滾筒烘絲機筒壁溫度異常波動問題分析與改善研究

蔡艷，孫常榮，黃亮，郭睿涵，肖泉

（四川中煙工業(yè)有限責任公司成都卷煙廠，四川 成都 610066）

煙草加工企業(yè)制絲生產(chǎn)線主要完成煙葉到煙絲的生產(chǎn)加工過程，其中主要加工工序有開包、切片、潤葉、加料、切絲、烘絲、摻配、加香等。整個加工過程主要作用就是改變煙葉的溫度、含水率，從而方便改變煙葉形態(tài)，并兼顧感官質(zhì)量的保證。在這個過程中，溫度控制是其中一個極其重要的工藝指標，既影響含水率的變化，又影響感官質(zhì)量。而重中之重，烘絲機的筒壁溫度則尤為重要，它直接影響成品煙絲水分的符合性和最后感官質(zhì)量定型。最近烘絲工序生產(chǎn)過程中，筒壁溫度常常出現(xiàn)異常波動，引起了工藝和設(shè)備維修人員的關(guān)注，決定查找原因并解決問題。

1 工藝要求

在公司《卷煙制絲過程質(zhì)量檢驗與判定》中，將各參數(shù)指標過程異常分為A、B、C、D 4類，其中A類指標判定異常，由于直接影響感官質(zhì)量判定異常，按批不合格處理。而烘絲工序筒壁溫度這個參數(shù)就屬于質(zhì)量過程異常A類指標，其生產(chǎn)過程標準為（各牌號設(shè)定值±2）℃，判定異常標準為合格率＜98%。

2 筒壁溫度異常波動

2.1 滾筒烘絲機的控制原理

滾筒烘絲機加熱干燥單元采用傳導加對流的聯(lián)合干燥法對煙絲進行干燥去濕，以傳導加熱為主，對流加熱為輔，熱源是蒸汽。蒸汽通過烘絲機供熱系統(tǒng)進入烘絲機筒體內(nèi)的筒壁和加熱板，將熱量傳遞到筒壁和加熱板上。煙絲由振動輸送機喂入連續(xù)轉(zhuǎn)動著的烘絲機筒體內(nèi)，筒內(nèi)筒壁和加熱板直接與煙絲接觸，將熱量以傳導的方式傳遞給濕煙絲。

與此同時，熱風從進料端與煙絲順流的方向進入筒內(nèi)。熱風直接與煙絲接觸，把熱量以對流方式傳給煙絲，以加強煙絲水分的汽化。煙絲從筒壁、加熱板和熱風中吸收熱量后，溫度升高，水分在煙絲表面汽化，擴散至熱氣流中，熱氣流吸收水汽變成熱濕空氣，由烘絲機出料口的排潮系統(tǒng)排出。煙絲在筒壁、加熱板和熱風的作用下，隨傾斜布置的筒體的轉(zhuǎn)動而不斷翻動，由烘絲機高端逐步下滑至出料端卸出。

蒸汽是烘絲機對煙絲進行干燥處理的唯一熱能來源。輸入烘絲機的蒸汽分兩路，一路從滾筒出口引入，對筒壁和加熱板進行加熱進行筒壁溫度控制；另一路送到熱風系統(tǒng)的空氣加熱器，產(chǎn)生熱風氣流并進行熱風溫度的控制。烘絲機通過蒸汽系統(tǒng)進行溫度控制，達到水分控制的目的。

烘絲機筒壁溫度由蒸汽壓力傳感器檢測壓力值轉(zhuǎn)換得到。PLC采集數(shù)據(jù)，MES（生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)）每30s采集數(shù)據(jù)1次。筒壁溫度參數(shù)預設(shè)值根據(jù)烘絲機入口水分、煙絲流量和出口水分設(shè)定值等參數(shù)計算得來，筒壁溫度過程控制設(shè)定值根據(jù)筒壁溫度預設(shè)值、烘絲機入口水分和出口水分實際值偏差計算出當前筒壁溫度并反饋至程序，再由PID控制調(diào)節(jié)薄膜閥開度而來。正常情況下，生產(chǎn)過程中筒壁溫度實際值和設(shè)定值跟隨性極強，沒有大的差異（一般＜0.05℃）。

2.2 問題描述

批次生產(chǎn)結(jié)束后，雖然筒壁溫度合格率100%，但生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了筒壁溫度實際值異常波動，跟不上設(shè)定值的現(xiàn)象，具體情況如圖1。

圖1 未判異批次筒溫設(shè)定值與實際值跟隨圖

在原因分析過程中，該問題越來越嚴重，波動次數(shù)越來越多，以致有批筒壁溫度合格率為96.5%＜98%，批次判異，具體情況如圖2。

圖2 判異批次筒溫設(shè)定值與實際值跟隨圖

2.3 原因分析

（1）懷疑蒸汽冷凝水疏水閥排放不暢影響筒壁溫度的穩(wěn)定性。經(jīng)維修人員拆卸并檢查冷凝水排放管道及疏水閥，無堵塞，生產(chǎn)過程冷凝水觀察窗的水位一直上下浮動，說明疏水系統(tǒng)工作正常。

（2）懷疑冷凝水泵工作不正常，沒有及時把形成的冷凝水排出導致筒溫波動。打開冷凝水直排閥門，不再由泵抽取冷凝水。該現(xiàn)象有所緩解，筒溫波動減小，但仍然出現(xiàn)冷凝水溫度和筒壁溫度波動情況，如圖3、圖4所示。

圖3 用泵抽冷凝水時筒壁溫度和冷凝水溫度情況

圖4 直排冷凝水時筒壁溫度和冷凝水溫度情況

（3）筒壁溫度PID調(diào)節(jié)一致性檢查，當筒壁溫度下降的時候，薄膜閥開啟度會增大，符合溫度控制要求，如圖5所示。

圖5 筒壁溫度PID調(diào)節(jié)閥開度和筒壁溫度關(guān)系

（4）排查蒸汽系統(tǒng)串汽。按照生產(chǎn)經(jīng)驗，冷凝水水溫與筒溫相差3～5℃且穩(wěn)定為正常。但現(xiàn)生產(chǎn)過程中筒壁溫度和冷凝水溫度差值波動較大，懷疑蒸汽系統(tǒng)故障，停止生產(chǎn)排查故障，如圖6、圖7所示。

圖6 未判異批次生產(chǎn)過程中冷凝水溫度與筒壁溫度差

圖7 判異批次生產(chǎn)過程中冷凝水溫度與筒壁溫度差

2.4 解決措施

停機檢查旋轉(zhuǎn)接頭的密封情況，拆卸打開旋轉(zhuǎn)接頭，再人工打開蒸汽入口薄膜閥5秒，看冷凝水排放情況。發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)接頭的蒸汽通道和冷凝水通道的密封處有冷凝水排出，如圖8。經(jīng)設(shè)備原理分析，綠線為冷凝水通道，紅線為蒸汽通道，如圖9。正常情況該點應該是密封狀態(tài)不應該有水流出，確定是旋轉(zhuǎn)接頭密封有問題。

圖8 旋轉(zhuǎn)接頭密封性檢查

圖9 旋轉(zhuǎn)接頭剖面示意

2.5 改善結(jié)果

更換旋轉(zhuǎn)接頭后蒸汽系統(tǒng)串汽問題得到解決，生產(chǎn)過程中無筒壁溫度波動現(xiàn)象，筒壁溫度設(shè)定值、筒壁溫度實際值以及冷凝水溫度三者合一，設(shè)備控制正常，保證了產(chǎn)品質(zhì)量（圖10）。

圖10 更換旋轉(zhuǎn)接頭后筒壁溫度和冷凝水溫度控制穩(wěn)定

3 結(jié)語

冷凝水溫度趨勢對蒸汽系統(tǒng)問題分析極其重要，應采集該參數(shù)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)。同時，冷凝水水溫與筒壁溫度相差3～5℃且穩(wěn)定為正常，冷凝水觀察窗的水位要一直上下浮動。