提高煙草制絲葉片加料精度的工藝研究

柳寶華 郜海民 郭書裴 王華玲（河南中煙黃金葉生產(chǎn)制造中心，河南 鄭州 450016）

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提高煙草制絲葉片加料精度的工藝研究

柳寶華 郜海民 郭書裴 王華玲
（河南中煙黃金葉生產(chǎn)制造中心，河南 鄭州 450016）

摘 要：葉片加料是卷煙制絲工藝中重要的工藝過(guò)程，加料的均勻性和穩(wěn)定性直接影響卷煙的內(nèi)在質(zhì)量。本文通過(guò)對(duì)加料延時(shí)、預(yù)填充方式、引射蒸汽壓力、PID控制參數(shù)等進(jìn)行研究和優(yōu)化，結(jié)果表明：加料延時(shí)為53s，采用兩次管路預(yù)填充，P=0.18，I=15s，引射蒸汽壓力為2.1MPa時(shí)，加料精度合格率由66.70%提高到81.96%。

關(guān)鍵詞：葉片加料；精度；引射蒸汽；PID

葉片加料是卷煙制絲工藝中重要的工藝過(guò)程，其主要作用是通過(guò)在葉片上施加料液，促進(jìn)煙葉內(nèi)在質(zhì)量的醇化，改變卷煙的燃吸品質(zhì)。葉片加料精度反映了葉片加料的均勻性和穩(wěn)定性，如果加料精度偏差大，瞬時(shí)加料精度不穩(wěn)定就會(huì)造成卷煙產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量波動(dòng)，影響卷煙吸味，甚至使消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生懷疑。

表1 因子水平表及測(cè)試數(shù)據(jù)表

表2 正交表L9（34）及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1 影響加料精度因素分析

1.1 加料延時(shí)

電子皮帶秤與滾筒之間有一段2m長(zhǎng)的輸送振篩，從物料以規(guī)定的流量經(jīng)過(guò)電子皮帶秤到滾筒內(nèi)加料系統(tǒng)開(kāi)始加料的這段時(shí)間稱為加料延時(shí)。延時(shí)過(guò)長(zhǎng)，會(huì)造成開(kāi)始加料時(shí)瞬時(shí)加料精度沖高，加料瞬時(shí)流量過(guò)大，影響料頭葉片加料精度。延時(shí)過(guò)短，葉片還未進(jìn)入滾筒或進(jìn)入很少時(shí)就開(kāi)始加料，施加的香料容易噴吹到滾筒內(nèi)壁，使葉片粘附在滾筒壁上，影響料頭葉片加料的均勻性和穩(wěn)定性。

1.2 預(yù)填充方式

在每批次煙葉生產(chǎn)前，加料管路要進(jìn)行一次預(yù)填充，使加料罐到噴嘴的管路一直處于預(yù)填充狀態(tài)，啟動(dòng)管路預(yù)填充進(jìn)行90s后，加料泵停止運(yùn)行，等待電子皮帶秤的物料信號(hào)。在開(kāi)始加料的瞬間，由于加料泵啟動(dòng)后有一定的慣性，影響到料液的輸送，實(shí)際料液流量大于設(shè)定料液流量，造成實(shí)際加料比例遠(yuǎn)大于應(yīng)加料液比例。

1.3 引射蒸汽壓力

圖1 兩種填充方式的流程圖

引射蒸汽壓力的大小與料液的霧化效果緊密相連。引射蒸汽壓力太小，料液霧化效果很差，不能及時(shí)噴射到物料上；引射蒸汽壓力太大，料液輸出不連續(xù)，出現(xiàn)料液流量的波動(dòng)，也影響葉片加料精度合格率。

1.4 PID參數(shù)現(xiàn)狀分析

PID控制回路主要調(diào)節(jié)加料齒輪泵的電機(jī)轉(zhuǎn)速，使加料系統(tǒng)及時(shí)、準(zhǔn)確、快速控制香料的流量，加料精度保持在工藝要求的范圍內(nèi)，保證料液施加的均勻性和穩(wěn)定性。原有PLC程序的PID參數(shù)在調(diào)節(jié)電子皮帶秤葉片流量波動(dòng)不大的情況下，跟蹤效果很好，但在料頭電子皮帶秤葉片流量波動(dòng)較大的情況下，跟蹤效果不好。

2 工藝措施

2.1 選擇合適的延時(shí)時(shí)間

在這里我們將加料延時(shí)時(shí)間分為四個(gè)水平，進(jìn)行葉片加料精度合格率的測(cè)試，采集的測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，延時(shí)為53s時(shí)，加料精度合格率最高，達(dá)到72.92%。

2.2 采用兩次管路預(yù)填充

改成兩次預(yù)填充后，進(jìn)料前還是正常的預(yù)填充方式，進(jìn)料后當(dāng)葉片流量大于2000kg/h再次啟動(dòng)預(yù)填充模式，延時(shí)到開(kāi)始加料時(shí)切換到正常加料狀態(tài)。實(shí)際的加料流量可以平穩(wěn)的過(guò)渡到正常加料流量，加量流量沒(méi)有太大的波動(dòng)，理論累積量和實(shí)際累積量差別減小，降低了葉片加料精度的沖高，縮短料頭加料精度的穩(wěn)定時(shí)間，提高了每一批葉片加料精度合格率。兩種填充方式流程如圖1所示。

2.3 PID參數(shù)和引射蒸汽壓力

在分析階段已經(jīng)知道，加料延時(shí)時(shí)間和填充方式只是影響到料頭的葉片加料精度合格率。在一批葉片加料過(guò)程中，PID參數(shù)和引射蒸汽壓力都是影響葉片加料精度合格率的關(guān)鍵因子。所以在這里將PID和蒸汽壓力放在一起，用L9（34）正交法進(jìn)行分析。

首先加料延時(shí)時(shí)間設(shè)定為53s，采用兩次預(yù)填充方式進(jìn)行管路預(yù)填充，根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)，選取比例P值的試驗(yàn)范圍在0.1～0.2，積分I值試驗(yàn)范圍在10～25，引射蒸汽壓力的試驗(yàn)范圍在2.0MPa～2.8MPa，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，各個(gè)因子對(duì)指標(biāo)的影響大小為：RA＞RC＞RB，最佳實(shí)驗(yàn)條件為A3B2C1，即因子A=0.018，因子B=15s，因子C=2.1MPa，葉片加料精度合格率最終的最大值可以達(dá)到82.56%。

結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)工藝研究和優(yōu)化后，葉片加料精度合格率的平均值由66.70%提高到81.96%，葉片加料的均勻性和穩(wěn)定性得到提高。本次工藝優(yōu)化具有很好的推廣價(jià)值，可以應(yīng)用到煙絲加香、梗絲加料和梗絲加香方面，全面提高制絲工藝的加香加料精度合格率，體現(xiàn)了精益生產(chǎn)的要求。

參考文獻(xiàn)

［1］劉兆妍，岳樹(shù)盛.PID控制研究與應(yīng)用［J］.河北理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2002（5）.

［2］國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局質(zhì)量司.質(zhì)量專業(yè)理論與實(shí)務(wù)［M］.北京：中國(guó)人事出版社，2006.

中圖分類號(hào)：TS43

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A