煙葉加料系統(tǒng)的影響因素及對策研究

張輝，彭濤，向勇剛，龐天航

（重慶中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，重慶 400061）

隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，煙草制絲質(zhì)量控制從重視結(jié)果到過程的轉(zhuǎn)變，提出了均值化的質(zhì)量控制要求，煙葉加料作為煙草企業(yè)制絲加工工藝中一個非常關(guān)鍵的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，其加工質(zhì)量的好壞對制絲質(zhì)量具有重要的影響。煙葉加料系統(tǒng)主要由糖料罐、加料泵、質(zhì)量流量計、噴嘴、以及管路系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等組成，其主要的工藝任務(wù)是依據(jù)煙草產(chǎn)品的各自物理特性，按照工藝規(guī)定的加料比例，均勻地把糖料準(zhǔn)確施加到煙片上，并適當(dāng)?shù)靥岣邿熎乃帧囟?，達(dá)到煙片的感官特性和物理特性等的改善，其主要作用就是降低煙草的刺激性，使煙氣和順并改進(jìn)煙草的吸味，同時，也是為了提高煙葉的物料性能，增強(qiáng)煙葉在制絲后續(xù)加工過程中的耐加工性，提高煙草制絲的出絲率。加料系統(tǒng)控制過程的穩(wěn)定直接影響生產(chǎn)的煙草產(chǎn)品感官質(zhì)量，所以，嚴(yán)格地控制加料過程，保證加料系統(tǒng)的穩(wěn)定，對保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定，實現(xiàn)精益生產(chǎn)以及準(zhǔn)確的控制有重要的現(xiàn)實意義，并且能夠有效的起到提高煙草企業(yè)品牌的產(chǎn)品競爭優(yōu)勢，維護(hù)好消費者利益以及穩(wěn)定企業(yè)客戶的作用。

1 煙葉加料現(xiàn)狀分析

在制絲生產(chǎn)龍鳳呈祥（軟魅力朝天門）品牌時，出現(xiàn)葉加料總體精度符合生產(chǎn)質(zhì)量判定要求，但是，判定系統(tǒng)顯示加料過程數(shù)據(jù)異常，導(dǎo)出MES 數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)過程中工藝標(biāo)準(zhǔn)要求流量為200kg/h，但是，加料過程中出現(xiàn)流量上下波動導(dǎo)致瞬時精度波動較大，導(dǎo)致煙葉加料不均勻，對導(dǎo)出的加料流量數(shù)據(jù)通過MINITAB 分析如圖1 所示。

圖1 加料流量Sixpack 報告

通過以上6 合1 圖可以看出，此批整體的ppk 值為0.62，標(biāo)準(zhǔn)差1.053，P 值小于0.005，極差為3.91，過程中流量波動幅度較大，過程質(zhì)量控制不穩(wěn)定，極大地影響了產(chǎn)品均值化加工，因此，必須找到影響加料系統(tǒng)流量波動的根本原因并進(jìn)行解決，以有利于再次出現(xiàn)此類現(xiàn)象發(fā)生時能夠采取有效的應(yīng)對對策，并做到預(yù)防性維修避免再次發(fā)生此類問題。

2 煙葉加料系統(tǒng)影響因素

加料系統(tǒng)的工作原理為在設(shè)備經(jīng)過糖料預(yù)填充準(zhǔn)備好后，加料系統(tǒng)接收到葉加料電子秤信號，在延后一定的時間啟動加料泵，把糖料罐內(nèi)的糖料輸送到加料噴嘴，然后，經(jīng)過壓縮蒸汽霧化后，在一定的角度噴射到進(jìn)入滾筒內(nèi)的煙葉上，整個流程必須連貫有序，才能保證加料的順利進(jìn)行，整個系統(tǒng)中出現(xiàn)一處異常，就會影響整體加料質(zhì)量，梳理加料系統(tǒng)并根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備情況通過人、機(jī)、料、法、環(huán)、測，進(jìn)一步分析造成流量波動的原因，如圖2 所示。

圖2 加料流量影響因素魚骨圖

通過以上六方面的圖形分析，可以得出在制絲整個加料系統(tǒng)中，主要影響加料流量波動的因素有以下幾方面。

2.1 加料噴嘴的影響

煙草加料噴嘴主要由料液腔、霧化介質(zhì)腔、混合腔、噴嘴定位裝置等組成，料液經(jīng)過料泵由管道輸送到加料噴嘴處與蒸汽充分混合后，由于蒸汽的相對速度大于糖料的速度，在蒸汽極大的速度下將糖料形成霧化并引射出去均勻噴灑在煙葉上。加料噴嘴設(shè)計成中間為料液的噴出口，而在料液噴口周圍是蒸汽，從而將料液形成霧狀擴(kuò)散形式噴出，因此，噴嘴在加料過程中起著重要作用。

（1）加料噴嘴堵塞。在進(jìn)料煙葉流量穩(wěn)定的情況下，加料噴嘴因為管壁粘伏的積垢脫落或者糖料中帶有顆粒物體，進(jìn)入噴嘴內(nèi)部堵塞糖料向前流動，造成糖料流量降低，破壞了噴嘴內(nèi)部蒸汽壓力和糖料壓力的平衡，當(dāng)蒸汽壓力大于糖料壓力時，就會擠壓糖料導(dǎo)致不能不能正常流出，然而，加料電機(jī)在程序控制下又要保證流量，這就必須加大電機(jī)頻率來增加流量，當(dāng)堵塞物沖出去后電機(jī)頻率降低，流量跟隨降低，這樣反復(fù)動作引起流量的波動。

（2）噴嘴閥芯沒有調(diào)整到位。當(dāng)加料噴嘴內(nèi)部的閥芯與混合腔間歇調(diào)整不合理時，就會引起蒸汽和糖料壓力的不平衡，在相互擠壓下導(dǎo)致流量波動。

2.2 質(zhì)量流量計堵塞

加料中質(zhì)量流量計是加料工序中主要的記錄工具，當(dāng)加料流量計發(fā)生兩端管路發(fā)生堵塞時，加料電機(jī)頻率頻繁的變化，引起流量波動。

2.3 噴嘴供料不足導(dǎo)致流量不穩(wěn)定

主要有以下三個方面，一是加料過濾網(wǎng)堵塞。因糖料中含有顆粒狀物體或者管道的積垢導(dǎo)致加料過濾網(wǎng)堵塞，引起供料不足。二是加料泵后的溢流閥調(diào)整不合理，導(dǎo)致一部分加料泵出來的糖料回到加料泵前，導(dǎo)致供料不足引起流量不穩(wěn)定。三是加料泵發(fā)生故障導(dǎo)致輸送的糖料不足，導(dǎo)致流量波動。

2.4 加料延時設(shè)置不合理

按照生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)的要求，當(dāng)煙葉進(jìn)入加料滾筒內(nèi)部時，加料噴嘴開始噴射霧化糖料。當(dāng)物料經(jīng)過加料電子皮帶秤到滾筒內(nèi)加料系統(tǒng)開始加料的這段時間稱為加料延時。在加料系統(tǒng)中，當(dāng)設(shè)置噴嘴噴射糖料的延時時間不適當(dāng)時，加料流量也會出現(xiàn)波動。

（1）當(dāng)設(shè)置的延時過長時，就會在開始生產(chǎn)時一部分進(jìn)入滾筒的煙葉沒有施加到糖料，在結(jié)束時煙葉已經(jīng)通過加料區(qū)域，但是，糖料仍然還在噴射，那么，大部分就直接噴射到加料滾筒壁上，影響了煙葉加料的均勻性。

（2）當(dāng)設(shè)置的延時過短，葉片還未進(jìn)入滾筒或者是有很少的進(jìn)入時，加料系統(tǒng)就開始運行噴射糖料，那么，施加的大部分糖料就直接噴射到加料滾筒內(nèi)壁上，這就造成了大量的葉片黏附在滾筒壁上，形成水濕煙葉影響葉片的質(zhì)量。

2.5 霧化引射蒸汽壓力不穩(wěn)定，導(dǎo)致煙葉加料流量不波動

引射蒸汽壓力大小與料液的霧化效果緊密相關(guān)。當(dāng)引射蒸汽壓力偏小，這就不能有效地對料液進(jìn)行霧化，噴射范圍縮小，導(dǎo)致糖料不能及時噴射到煙葉上；當(dāng)引射蒸汽壓力偏大，就會引起加料泵往噴嘴輸送的料液因為出口壓力過大不能連續(xù)噴出而出現(xiàn)糖料流量的波動。

3 采取的解決對策

針對加料系統(tǒng)不穩(wěn)定引起在加料過程中加料曲線波動，有共性也有特性，每種原因表現(xiàn)出來的加料波動狀態(tài)都有一定的差別，針對不同的原因，分別采取不同的對策解決問題。

（1）噴嘴的清洗。發(fā)現(xiàn)加料噴嘴壓力表指針抖動時，表明噴嘴內(nèi)部發(fā)生了堵塞，那么，在加料噴嘴堵塞的情況發(fā)生后，就必須卸下整個噴嘴并清洗閥芯等，然后，按照要求再安裝，并注意角度的穩(wěn)定以及噴嘴間歇的調(diào)整。

（2）過濾網(wǎng)的清潔。在糖料煮制已經(jīng)加入糖料罐中時，注意顆粒物的剔除，在煮料時增加糖料過濾裝置，過濾糖料中的雜質(zhì)，避免來料中出現(xiàn)顆粒物體，而且生產(chǎn)中加強(qiáng)人員保養(yǎng)培訓(xùn)，必須定期清理或者更換現(xiàn)場加料系統(tǒng)中的糖料過濾網(wǎng)，避免堵塞發(fā)生。

（3）質(zhì)量流量計的疏通。當(dāng)發(fā)現(xiàn)加料流量計數(shù)據(jù)與工藝要求的流量差距特別大，而且在加料系統(tǒng)預(yù)填充的時候加料曲線就顯示波動較大，一般情況就是流量計發(fā)生了堵塞，那就必須斷開質(zhì)量流量計的上下接口，并用壓縮空氣從出口端管道吹質(zhì)量流量計，吹出堵塞的雜質(zhì)，當(dāng)然，也可以更換更大能力的質(zhì)量流量計來滿足生產(chǎn)。

（4）改造目前手動控制噴射蒸汽壓力的控制方式，增加自動控制調(diào)壓閥自動噴射蒸汽壓力控制，保證噴射壓力的穩(wěn)定，降低其對加料流量的影響。

（5）優(yōu)化程序，合理設(shè)計加料的延時，保證煙葉及時地加到霧化的糖料，減少理論累積量和實際累積量差別，降低葉片進(jìn)料時流量的沖高。

（6）定期清洗加料噴嘴和加料管路系統(tǒng)，保證加料管道和噴嘴的清潔，避免因為長期使用的加料系統(tǒng)管壁上粘伏物，在生產(chǎn)過程中脫落堵塞流量計或者加料噴嘴，從而影響加料流量，而且形成加料系統(tǒng)日常維護(hù)保養(yǎng)規(guī)定，在現(xiàn)場工序生產(chǎn)結(jié)束后對加料管路清洗以及對噴嘴的測試的，避免糖料殘留物粘伏加料系統(tǒng)管路和噴嘴。

4 取得的效果

在葉加料出現(xiàn)加料流量波動后，經(jīng)過以上的有針對性的對策后，通過對后續(xù)生產(chǎn)的龍鳳呈祥（軟魅力朝天門）加料流量數(shù)據(jù)分析如圖3 所示，生產(chǎn)過程中加料系統(tǒng)穩(wěn)定性得到了極大的提高。

圖3 Process Capability Sixpack 報告

通過以上6 合1 圖可以看出，在經(jīng)過相應(yīng)的處理加料系統(tǒng)后，各項指標(biāo)都得到了提高，標(biāo)準(zhǔn)偏差由以前的1.053 提高到了0.1784，ppk 由0.62 提高到了目前的4.01，極差由3.91 降低到0.6，表面加料流量穩(wěn)定性得到顯著提升，加料過程質(zhì)量得到明顯提高。

5 結(jié)語

通過對煙葉加料系統(tǒng)影響因素的研究，找出影響加料穩(wěn)定的根本原因，并提出了相應(yīng)的處理方法，這對發(fā)生加料系統(tǒng)故障引起加料流量波動、加料精度不合格等提供了寶貴的解決經(jīng)驗，實現(xiàn)了在精細(xì)化質(zhì)量控制過程中，迅速解決加料的實際問題，保證了制絲煙葉加料的一致性和穩(wěn)定性，提高了葉片加料精度，保持了卷煙產(chǎn)品的感官和質(zhì)量的一致性。