基于Protos70的煙支硬度影響因素分析

關(guān)鍵詞：protos70，煙支硬度，緊頭位置，煙絲形態(tài)，線性相關(guān)性，變異系數(shù)

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.12.028

1 煙支硬度的定義

煙支硬度[1]的測量過程為在一定的大氣環(huán)境條件下，以一定面積的測頭、一定的壓力，施加于煙支一段時間后，該處直徑方向上的長度與原直徑的百分?jǐn)?shù)之比。計算公式為：

H =（D -a）/D *100%=d /D *100%

式中，H —— 硬度，%；a ——壓陷量，m m；D ——壓陷前試料直徑，mm；d ——壓陷后試料直徑，mm。

2 煙支硬度影響因素研究

通過數(shù)據(jù)庫文獻(xiàn)查詢發(fā)現(xiàn)，黃剛、郭春暉等在《煙支硬度檢測結(jié)果影響因素分析》[2]中對煙支硬度檢測結(jié)果的影響因素進(jìn)行過相關(guān)分析，該研究內(nèi)容涉及硬度測量結(jié)果，并未直接針對造成煙支硬度異常的因素進(jìn)行分析；倪克平、范鐵楨在《卷煙硬度、吸阻與單支重相關(guān)性分析》[3]中研究證明在煙絲填充值一定的情況下，卷煙單支重增加，其硬度也增加，研究內(nèi)容針對煙支單支克重，并未對PROTOS70卷煙機(jī)影響煙支硬度的因素研究。為進(jìn)一步加強(qiáng)卷制環(huán)節(jié)對卷煙硬度的把控，擬對卷制環(huán)節(jié)對涉及的因素進(jìn)行分析。

3 煙支硬度影響因素分析

當(dāng)設(shè)備正常運轉(zhuǎn)時，風(fēng)送裝置從送絲管道中吸取煙絲，經(jīng)計量輥送至儲料區(qū)，儲料區(qū)的煙絲經(jīng)煙絲提升帶送至計量槽內(nèi)，并進(jìn)行磁選除雜篩分，而后經(jīng)針輥、勻絲板和彈絲轆作用送至風(fēng)室體內(nèi)部，煙絲在風(fēng)室體內(nèi)在螺旋回梗機(jī)構(gòu)和拋絲輥的作用下，重的煙梗、濕團(tuán)等落至二次風(fēng)分裝置內(nèi)，輕的煙絲拋灑至吸絲軌道內(nèi)，形成連續(xù)向前運動的煙絲流，在煙絲送到煙槍之前，劈刀除去多余的煙絲，僅留下達(dá)到煙支標(biāo)準(zhǔn)重量的煙絲束。在YJ17供料部分上，劈刀由 SRM 重量控制系統(tǒng)控制。YJ17卷煙部分上的掃描器將控制煙條所需的信息傳送計算機(jī)[4]。劈刀除去的煙絲通過主、副回絲輸送帶和落絲振槽送回?zé)熃z貯料區(qū)底部，從那里由陡角提絲帶再送回計量料槽，具體如圖1所示。

整個送料過程中，與煙支硬度相關(guān)的主要包含以下幾個方面：

（1）物料供給指標(biāo)：膨脹葉絲儲存后要求控制在填充值≥6.5 g/cm³，整絲率≥70.0%，碎絲率≤4.0%，煙絲彈性≥3.3%，含水率12.5%～14.5%，切絲寬度0 .7～1.1 m m；膨脹干燥后梗絲填充值≥6.5 g/cm³，碎絲率≤3.0%，含水率12.5%～14.5%的指標(biāo)要求范圍內(nèi)，梗絲摻配比按不同品規(guī)價類的卷煙而定。

（2）設(shè)備參數(shù)優(yōu)化：控制梗絲分離的低壓風(fēng)機(jī)向空氣室內(nèi)送入的空氣壓力大約為12 mbar；吹風(fēng)口中心和皮帶之間的間隙應(yīng)為25 mm；回梗時梗導(dǎo)向器頂邊緣和調(diào)節(jié)螺母之間間距的基本調(diào)整值應(yīng)為67 mm；氣流通道從右到左寬度增加0.4 mm，即右側(cè)8.8 mm，左側(cè)9.2 mm；吸絲帶張緊氣缸的操作壓力為2.5 bar；刮刀與帶輪之間的間隙≤0.05 mm；鏟刀尖與吸絲帶之間間隙等于0.1 mm，鏟刀與卷紙軌道間的尺寸=煙支直徑加0.2 mm；劈刀盤之間的間隙為0.1 mm；前劈刀盤和刷絲輪之間的間隙B=0.15mm，后劈刀盤和刷絲輪之間的間隙為0.1 mm；刮刀與劈刀盤之間的間隙為0.02 mm。

（3）其他方面：煙支緊頭位置偏移，導(dǎo)致硬度測量時測量位置在緊頭和正常煙絲段之間來回波動；煙絲束在送絲軌道內(nèi)的煙絲形態(tài)差異導(dǎo)致煙支的圓柱兩側(cè)填充存在差異；煙支硬度與其他物理指標(biāo)交互影響導(dǎo)致硬度異常波動。

綜上所述，為了進(jìn)一步探索煙支硬度的影響因素，從煙支緊頭、送絲軌道內(nèi)的煙絲形態(tài)、與其他物理指標(biāo)交互影響三個方面進(jìn)行分析。

4 煙支緊頭、松頭與硬度的關(guān)系

煙絲在送絲軌道內(nèi)向前輸送時，劈刀盤對其進(jìn)行修剪，切割后的無咀煙支可分為三個區(qū)域：緊頭區(qū)域、正常煙絲流區(qū)域、松頭區(qū)域，靠近濾嘴端的為煙支的松頭區(qū)域，以PROTOS70卷煙機(jī)為例，其平準(zhǔn)盤規(guī)格為：三深三淺式，深槽弧長25 mm×槽深4 mm，淺槽弧長15 mm×槽深1.5 mm。根據(jù)平準(zhǔn)盤規(guī)格可推算出緊頭區(qū)域為12.5 mm，松頭區(qū)域為7.5mm。具體如圖2、圖3所示。

如圖3所示，正常煙支的硬度測量位置位于距濾嘴端50～63 mm的區(qū)域，而煙支緊頭位置和松頭位置正常情況下均不與測量區(qū)域重疊，當(dāng)緊頭區(qū)域嚴(yán)重跑偏，即緊頭區(qū)域長度位于距離點煙端[（8.5，21）～（34，46.5）]區(qū)域時，松頭區(qū)域長度距離點煙端[（13.5，21）～（34，41.5）]區(qū)域時，由于煙絲緊頭填充過多，煙支硬度的測量值相較于正常煙支將會產(chǎn)生異常。根據(jù)實際生產(chǎn)情況，由于煙支松頭跑偏導(dǎo)致煙支硬度值異常的情況基本不可能發(fā)生?，F(xiàn)場調(diào)查某廠卷包車間11組設(shè)備的緊頭位置偏移情況，具體如表1所示。

如表1所示，機(jī)臺9的緊頭位置偏移可能導(dǎo)致煙支硬度值測量異常，機(jī)臺3、機(jī)臺5的緊頭位置存在較高的隱患導(dǎo)致硬度測量值異常，其余機(jī)組均正常。

5 煙絲在吸絲軌道中的形態(tài)

由于煙絲經(jīng)從拋絲輥處經(jīng)負(fù)壓風(fēng)的作用拋灑至送絲軌道內(nèi)，負(fù)壓供給的大小將導(dǎo)致煙絲在送絲軌道內(nèi)呈現(xiàn)不同的形態(tài)，當(dāng)煙絲重力lt;負(fù)壓風(fēng)時，煙絲在送絲軌道內(nèi)呈漂浮的均勻流，如圖4所示；當(dāng)煙絲重力=負(fù)壓風(fēng)時，煙絲在送絲軌道內(nèi)呈上疏下密的非均勻流，如圖5所示；煙絲重力gt;負(fù)壓風(fēng)時，煙絲在送絲軌道內(nèi)呈滑動流，如圖6所示。為實現(xiàn)硬度值的精準(zhǔn)控制而言，均勻流由于在煙支內(nèi)的煙絲分布較均勻，煙支硬度測量穩(wěn)定性也較好，但實際生產(chǎn)過程中，當(dāng)煙絲重力lt;負(fù)壓風(fēng)時，由于負(fù)壓風(fēng)作用力過大，在煙絲拋灑至送絲軌道的過程中會導(dǎo)致煙絲造碎過多，并引發(fā)其他質(zhì)量隱患，如煙支空頭、煙支吸阻異常、煙支燃燒錐掉火頭等；當(dāng)煙絲在送絲軌道中處于非均勻流時，可能會導(dǎo)致煙支圓柱體兩側(cè)的硬度測量值存在波動，但對其他物理指標(biāo)缺陷的影響較??；當(dāng)煙絲處于滑動流時，煙支圓柱體的兩個側(cè)面硬度值異常較為明顯，且由于煙絲重力gt;負(fù)壓風(fēng)時，負(fù)壓風(fēng)的作用力不足于支撐煙絲重量，導(dǎo)致重的煙絲落入振槽，并最終落入梗簽二次風(fēng)分裝置，對于卷煙生產(chǎn)企業(yè)的物耗是一個極大的考驗。

綜上所述，當(dāng)負(fù)壓風(fēng)略微大于煙絲重量時，即煙絲處于非均勻流時是比較理想的狀態(tài)，為此，查閱某卷煙廠14組設(shè)備取樣過程硬度指標(biāo)異常情況，并統(tǒng)計當(dāng)月14組設(shè)備的負(fù)壓風(fēng)供給情況進(jìn)行觀察，具體如表2所示。

根據(jù)14組設(shè)備負(fù)壓供給及硬度缺陷統(tǒng)計繪制箱線圖，如圖7所示。

如圖7所示，當(dāng)負(fù)壓介于118～147 mbar時，硬度缺陷率較低，當(dāng)負(fù)壓大于147 mbar或小于118 mbar時，硬度缺陷率較高。

6 煙支硬度與其他物理指標(biāo)的線性相關(guān)性

由于硬度指標(biāo)機(jī)組把控過程中并沒有直接的手段，造成硬度缺陷較高時，機(jī)組只能從煙絲結(jié)構(gòu)方向進(jìn)行反饋。為此探索硬度與其他物理指標(biāo)離散程度的線性相關(guān)性，對車間某月的各項物理指標(biāo)變異系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計，具體如表3所示，其中變異系數(shù)VC = s/x，其中s為標(biāo)準(zhǔn)差，x為平均值，s =sqrt （（（x1-x）^2+（x2-x）^2+......（xn-x）^2）/（n-1））。

硬度與其他物理指標(biāo)離散程度的線性相關(guān)性如表4所示。

線性相關(guān)性的強(qiáng)弱如表5所示。

根據(jù)表4可知，在煙支的各項物理指標(biāo)中煙支長度與煙支硬度呈中度線性負(fù)相關(guān)，煙支吸阻與煙支硬度呈高度線性正相關(guān)，其他物理指標(biāo)線性相關(guān)性程度均較弱，為此繪制長度與硬度變異系數(shù)的線性擬合如圖8所示，吸阻與硬度變異系數(shù)的線性擬合如圖9所示。

根據(jù)硬度與吸阻的正相關(guān)性，硬度與吸阻的負(fù)相關(guān)性，可通過調(diào)控吸阻與長度間接調(diào)控硬度指標(biāo)，對于生產(chǎn)現(xiàn)場指標(biāo)把控有一定的指導(dǎo)意義。

7 結(jié)語

影響煙支硬度的因素是多方面交互作用的結(jié)果，基于Protos70卷煙機(jī)，通過物料供給指標(biāo)的把控，設(shè)備參數(shù)的優(yōu)化可以有效降低硬度缺陷率。同時，當(dāng)煙支緊頭偏移區(qū)間介于[（8.5，21）～（34，46.5）]區(qū)域時將導(dǎo)致煙支硬度異常；負(fù)壓供給在118～147mbar時，煙絲在送絲軌道內(nèi)處于非均勻流時，硬度可控性好；煙支硬度與吸阻的離散程度呈高度線性正相關(guān)，與長度呈中度線性正相關(guān)。

作者簡介

段興坤，本科，助理工程師，主要研究方向為卷煙過程質(zhì)量控制。

（責(zé)任編輯：張瑞洋）