：工藝風(fēng)力的改進(jìn)、煙絲結(jié)構(gòu)的改善。具體改造方案為：

2.1 工藝風(fēng)力的改進(jìn)

每臺(tái)卷接機(jī)組經(jīng)由VE支管與MAX支管與主管路相連，獲得卷煙生產(chǎn)所需要的工藝風(fēng)力。如下圖所示：

其中，VE管與卷煙機(jī)相連，為卷煙機(jī)提供卷煙負(fù)壓。MAX管與接嘴機(jī)相連，為接嘴機(jī)鼓輪提供接嘴負(fù)壓。這兩根管路上的壓力需求是不一樣的：VE管壓力一般需穩(wěn)定在8600～8800Kpa的負(fù)壓，而MAX管一般需要9000～10000Kpa的負(fù)壓。通常情況下，通過閥門開度的調(diào)節(jié)，可以使兩根支管分別達(dá)到相應(yīng)的壓力范圍。然而在壓力的穩(wěn)定性上，VE管的需求非常高，需要達(dá)到偏差在±2%，而MAX管的要求較低，波動(dòng)范圍在±5%即可。

原有系統(tǒng)中，VE平衡閥采用氣動(dòng)蝶閥。氣動(dòng)蝶閥對(duì)于信號(hào)響應(yīng)較快，壓力反應(yīng)較為靈敏。但同時(shí)，由于閥門結(jié)構(gòu)的原因，在閥門動(dòng)作的同時(shí)會(huì)對(duì)管路前后端產(chǎn)生并傳播壓力波動(dòng)。在以往的生產(chǎn)中，由于煙支克重SD指標(biāo)要求較低（0.025），卷煙過程中對(duì)于VE管的壓力波動(dòng)容忍度較高。此次提高煙支克重SD指標(biāo)（0.023），使得VE管壓力的穩(wěn)定性在一定程度上不能滿足生產(chǎn)需要。

為改善VE部分的風(fēng)壓平衡，在FC3系統(tǒng)中的每臺(tái)卷煙機(jī)的卷煙支管（VE）上安裝自動(dòng)風(fēng)壓平衡器。如圖3所示：

同時(shí)，在VE除塵支管上安裝自動(dòng)風(fēng)壓平衡器，系統(tǒng)通過壓力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)支管壓力的變化、并根據(jù)設(shè)定壓力值通過自動(dòng)風(fēng)壓平衡器調(diào)節(jié)支管壓力，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)、穩(wěn)定VE部分的壓力和風(fēng)量。并可根據(jù)卷接機(jī)氣室的開閉狀態(tài)，控制平衡器的開度，降低通風(fēng)量，減少因更換吸絲帶或檢修時(shí)，該點(diǎn)風(fēng)壓風(fēng)量的變化對(duì)整個(gè)風(fēng)力系統(tǒng)的影響。

由于自動(dòng)風(fēng)壓平衡器的中空腔體設(shè)計(jì)，使得其在開度調(diào)整過程中的動(dòng)態(tài)性能較之氣動(dòng)蝶閥而言有較大的改善。使得壓力的波動(dòng)情況得到改善。

2.2 煙絲結(jié)構(gòu)的改善

除煙絲品牌所使用的煙絲無法改造外，在風(fēng)力送絲系統(tǒng)中：提出采用煙絲送絲單元控制器，來改善煙絲送絲過程中的纏繞結(jié)團(tuán)和造碎現(xiàn)象，用以改善被送煙絲的質(zhì)量，使得在煙支成型時(shí)密度均勻。其最終目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)卷煙機(jī)輸送煙絲的安全可靠和風(fēng)速穩(wěn)定，以達(dá)到煙絲的平穩(wěn)輸送。使煙絲在合理的速度下輸送，盡量降低煙絲在輸送的過程引起的煙絲造碎。

2.3 增配人機(jī)界面檢測(cè)控制參數(shù)

在每組卷煙機(jī)上配置一塊人機(jī)界面（工業(yè)控制顯示屏），方便機(jī)組作業(yè)人員了解閥門工作情況、控制各風(fēng)力工藝參數(shù)。卷煙機(jī)組工藝風(fēng)力風(fēng)壓平衡系統(tǒng)的自動(dòng)控制，需要準(zhǔn)確的機(jī)臺(tái)工作信號(hào)；而卷煙機(jī)組操作人員對(duì)該機(jī)組的工藝風(fēng)力參數(shù)也需要方便直觀的設(shè)置與了解。

每臺(tái)卷接機(jī)組的VE與MAX除塵支管上安裝了壓力傳感器，監(jiān)測(cè)兩除塵支管上的壓力值。VE除塵支管上安裝有自動(dòng)風(fēng)壓平衡器，通過檢測(cè)到的支管壓力的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)穩(wěn)定壓力和風(fēng)量。

在機(jī)組檢修時(shí)，可根據(jù)氣室的開閉狀態(tài)，控制平衡器的開度，降低通風(fēng)量，減少因更換吸絲帶或檢修時(shí)，該點(diǎn)風(fēng)壓風(fēng)量的變化對(duì)整個(gè)風(fēng)力系統(tǒng)的影響。MAX除塵支管上裝有氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，通過檢測(cè)卷煙機(jī)的原風(fēng)機(jī)信號(hào)和烙鐵信號(hào)，來控制該氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度，實(shí)現(xiàn)單臺(tái)卷接機(jī)組的工藝風(fēng)力平衡供給。當(dāng)單臺(tái)卷接機(jī)組工藝風(fēng)力平衡供給之后，則整個(gè)系統(tǒng)的風(fēng)力供給也趨于穩(wěn)定。

3 結(jié)果分析

在今年6月份，對(duì)本廠的FC3系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)性的升級(jí)改造。主要改造內(nèi)容為：在VE支管加裝自動(dòng)風(fēng)壓平衡器、在風(fēng)力送絲系統(tǒng)加裝送絲單元控制器、每個(gè)卷煙機(jī)組配備人機(jī)界面、更換負(fù)壓風(fēng)機(jī)。

在穩(wěn)定生產(chǎn)后的近兩個(gè)月時(shí)間里，持續(xù)對(duì)FC3系統(tǒng)中的機(jī)臺(tái)中的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試、統(tǒng)計(jì)，見表2。

總體來說：該項(xiàng)目的建設(shè)時(shí)間短，應(yīng)用效果較明顯。能有效地改善了卷煙機(jī)的壓力穩(wěn)定性與煙絲輸送穩(wěn)定性，對(duì)FC3系統(tǒng)中的12#機(jī)臺(tái)，顯著地提高了煙支克重SD指標(biāo)的合格率。能夠提高卷煙生產(chǎn)的效率，提升經(jīng)濟(jì)效益。

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