提高除塵卷接高壓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓穩(wěn)定性研究

宋海茫 王小沈

（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司駐馬店卷煙廠，河南 駐馬店 463000）

引言

近年來，隨著精益生產(chǎn)和六西格瑪管理模式的深入推進(jìn)，對設(shè)備狀態(tài)的要求不再滿足于單純符合工藝要求，而是盡可能可靠控制影響設(shè)備狀態(tài)的各種因素，將外界因素對設(shè)備穩(wěn)定的影響降到最低，這樣產(chǎn)品質(zhì)量的保障才能有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，從而契合更高精度的質(zhì)量要求。

在卷煙生產(chǎn)中，常用集中收塵式的卷接高壓風(fēng)機(jī)作為卷接機(jī)組風(fēng)力輸送和環(huán)境除塵的動(dòng)力來源，通過卷接高壓風(fēng)機(jī)的負(fù)壓風(fēng)輸送煙絲等原材料同時(shí)將機(jī)組在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵等廢棄物通過風(fēng)送進(jìn)行集中處理，風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓波動(dòng)尤其是風(fēng)壓不足會(huì)直接影響卷接機(jī)組的產(chǎn)品質(zhì)量，因此對卷接高壓風(fēng)風(fēng)壓的控制是保障卷煙產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，通過技術(shù)措施提高卷接高壓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓穩(wěn)定性可以大大降低后段生產(chǎn)的質(zhì)量問題的發(fā)生概率，也可以為新時(shí)期動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行管理提供有力借鑒。

一、卷接高壓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓穩(wěn)定性對卷煙生產(chǎn)的作用

卷煙行業(yè)中廣泛使用集中收塵式除塵設(shè)備進(jìn)行廢氣和粉塵處理，這類除塵設(shè)備由除塵機(jī)組同時(shí)提供卷包機(jī)組的原料輸送和除塵的動(dòng)力負(fù)壓風(fēng)，由于卷包機(jī)組的負(fù)壓風(fēng)供應(yīng)穩(wěn)定性對卷煙生產(chǎn)的質(zhì)量穩(wěn)定十分重要，如ZJ19 卷煙機(jī)工藝風(fēng)壓范圍為9000～11000Pa，平均10000Pa 左右，PASSIM卷煙機(jī)為11000～13000Pa，平均12000Pa 左右。

在風(fēng)壓穩(wěn)定的情況下，卷煙在卷制過程中原料輸送平穩(wěn)，各工藝參數(shù)波動(dòng)小，該工藝過程中產(chǎn)品質(zhì)量能得到有力保證；風(fēng)壓不穩(wěn)定時(shí)，原料供應(yīng)波動(dòng)大，卷包機(jī)組內(nèi)部生產(chǎn)環(huán)境穩(wěn)定性差，一些受空氣壓力影響大的設(shè)備部件狀態(tài)穩(wěn)定性下降，導(dǎo)致工藝過程產(chǎn)生質(zhì)量隱患，如煙絲供應(yīng)不均勻，噴膠、粘接等部件會(huì)由于風(fēng)壓波動(dòng)導(dǎo)致膠液噴涂不勻，增大空頭、掉嘴等不良的發(fā)生率，甚至造成批量質(zhì)量問題引發(fā)質(zhì)量事故，因此卷接高壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓穩(wěn)定性是影響卷包生產(chǎn)質(zhì)量的重要因素，也是除塵設(shè)備乃至動(dòng)力設(shè)備管理的重要環(huán)節(jié)。

由于長期以來動(dòng)力設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控較制絲、卷包等設(shè)備相對薄弱，又受到設(shè)備、人員、環(huán)境等多種因素影響，一些卷煙廠卷接機(jī)組負(fù)壓風(fēng)風(fēng)壓穩(wěn)定性低的問題比較突出，風(fēng)壓穩(wěn)定性低直接影響卷包制程的穩(wěn)定，對設(shè)備管理和產(chǎn)品質(zhì)量的提升帶來很大挑戰(zhàn)。

二、導(dǎo)致風(fēng)壓不穩(wěn)定的原因

導(dǎo)致卷接高壓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓不穩(wěn)定的原因來自人員、設(shè)備、環(huán)境等方面，對風(fēng)壓穩(wěn)定性影響因素的查找可從人、機(jī)、料、法、環(huán)等方面分析研究，根據(jù)多年來的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這類影響因素主要有：

（一）人員操作不規(guī)范

除塵崗位人員或者維修人員對變頻器進(jìn)行了不規(guī)范操作，如改動(dòng)變頻器頻率設(shè)置，卷接高壓風(fēng)機(jī)臨時(shí)停機(jī)未及時(shí)復(fù)位，卷包機(jī)組人員在卷包機(jī)組工作時(shí)閥門未按照生產(chǎn)要求開閉等，有些機(jī)組在沒有開動(dòng)時(shí)高壓風(fēng)送風(fēng)管道的閥門沒有關(guān)閉，存在漏源，生產(chǎn)進(jìn)行時(shí)正常生產(chǎn)的機(jī)組風(fēng)壓由于風(fēng)力泄露導(dǎo)致壓力降低。

（二）卷包機(jī)組風(fēng)壓傳感器故障

除塵風(fēng)壓由卷包機(jī)組內(nèi)部安置的風(fēng)壓傳感器測量采集，所以傳感器若存在故障情況就可能導(dǎo)致風(fēng)壓數(shù)據(jù)丟失或者失真，如在傳感器故障后若未及時(shí)進(jìn)行維修處理使風(fēng)壓數(shù)據(jù)失真，就會(huì)導(dǎo)致風(fēng)壓數(shù)據(jù)不達(dá)標(biāo)，同時(shí)也可能引發(fā)風(fēng)壓控制程序控制電磁補(bǔ)償閥動(dòng)作，引起風(fēng)壓不穩(wěn)定。

（三）除塵管道內(nèi)部煙塵集聚

除塵管道內(nèi)部煙塵由于長時(shí)間生產(chǎn)發(fā)生集聚、消散現(xiàn)象，煙塵集聚導(dǎo)致管道內(nèi)部有效通風(fēng)管徑變化，風(fēng)壓損失增大，導(dǎo)致風(fēng)壓下降，有時(shí)煙塵也能將管道內(nèi)的積塵帶走從而使管道積塵消散，引起風(fēng)壓波動(dòng)，使風(fēng)壓穩(wěn)定性下降。

（四）除塵箱內(nèi)濾袋煙塵集聚

除塵箱內(nèi)部除塵濾袋在長時(shí)間工作或者在超出更換周期未予更換的情況下由于煙塵粘附導(dǎo)致過濾能力下降，也會(huì)增大風(fēng)壓損失，偏離工藝范圍，使風(fēng)壓穩(wěn)定性下降，

（五）電機(jī)/風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)下降

電機(jī)/風(fēng)機(jī)在長時(shí)間工作的條件下出現(xiàn)老化或者故障狀況，電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)磨損、潤滑不到位都會(huì)使卷接高壓風(fēng)機(jī)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)出現(xiàn)變化繼而使風(fēng)壓發(fā)生變化。

（六）機(jī)組維保不到位

月初開班是風(fēng)壓不穩(wěn)定的高發(fā)時(shí)段，導(dǎo)致這一時(shí)段風(fēng)壓不穩(wěn)定的主要原因是：開班前通常進(jìn)行設(shè)備維保，維保過程中對機(jī)組內(nèi)部部件進(jìn)行拆解安裝造成不可避免的設(shè)備部件狀態(tài)變化，一些變化難以觀察，有些需要使用儀器才能檢測發(fā)現(xiàn)，因而出現(xiàn)由于維保導(dǎo)致設(shè)備隱病的情況，在生產(chǎn)過程中設(shè)備狀態(tài)變化對設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)造成影響，導(dǎo)致風(fēng)壓狀況發(fā)生變化。

（七）設(shè)備試車檢驗(yàn)不到位

除塵和卷包機(jī)組在開班試車時(shí)如果設(shè)備試車檢驗(yàn)不全面或時(shí)長不到位，就有可能使設(shè)備存在的問題不能及早暴露發(fā)現(xiàn)，在正式生產(chǎn)開始后由于工作條件遠(yuǎn)較試車狀態(tài)嚴(yán)苛，設(shè)備存在的問題就有可能在高生產(chǎn)條件下暴露，引發(fā)設(shè)備偏離正常狀態(tài)，設(shè)備及風(fēng)壓穩(wěn)定性下降。

（八）控制程序不合理

有的高壓風(fēng)設(shè)備控制程序長年沒有升級優(yōu)化，在設(shè)備技改后運(yùn)行參數(shù)變化或生產(chǎn)條件發(fā)生變化的條件下沒有針對新的生產(chǎn)狀況進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試，不適應(yīng)新的生產(chǎn)要求，導(dǎo)致風(fēng)壓控制程序不能滿足穩(wěn)定性要求，如某廠卷接高壓風(fēng)機(jī)補(bǔ)償閥開度使用固定開度（38%），在2018 年該廠卷包機(jī)組改用PASSIM 機(jī)組后（工藝風(fēng)壓－10000～12000Pa）由于開度不達(dá)標(biāo)導(dǎo)致風(fēng)壓偏低。

（九）電磁補(bǔ)償閥工作狀態(tài)下降

作為風(fēng)壓控制系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ)，電磁補(bǔ)償閥的工作狀態(tài)對風(fēng)壓穩(wěn)定意義重大，由于電磁補(bǔ)風(fēng)閥常年暴露在車間頂部，受大氣、降水及自然老化等因素影響，出現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在執(zhí)行動(dòng)作時(shí)反應(yīng)慢、動(dòng)作不到位甚至不動(dòng)作的情況，在生產(chǎn)過程中不能很好地執(zhí)行風(fēng)壓控制程序，對風(fēng)壓穩(wěn)定性造成不利影響。

三、提高卷接高壓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓穩(wěn)定性的途徑和措施

通過上述對卷接高壓風(fēng)機(jī)穩(wěn)定性影響因素的分析可知，提高卷接高壓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓穩(wěn)定性的根本途徑在于提高影響風(fēng)壓各種因素的穩(wěn)定性，減少設(shè)備內(nèi)外部因素對運(yùn)行狀況的干擾。

根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，上述導(dǎo)致風(fēng)壓穩(wěn)定性低的因素在生產(chǎn)中的占比情況大體為：

（一）加強(qiáng)設(shè)備狀態(tài)管理

開班時(shí)段是設(shè)備故障的高發(fā)時(shí)段，也是卷接高壓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓穩(wěn)定性波動(dòng)較大的時(shí)段。實(shí)踐證明，卷包機(jī)組的風(fēng)壓波動(dòng)60%以上發(fā)生在月度生產(chǎn)開始一周之內(nèi)，這一時(shí)段由于設(shè)備通常經(jīng)歷過停產(chǎn)、設(shè)備維保檢修，設(shè)備狀態(tài)與連續(xù)生產(chǎn)期間有較大變動(dòng)，因此故障高發(fā)，對生產(chǎn)影響極大。在這一時(shí)段，應(yīng)著重進(jìn)行傳感器的調(diào)校，機(jī)組的維保和安裝復(fù)原，全面深入進(jìn)行設(shè)備試運(yùn)行，以充分掌握設(shè)備狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題隱患。維修班組要強(qiáng)化責(zé)任，嚴(yán)格維保的規(guī)范操作，充分發(fā)揮維保消除故障提升設(shè)備性能的作用，減少維保對設(shè)備的影響，防止維保引發(fā)設(shè)備新問題。

設(shè)備試運(yùn)行時(shí)應(yīng)強(qiáng)化人員的技能和責(zé)任要求，對設(shè)備應(yīng)全面檢驗(yàn)，確保及早發(fā)現(xiàn)和排除故障，在正式生產(chǎn)時(shí)各部位達(dá)到運(yùn)行工藝要求。

（二）強(qiáng)化人員管理

對操作人員應(yīng)強(qiáng)化其責(zé)任意識(shí)和操作規(guī)范性，通過質(zhì)量管理責(zé)任鏈將員工行為規(guī)范化，促使其在生產(chǎn)中嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)書操作設(shè)備，在設(shè)備運(yùn)行中關(guān)注設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，與維修人員密切交流合作，及早排除異常故障，積極參與提出改善建議、創(chuàng)意，提高設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量。

由于卷接高壓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓控制牽涉卷包和動(dòng)力兩個(gè)部門，因此跨部門的交流和協(xié)同十分重要，在設(shè)備試運(yùn)行過程中要密切協(xié)同，通報(bào)設(shè)備試運(yùn)行狀況，卷包部門人員要檢查卷接機(jī)組風(fēng)送閥門的開閉情況，在開班及收班時(shí)做好閥門的開閉確認(rèn)。動(dòng)力操作人員要及時(shí)通報(bào)設(shè)備運(yùn)行狀況和風(fēng)壓狀況。

（三）改進(jìn)設(shè)備控制

風(fēng)壓控制涉及設(shè)備軟硬件兩方面，需要從軟、硬兩方面對風(fēng)壓控制系統(tǒng)進(jìn)行針對性改進(jìn)優(yōu)化。對電機(jī)和電磁補(bǔ)償閥要強(qiáng)化設(shè)備維保，消除部件故障狀態(tài)，如電機(jī)、風(fēng)機(jī)要按時(shí)進(jìn)行檢修，更換老化部件，設(shè)備潤滑要到位，對電磁補(bǔ)償閥要進(jìn)行開度測試，檢查執(zhí)行結(jié)構(gòu)的動(dòng)作情況，確保執(zhí)行動(dòng)作靈活可靠，必要時(shí)可考慮使用高靈敏度電磁補(bǔ)償閥，減少響應(yīng)時(shí)間，提高風(fēng)壓控制精度。

對電機(jī)和補(bǔ)風(fēng)閥控制程序要針對卷包生產(chǎn)狀況設(shè)計(jì)、改進(jìn)，變頻器電機(jī)頻率設(shè)置要保證風(fēng)壓達(dá)到生產(chǎn)工藝要求，適應(yīng)長時(shí)間連續(xù)生產(chǎn)。電磁補(bǔ)償閥控制程序要針對工藝要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保與風(fēng)機(jī)配合能夠提供達(dá)標(biāo)且穩(wěn)定的風(fēng)壓，對不適應(yīng)生產(chǎn)狀況的控制程序要由專業(yè)人員與生產(chǎn)一線、部門管理人員密切配合及時(shí)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和運(yùn)行調(diào)試，不斷優(yōu)化，提高其控制精度，防止出現(xiàn)程序老化不適應(yīng)生產(chǎn)要求的情況。

（四）改進(jìn)風(fēng)壓管理工具

近年六西格瑪管理在各廠普遍開展推進(jìn)，通過MES 與六西格瑪管理工具的綜合運(yùn)用，將生產(chǎn)全過程的風(fēng)壓數(shù)據(jù)和控制手段納入統(tǒng)一管理，做好預(yù)警，將風(fēng)壓穩(wěn)定在工藝范圍中。在風(fēng)壓控制中使用風(fēng)壓傳感器測量，可通過MES 系統(tǒng)進(jìn)行采集及監(jiān)控，常用的衡量指標(biāo)有風(fēng)壓瞬時(shí)值和風(fēng)壓平均值，風(fēng)壓瞬時(shí)值為風(fēng)壓傳感器現(xiàn)場采集的實(shí)時(shí)風(fēng)壓數(shù)據(jù)，風(fēng)壓平均值一般取各傳感器數(shù)據(jù)瞬時(shí)值的平均值，二者可以反映風(fēng)壓的瞬時(shí)狀況和集中趨勢，但是缺乏風(fēng)壓隨時(shí)間變化規(guī)律的信息。

隨著六西格瑪管理的逐漸普及，對風(fēng)壓的控制可引入風(fēng)壓CPK 指標(biāo)和控制圖工具：

x 為所有取樣數(shù)據(jù)的平均值，USL，LSL 分別為規(guī)格上下限，σ 為取樣數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差

控制圖是用于分析和判斷過程是否處于穩(wěn)定狀態(tài)所使用的帶有控制界限的圖，具有區(qū)分正常波動(dòng)和異常波動(dòng)的功能，是現(xiàn)場質(zhì)量管理中重要的統(tǒng)計(jì)工具?？刂茍D可采用計(jì)量值控制圖，具體實(shí)踐中多選用單值控制圖、平均數(shù)和極差控制圖等。

風(fēng)壓CPK 和控制圖由工藝質(zhì)量部門負(fù)責(zé)制定和監(jiān)控，反映風(fēng)壓數(shù)值在一定時(shí)間段內(nèi)風(fēng)壓的離散狀況，兩個(gè)指標(biāo)與風(fēng)壓瞬時(shí)值和風(fēng)壓平均值相結(jié)合可以比較全面地反映風(fēng)壓的穩(wěn)定情況，實(shí)踐表明，風(fēng)壓平均值接近工藝范圍中間值，風(fēng)壓CPK 在1.3～1.6 范圍內(nèi)風(fēng)壓穩(wěn)定性好，對生產(chǎn)最有利。

四、提高卷接高壓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓穩(wěn)定性的實(shí)踐

2020 年河南中煙某卷煙廠針對3 號卷接高壓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓低的問題通過查找問題原因，采取改進(jìn)電磁補(bǔ)償閥控制程序、增加除塵濾袋反吹時(shí)間等措施，同時(shí)引入風(fēng)壓CPK 指標(biāo)等措施，將該卷接高壓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓CPK 由1.0 提高到1.4～1.5 的水平，大大提高了該高壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓穩(wěn)定性，同時(shí)該高壓風(fēng)機(jī)對接的卷接機(jī)組由風(fēng)壓波動(dòng)引發(fā)的質(zhì)量問題數(shù)相比下降15%左右，對卷接質(zhì)量有明顯的提升作用。

五、結(jié)束語

鑒于提高卷接高壓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓穩(wěn)定性對產(chǎn)品質(zhì)量的重要作用，對提高卷接高壓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓穩(wěn)定性對動(dòng)力設(shè)備管理的作用應(yīng)當(dāng)提高認(rèn)識(shí)，充分運(yùn)用精益和六西格瑪管理工具，將對風(fēng)壓的控制貫穿設(shè)備運(yùn)行和管理全過程，在自動(dòng)化和智能化趨勢深入推進(jìn)的形勢下還可以考慮引入大數(shù)據(jù)技術(shù)和優(yōu)化的控制算法等工具，提高控制精度和反應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)更深入的人機(jī)協(xié)同，將風(fēng)壓穩(wěn)定性提高到新的水平。