組合框欄對(duì)打葉機(jī)組時(shí)空出料量的調(diào)控與優(yōu)化應(yīng)用

劉躍榮　彭漫江　榮凡番　李紅梅　雷應(yīng)波　楊杰　山俊貽　蔡尤東　王發(fā)勇

摘要 對(duì)常規(guī)框欄、常規(guī)鈍化框欄、噴涂硬質(zhì)合金框欄進(jìn)行試驗(yàn)效果分析，并圍繞調(diào)控各級(jí)打葉器的撕葉效率及出葉比例，進(jìn)而優(yōu)化葉片結(jié)構(gòu)的思路，設(shè)計(jì)了一個(gè)組合框欄的應(yīng)用方法。結(jié)果表明：組合框欄應(yīng)用中，二打、三打的撕葉率分別比設(shè)計(jì)值高2.74和3.23百分點(diǎn)，二打出葉比例比常規(guī)框欄提高了2.58百分點(diǎn)，三打、四打的出葉比例分別降低了1.79和1.86百分點(diǎn)。這說(shuō)明組合框欄主要提升了二打、三打的撕葉率，使二打的出葉比例顯著提升，并在一定程度上降低了三打、四打的出葉比例。在葉片結(jié)構(gòu)方面，組合框欄能保持較好的大中片率、碎片率、煙末率、葉含梗率及梗含葉率，長(zhǎng)梗率比常規(guī)框欄提高了2.71百分點(diǎn)，說(shuō)明組合框欄能得到較好的葉片結(jié)構(gòu)，特別在長(zhǎng)梗率方面具有優(yōu)化作用。由此可見(jiàn)，組合框欄應(yīng)用能合理調(diào)控各級(jí)打葉器的撕葉率和出葉比例，得到良好的葉片結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞 打葉復(fù)烤;組合框欄;葉片結(jié)構(gòu);出料調(diào)控

中圖分類(lèi)號(hào) TS44+3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 0517-6611（2020）22-0174-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.22.046

Control and Optimization Application of Combined Frame Column to Time-space Discharge of Threshing Machine

LIU Yue-rong， PENG Man-jiang， RONG Fan-fan et al

（Hongyun Honghe Tobacco （Group） Co.， Ltd.， Kunming，Yunnan? 650221）

Abstract The experimental results of the conventional fence， the conventional passivation fence and the spraying cemented carbide fence were analyzed， and the thought of optimizing the structure of the blade was put forward based on the regulation of the leaf tearing efficiency and the ratio of the leaf emergence of the leaf thresher at all levels， design a combobox column application method. The results showed that： In the application of the combined frame， the tearing rate of the second-grade threshing and the third-grade threshing was 2.74 and 3.23 percentage points higher than the design value respectively， the ratio of the second-grade threshing was 2.58 percentage points higher than that of the conventional frame， and the ratio of the third-grade threshing and the fourth-grade threshing decreased 1.79 and 1.86 percentage points. The results showed that the combination frame column mainly increased the leaf tearing rate of the second and third order threshing， increased the ratio of the second order threshing， and decreased the ratio of the third order threshing and the fourth order threshing to some extent.In terms of leaf structure， the composite frame column could keep the percentage of large and medium pieces， the percentage of fragment， the percentage of tobacco residue， the percentage of leaf stalk and the percentage of leaf stalk. The percentage of long stalk was 2.71 percentage points higher than that of the conventional frame column， the? results showed that the combined frame column could get better blade structure， especially in the long stem ratio. Therefore， the application of the combined frame could reasonably control the leaf tearing rate and the ratio of leaf emergence， and get a good leaf structure.

Key words Threshing and redrying;Combined frame column;Blade structure;Discharge control

基金項(xiàng)目 紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司科技項(xiàng)目（HYHH2018-YL03）。

作者簡(jiǎn)介 劉躍榮（1980—），男，云南會(huì)澤人，工程師，從事打葉復(fù)烤工藝設(shè)備管理及研究工作。*通信作者，工程師，碩士，從事煙草原料以及打葉復(fù)烤工藝研究。

收稿日期 2020-04-28

葉片結(jié)構(gòu)作為打葉復(fù)烤生產(chǎn)領(lǐng)域的關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，受到行業(yè)生產(chǎn)及科技工作者的廣泛關(guān)注。圍繞優(yōu)化葉片結(jié)構(gòu)的目標(biāo)，從潤(rùn)葉設(shè)備參數(shù)[1]、潤(rùn)后煙葉溫度和水分[2-5]、打葉器結(jié)構(gòu)[6]、打輥轉(zhuǎn)速[7]、框欄形狀[8]和框欄開(kāi)口尺寸[9-10]等方面進(jìn)行了研究，從不同程度上得到了優(yōu)化打葉機(jī)組整線的葉片結(jié)構(gòu)。打葉機(jī)組整線葉片結(jié)構(gòu)的獲取是各級(jí)打葉器撕葉率和出葉比例的綜合調(diào)整結(jié)果，只有使各級(jí)打葉器的撕葉率和對(duì)應(yīng)的出葉比例達(dá)到合理狀態(tài)，才能保障整線葉片結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。然而，從調(diào)控各級(jí)打葉器及出葉比例的角度，關(guān)于調(diào)控葉片結(jié)構(gòu)的文獻(xiàn)報(bào)道很少。

框欄是打葉風(fēng)分設(shè)備打葉器的重要組成部件，工作時(shí)與打輥構(gòu)成相對(duì)運(yùn)動(dòng)，形成撕葉的條件，將煙葉和煙梗分離?？驒陂_(kāi)口邊緣的鋒利程度對(duì)撕葉率和撕后葉片的整碎程度有顯著影響，從而影響打葉器的撕葉率和出葉比例，是形成最終葉片結(jié)構(gòu)的主因之一。在生產(chǎn)過(guò)程中，框欄菱邊開(kāi)口會(huì)逐步磨損、鈍化，造成各級(jí)打葉器的撕葉率下降、出葉比例逐

漸向后級(jí)遞增，導(dǎo)致整線葉片結(jié)構(gòu)不合理、出葉率偏低、梗帶葉和碎片率偏高等問(wèn)題。然而，頻換框欄又將造成設(shè)備投資過(guò)大、人力資源投入過(guò)多等問(wèn)題。筆者從框欄組合應(yīng)用的角度，通過(guò)不同框欄對(duì)各級(jí)打葉器的撕葉率及出葉比例的調(diào)控效應(yīng)進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而優(yōu)化框欄配置，對(duì)打葉機(jī)組的時(shí)空出料量進(jìn)行優(yōu)化，以期獲取良好的葉片結(jié)構(gòu)和提高設(shè)備利用率。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以典型配方產(chǎn)地、品種、等級(jí)煙葉為對(duì)象，選擇2019年初烤煙葉;產(chǎn)地云南紅河;品種為K326;等級(jí)C3F;每批次每個(gè)配方模塊試驗(yàn)1批次，每個(gè)配方模塊試驗(yàn)批次投入物料總量為24 000 kg。

主要儀器：臥式打葉機(jī)組（美國(guó)MacTavich公司、額定流量12 000 kg/h、四打十一分）;QCDS-31葉片振動(dòng)分選篩（美國(guó)MacTavich公司）;框欄（由昆明船舶設(shè)備集團(tuán)有限公司制造）。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)。以“相同物料、相同運(yùn)行參數(shù)、相同環(huán)境”為控制原則，設(shè)計(jì)工藝流量11 000 kg/h;環(huán)境溫度16 ℃，環(huán)境濕度46%;潤(rùn)葉出口溫度、相對(duì)濕度分別穩(wěn)定在（54±3）℃、（18.5±0.5）%;打葉風(fēng)分機(jī)組的框欄開(kāi)口尺寸、形狀及打輥轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)值見(jiàn)表1。 1號(hào)（CK）采用常規(guī)框欄，即新制的普通框欄;2號(hào)采用常規(guī)鈍化框欄，即使用2年的普通框欄;3號(hào)采用噴涂硬質(zhì)合金框欄，即在普通框欄上噴涂硬質(zhì)合金。

1.2.2 取樣方法。流量數(shù)據(jù)的采集在對(duì)應(yīng)風(fēng)分室出料口處截流10 min的物料量，再計(jì)算出1 h流量，葉片結(jié)構(gòu)使用英制篩子按照國(guó)標(biāo)方法進(jìn)行檢測(cè)。

1.2.3

純煙葉葉片結(jié)構(gòu)檢測(cè)。按照《GB/T 21137—2007煙葉 片煙大小的測(cè)定》[11]、《YC/T 146—2010 煙葉 打葉復(fù)烤 工藝規(guī)范》[12]、《YC/T 147—2010 打葉煙葉 質(zhì)量檢驗(yàn)》[13]進(jìn)行純煙葉葉片結(jié)構(gòu)檢測(cè)。將各層接料盒放在指定位置上，將葉片樣品稱(chēng)重后，均勻地置于輸送帶上。同時(shí)，啟動(dòng)振動(dòng)篩與輸送帶，當(dāng)葉片篩分完后，用手輕輕取出掛在網(wǎng)面上的葉片，計(jì)入網(wǎng)上葉片內(nèi)，各層分別稱(chēng)重，計(jì)算葉片結(jié)構(gòu)。

1.2.4

效率測(cè)定。一打后接取9～12 kg樣品進(jìn)行人工分揀，將純?nèi)~片（含梗直徑小于1.5 mm葉片）與梗、帶梗葉分開(kāi)，全葉含梗率按30%計(jì)，再對(duì)純?nèi)~片進(jìn)行篩分記重，計(jì)算撕葉率。每水平取3組樣品，計(jì)算其平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2013軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入，利用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行獨(dú)立樣本分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同框欄對(duì)各級(jí)打葉機(jī)組撕葉率及出葉比例的影響

設(shè)備投入使用后，由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)一定程度的產(chǎn)生老化、磨損等現(xiàn)象，進(jìn)而影響到設(shè)備的運(yùn)行效果。不同框欄對(duì)各級(jí)打葉機(jī)組撕葉率及出葉比例的影響如表2所示。由表2可知，1號(hào)屬于新制常規(guī)框欄，其各級(jí)打葉器的撕葉率與設(shè)計(jì)值較為吻合，對(duì)應(yīng)的出葉比例也較為合理。2號(hào)為使用2年的常規(guī)鈍化框欄，一打撕葉率、出葉比例與常規(guī)框欄無(wú)顯著差異，二打撕葉率和出葉比例顯著低于常規(guī)框欄;從三打起，2號(hào)的撕葉率、出葉比例均與1號(hào)存在顯著差異，三打、四打的撕葉率顯著降低，三打出葉比例顯著降低，而四打出葉比例顯著升高。3號(hào)一打撕葉率、出葉比例均顯著高于1號(hào)、2號(hào)，二打出葉比例顯著高于1號(hào)、2號(hào)，三打、四打的出葉比例顯著低于1號(hào)、2號(hào)，其余指標(biāo)與1號(hào)差異不顯著。這說(shuō)明噴涂硬質(zhì)合金框欄（3號(hào)）能顯著提高一打、二打的撕葉率和出葉比例，并顯著降低三打、四打的出葉比例。

2.2 不同框欄對(duì)打葉機(jī)組葉片結(jié)構(gòu)的影響

不同框欄對(duì)打葉機(jī)組葉片結(jié)構(gòu)的影響見(jiàn)表3。由表3可知，使用新制常規(guī)框欄能獲得較合理的葉片結(jié)構(gòu)，各項(xiàng)指標(biāo)均在控制范圍內(nèi)（1號(hào)）。2號(hào)各項(xiàng)指標(biāo)與1號(hào)均存在顯著差異，其中大中片率和長(zhǎng)梗率降低，而碎片率、煙末率、葉含梗率和梗含葉率升高，葉片結(jié)構(gòu)變差，說(shuō)明常規(guī)框欄在使用2年后對(duì)打葉機(jī)組葉片結(jié)構(gòu)有負(fù)面影響。3號(hào)的大中片率、梗含葉率與1號(hào)差異不顯著，碎片率和煙末率顯著高于1號(hào)，葉含梗率和長(zhǎng)梗率顯著低于1號(hào)，說(shuō)明噴涂硬質(zhì)合金框欄能得到較好的大中片率，改善葉含梗率和梗含葉率。

2.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.3.1 優(yōu)化方法。

由表2、3可知，新制常規(guī)框欄的使用能保證各級(jí)打葉器的撕葉效率和合理分配出葉比例，但框欄長(zhǎng)時(shí)間使用后會(huì)出現(xiàn)磨損、鈍化現(xiàn)象，框欄開(kāi)口磨損、鈍化必然會(huì)導(dǎo)致對(duì)煙葉摩擦力的下降，導(dǎo)致撕葉率和出葉比例下降，使更多的煙葉物料流轉(zhuǎn)至三打、四打，三打、四打的框欄開(kāi)口尺寸逐漸遞減，特別是四打，其主要作用是切斷煙梗，打輥轉(zhuǎn)速高，沖擊力大，對(duì)煙葉的撕扯力大。若過(guò)多的煙葉進(jìn)入四打，則造碎率必然有所增加，從而導(dǎo)致整線出葉片率偏低，梗含葉率、葉含梗率以及碎片率偏高，整線的葉片結(jié)構(gòu)變差。整線使用噴涂硬質(zhì)合金框欄，雖然會(huì)提高各級(jí)打葉器的撕葉率和出葉比例，但大中片率略有降低，煙末率顯著提升，也不利于合理葉片結(jié)構(gòu)的獲得。使用2年的常規(guī)框欄一打的撕葉率和出葉比例能得到較好保持，而二打、三打的撕葉率和出葉比例明顯降低。為合理提高設(shè)備的利用率，減少設(shè)備投資，使用一定時(shí)間后一打、四打的框欄保持不變，利用噴涂技術(shù)在二打、三打的鈍化框欄開(kāi)口棱邊噴涂耐磨的合金鋼砂材料，使框欄開(kāi)口不易磨損，提高框欄摩擦力，穩(wěn)定或提升撕葉率。通過(guò)已使用的常規(guī)框欄與噴涂硬質(zhì)合金框欄的混合應(yīng)用，重新調(diào)整各級(jí)打葉器的撕葉率和出葉比例，克服普通框欄因磨損導(dǎo)致撕葉率不穩(wěn)定，不易操作，需要頻繁更換框欄來(lái)保證撕葉率，有效降低框欄磨損消耗，節(jié)約成本并減少人力資源的投入。一打設(shè)置常規(guī)鈍化框欄，二打與三打設(shè)置噴涂硬質(zhì)合金框欄，四打設(shè)置常規(guī)鈍化框欄。

2.3.2 優(yōu)化結(jié)果。

通過(guò)組合框欄組合優(yōu)化應(yīng)用，各打的撕葉率及出葉比例得以保持或提升，有效保障了打葉質(zhì)量的穩(wěn)定。一打、四打保持原有框欄（已使用2年，有框欄鈍化現(xiàn)象），二打、三打設(shè)置噴涂硬質(zhì)合金框欄。結(jié)合表3可知，組合框欄一打的撕葉率（66.23%）和出葉比例（64.01%）基本與設(shè)計(jì)值持平，二打的撕葉率（72.74%）比設(shè)計(jì)值提高2.74百分點(diǎn)，出葉比例（26.52%）比常規(guī)框欄提高2.58百分點(diǎn);二打的撕葉率和出葉比例比常規(guī)鈍化框欄的撕葉率和出葉比例分別提高了8.25和4.22百分點(diǎn);三打的撕葉率（78.23%）比設(shè)計(jì)值提高3.23百分點(diǎn)，但出葉比例（6.99%）比常規(guī)框欄降低了1.79百分點(diǎn)，比常規(guī)鈍化框欄降低了0.19百分點(diǎn);四打的出葉比例（2.06%）比常規(guī)框欄降低了1.86百分點(diǎn)。這說(shuō)明組合框欄能調(diào)整打葉機(jī)組各級(jí)打葉器的撕葉率和出葉比例，主要提升了二打、三打的撕葉率，使二打的出葉比例顯著提升，并在一定程度上降低了三打、四打的出葉比例。

組合框欄能獲得較好的大中片率、碎片率、煙末率、葉含梗率和長(zhǎng)梗率，優(yōu)化了打葉機(jī)組的葉片結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高了產(chǎn)出率。組合框欄大中片率（86.16%）、碎片率（2.79%）、煙末率（0.46%）、葉含梗率（1.38%）及梗含葉率（0.60%）與常規(guī)框欄相當(dāng)，長(zhǎng)梗率（85.94%）比常規(guī)框欄提高了2.71百分點(diǎn)，大中片率、長(zhǎng)梗率分別比常規(guī)鈍化框欄提高了3.05和10.74百分點(diǎn)，碎片率、煙末率、葉含梗率和梗含葉率分別比常規(guī)框欄降低了0.17、0.07、0.29和0.33百分點(diǎn)。這說(shuō)明組合框欄能優(yōu)化打葉機(jī)組的葉片結(jié)構(gòu)，在長(zhǎng)梗率方面有提升作用。

3 討論與結(jié)論

打葉機(jī)組按照設(shè)計(jì)值操作能保證各級(jí)打葉器合理的撕葉率和出葉比例，得到較為合理的葉片結(jié)構(gòu)。但是，隨著框欄使用時(shí)間的延長(zhǎng)，框欄開(kāi)口菱邊會(huì)磨損、老化，造成撕葉率和出葉比例的重新分配，使大量煙葉向后級(jí)打葉器流轉(zhuǎn)，增加煙葉造碎率，同時(shí)葉中含梗率和梗中含葉率過(guò)高不利于打葉質(zhì)量的提升。整線應(yīng)用噴涂硬質(zhì)合金框欄則會(huì)造成撕葉率過(guò)高，各級(jí)打葉器的撕葉率和出葉比例同樣不合理，碎片率和長(zhǎng)梗率難以控制?？驒谠谑褂靡欢〞r(shí)間后一打的撕葉率和出葉比例能得到較好保持，利用噴涂框欄不易磨損及具有較好撕葉率的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)將二打、三打置換為噴涂硬質(zhì)合金框欄，以組合框欄應(yīng)用的模式來(lái)調(diào)控各級(jí)打葉器的撕葉率和出葉比例，進(jìn)而優(yōu)化葉片結(jié)構(gòu)和節(jié)約設(shè)備投資。該試驗(yàn)結(jié)果表明，組合框欄應(yīng)用中，二打、三打的撕葉率分別比設(shè)計(jì)值提高了2.74和3.23百分點(diǎn)，二打出葉比例比常規(guī)框欄提高了2.58百分點(diǎn)，三打、四打的出葉比例降低了1.79和1.86百分點(diǎn)。這說(shuō)明組合框欄能調(diào)整打葉機(jī)組各級(jí)打葉器的撕葉率和出葉比例，主要提升了二打、三打的撕葉率，使二打的出葉比例顯著提升，并在一定程度上降低了三打、四打的出葉比例。在葉片結(jié)構(gòu)方面，組合框欄能保持較好的大中片率、碎片率、煙末率、葉含梗率及梗含葉率，長(zhǎng)梗率比常規(guī)框欄提高了2.71百分點(diǎn)。這說(shuō)明組合框欄能優(yōu)化打葉機(jī)組的葉片結(jié)構(gòu)，在長(zhǎng)梗率方面有提升作用。同時(shí)，組合框欄的應(yīng)用還具有減少設(shè)備投資和人力資源投入的正向效應(yīng)。

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