論提高松散回潮 熱風溫度CPK值達標率的方法

李元發(fā) 陳受興 鐘建文

摘要：熱風溫度CPK值是松散回潮工序一個重要工藝過程控制指標，在工藝要求不加入補償新風情況下，熱風溫度主要通過改變加熱器蒸汽流量來控制，CPK值達標率低。通過改進熱風系統(tǒng)、改變熱風溫度控制模式、調(diào)整優(yōu)化設備參數(shù)，減小了熱風溫度波動，提高熱風溫度CPK值達標率。

關鍵詞：熱風溫度CPK值;熱風系統(tǒng);控制模式

煙草制絲工藝生產(chǎn)線松散回潮工序的工藝任務是對片煙進行松散，并通過加入熱風、水和蒸汽對物料進行加溫加濕，其熱風溫度CPK值為重要工藝過程控制指標，直接影響產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量。部分卷煙企業(yè)為不影響片煙內(nèi)在質(zhì)量考量，工藝要求在熱風中不能加入新風，導致熱風溫度控制困難，熱風溫度波動較大，CPK值達標率低。

1.設備原理和現(xiàn)狀

TBS松散回潮機為德國HAUNI公司產(chǎn)品，其工作原理為：切片后的煙片從進料罩進入滾筒，滾筒內(nèi)安裝有呈現(xiàn)規(guī)律排列的抄板。滾筒連續(xù)不斷旋轉，由于滾筒與水平呈一定角度，在滾筒內(nèi)抄板的疏導作用下，物料向出料口方向流動并進行松散。蒸汽和水從進料端經(jīng)霧化后噴在物料上，熱風經(jīng)加熱器加熱后從進料端吹入滾筒內(nèi)，在出料端部分被排潮風機排走，其余進入熱風管道經(jīng)熱風循環(huán)風機從進料口吹入滾筒內(nèi)部循環(huán)使用。

因工藝要求為了不對煙葉內(nèi)在質(zhì)量及色澤產(chǎn)生影響，要求松散回潮熱風不加入新風，熱風溫度主要靠改變進入熱交換器的蒸汽流量來控制（如圖1），即當熱傳感器測得熱風溫度發(fā)生波動時，控制系統(tǒng)通過氣動薄膜閥開度變化改變進入熱交換器的蒸汽流量，從而改變熱風溫度。

在生產(chǎn)過程中當熱風溫度發(fā)生波動時，改變熱交換器的工作蒸汽流量需一定時間，而工作蒸汽流量發(fā)生變化后，反應到熱交換器改變熱風溫度也需要一段時間，因而靠設備本身控制系統(tǒng)改變熱風溫度的過程反應時間較長，導致熱風溫度不平穩(wěn)，CPK不達標次數(shù)高。對2018年1-4月份松散回潮熱風溫度CPK值達標率進行調(diào)查后統(tǒng)計，僅為86.9%。

2.原因分析

2.1生產(chǎn)過程在換批次時，熱風溫度標準由高往低換牌時，預熱溫度下降慢，過程穩(wěn)定性差。熱風溫度標準由高溫轉低溫換牌時，料頭熱風溫度偏高持續(xù)時間較長，且批次曲線波動動大，過程穩(wěn)定性的SD值在1.1以上，影響了批次的CPK值。如由某規(guī)格品牌熱風溫度標準為68℃度，換牌后另一規(guī)格品牌熱標準為60℃時，降溫速度慢，達到穩(wěn)定正常狀態(tài)需20分鐘。

2.2換牌預熱時，蒸汽熱慣性大，熱風溫度調(diào)節(jié)慢。上批生產(chǎn)結束后，松散回潮工作轉入預熱狀態(tài)中，由于上批尾料時熱風溫度下降，為達到設定標準溫度，則熱交換器蒸汽閥調(diào)節(jié)變量不斷增大，因熱慣性作用，溫度上升快且回落慢。如下圖：上批生產(chǎn)結束轉預熱后，溫度上升至74.5度，而此時換牌預熱溫度額定為63度，相差11.5度，降溫跨度大。

2.3人工調(diào)節(jié)補償蒸汽施加比例來控制料頭熱風溫度波動難以實現(xiàn)穩(wěn)定性。如果通過人工干預調(diào)節(jié)補償蒸汽施加比例來調(diào)整熱風溫度值，其施加比例大小難以把握，且因為其控制系統(tǒng)采集的熱風溫度為回風熱風溫度，在時間上有一定滯后。

3.對策實施

3.1優(yōu)化熱風溫度PID參數(shù)。

經(jīng)多次調(diào)節(jié)，將KP值由原設定值1.5調(diào)為1.2、TN值由原42調(diào)為36、修正極限調(diào)節(jié)量最大值由原100調(diào)為80、最小值由原0調(diào)為10。調(diào)和優(yōu)化后有一定效果，CPK達標率87.1%，較調(diào)整前86.9%提升了0.2%，效果不明顯。

3.2增設空壓噴吹降溫管路。

增設一套空壓氣噴吹管從進料口噴入滾筒內(nèi)。預熱溫度超出額定值3度時，人工開啟空壓氣降溫，達到額定值時關閉，使預熱溫度快速降至額定溫度。改進后經(jīng)過試運行，熱風溫度CPK達標率為88.03%，較前只提高了1%左右，效果不明顯，且人工控制難以把握時間和溫度，達不到自動化控制要求。

3.3改進熱風系統(tǒng)及熱風溫度控制模式

通過前兩個措施，對提高熱風溫度CPK值有一定改善，但其控制熱風溫度的根本措施沒有改變，還是靠改變熱交換器的蒸汽流量，因此要根本上解決上問題，還是要考慮對熱風系統(tǒng)和熱風溫度的控制模式進行改進。

因加熱器前后的熱風溫度相差40℃左右，即熱交換器可對循環(huán)熱風溫度提高40℃左右，因此可以使加熱器工作蒸汽流量一定，通過引入回風利用溫度差和回風量來調(diào)節(jié)熱風溫度。從加熱器前引出一路管路至加熱器后引入回風，增加一個角執(zhí)行器和風門用于控制加入回風的風量，這樣既保證可以不加入新補償新風，又能利用加熱器前后熱風溫度差來快速調(diào)節(jié)吹入滾筒內(nèi)熱風的溫度。

在加熱器后風管中安裝鉑熱電阻熱傳感器測量加熱后的熱風溫度，在控制柜增加一臺PLC，連接角執(zhí)行器和熱傳感器線路至控制柜PLC。對熱風溫度控制過程進行編程，將熱風溫度控制模式改成：加熱器蒸汽用量一定，根據(jù)溫度傳感器信號控制角執(zhí)行器動作改變風門開度，控制回風加入量大小來實現(xiàn)快速調(diào)整熱風溫度，使溫度波動趨于平穩(wěn)。

3.4再次優(yōu)化熱風溫度PID參數(shù)

對熱風系統(tǒng)改進后，在生產(chǎn)運行過程中對熱風溫度PID參數(shù)再次調(diào)整優(yōu)化，最終將參數(shù)調(diào)整為： KP值由原設定值1.2調(diào)為2.2、TN值由原36調(diào)為28、修正極限調(diào)節(jié)量最大值由原80調(diào)為92、最小值由原10調(diào)為15。通過調(diào)整達到高溫轉低溫時快速降溫，實現(xiàn)熱風溫度及時跟蹤控制，過程控制穩(wěn)定性明顯提高，SD值有較大幅度降低，CPK值明顯提高。

4.實施效果

4.1熱風溫度CPK值達標率大幅提升。

經(jīng)過三個月運行，觀察回潮熱風溫度CPK達標率由改善前的86.9%提升到改善后的99%，上升了12.1%。

4.2過程能力指數(shù)提高。

CPK平均值由改善前的1.23提高到改善后的2.18，提升了0.95;SD平均值由改善前的0.73下降至改善后的0.4。

5.結束語

通過對熱風系統(tǒng)及熱風溫度控制模式進行改進，同時對設備控制參數(shù)進行調(diào)整優(yōu)化，提高了熱風溫度CPK值達標率，過程控制穩(wěn)定性提高，滿足了工藝要求，保證了產(chǎn)品加工工藝質(zhì)量。

參考文獻

[1]工藝流程手冊 TB[S]HAUNI公司.

[2]卷煙制絲設備編寫組.卷煙制絲設備[M]鄭州：河南科學技術出版社，2014.

作者簡介：李元發(fā)（1970.06-），男，江西興國人，當前職務：車間主任，當前職稱：助理工程師，學歷：大學本科，研究方向：設備管理。