提升薄板烘絲機(jī)出口水分CPK值

(浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司　浙江　杭州　310000)

一、引言

煙絲出口水分即煙絲出口含水率，是卷煙制造企業(yè)重要參數(shù)。CPK(又稱工序能力指數(shù))，是指過程能力滿足產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求(規(guī)格范圍等)的程度。它指的是工序在一定時(shí)間里，處于控制狀態(tài)(穩(wěn)定狀態(tài))下的實(shí)際加工能力。它是工序固有的能力，或者說它是工序保證質(zhì)量的能力。計(jì)算公式如下：

CPK=CP*(1-│CA│)

其中CP為工序精密度：CP=T/6б

CA為工序準(zhǔn)確度：CA=(X-U)*2/T

T為規(guī)格公差，即是工藝指標(biāo)的公差。б為標(biāo)準(zhǔn)偏差。X為實(shí)際生產(chǎn)中采點(diǎn)的平均值。U為工藝指標(biāo)的中心值。

從公式中不難看出，規(guī)格公差T在生產(chǎn)過程中一般是恒定的，不會(huì)產(chǎn)生變化，故最終決定CPK值的主要就在于標(biāo)準(zhǔn)偏差б和平均值X。標(biāo)準(zhǔn)偏差是整個(gè)生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性。而平均值則是對(duì)過程中的中心值偏離工藝標(biāo)準(zhǔn)中心值的要求了。整個(gè)過程越平穩(wěn)，控制曲線越平滑，標(biāo)準(zhǔn)偏差值越小，平均值越接近工藝標(biāo)準(zhǔn)值，CPK就越大，越符合我們期望的值。

二、現(xiàn)狀調(diào)查

從J卷煙廠生產(chǎn)的LQ牌號(hào)煙絲中，隨機(jī)抽取了1個(gè)批次，查看其生產(chǎn)記錄中的烘絲機(jī)出口水分?jǐn)?shù)據(jù)，烘絲出口水分趨勢(shì)圖很不平滑，出口水分波動(dòng)大，標(biāo)準(zhǔn)偏差和極差均較高，CPK值僅為0.57，發(fā)現(xiàn)在實(shí)際的生產(chǎn)過程中還是存在著一些問題，提高烘絲出口水分CPK值還是有一定的必要性的。在批量抽取2017年12月LQ牌號(hào)煙絲的30個(gè)批次的出口水分CPK值，我們定義烘絲機(jī)出口水分CPK值≥1為合格，那么不合格的批數(shù)為23批，不合格率為77%，可見找出原因，提升CPK值已經(jīng)是迫不及待的任務(wù)了。

三、原因分析

經(jīng)過了全面的調(diào)查、討論、分析，確定了以下幾個(gè)原因是造成CPK低的主要原因：

1.烘絲機(jī)的冷凝水收集罐缺少排空裝置，缺少此裝置的危害性有如下兩點(diǎn)：一是冷凝水收集管并非壓力容器，源源不斷進(jìn)入收集罐的蒸汽會(huì)使罐體產(chǎn)生比較大的壓力，長期下去會(huì)有發(fā)生爆炸的安全隱患。二是在進(jìn)入罐體的蒸汽達(dá)到一定量的時(shí)候，產(chǎn)生的壓力會(huì)阻止烘絲機(jī)蒸汽管道的冷凝水進(jìn)入冷凝水收集罐，導(dǎo)致冷凝水的排放不及時(shí)或者不順暢，此時(shí)蒸汽的含水率會(huì)較正常情況下高出許多，嚴(yán)重影響烘絲機(jī)薄板溫度和熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)的加熱效果，最終會(huì)體現(xiàn)在出口水分的穩(wěn)定性上。由以上分析可知，烘絲機(jī)的冷凝水收集排放系統(tǒng)安裝有誤，且存在安全隱患和質(zhì)量隱患，必須對(duì)其進(jìn)行整改。

2.隨機(jī)收集調(diào)取了2017年11月生產(chǎn)的LQ牌號(hào)煙絲的10個(gè)批次的烘絲出口水分趨勢(shì)圖，通過分析我們發(fā)現(xiàn)，頭料時(shí)的烘絲出口水分普遍偏高，說明過頭料時(shí)由于薄板溫度偏低，脫水量降低從而導(dǎo)致水分偏高。由于頭料時(shí)物料流量較低，薄板溫度上升過快或過慢都會(huì)影響出口水分的穩(wěn)定性。已知薄板溫度計(jì)算公式：

薄板溫度=脫水量/干燥系數(shù)+溫度平臺(tái)+修正溫度

(其中修正溫度和干燥系數(shù)為出廠經(jīng)驗(yàn)值，不可修改)

由薄板溫度計(jì)算公式可知，溫度平臺(tái)設(shè)置的高低會(huì)直接影響到薄板溫度。頭料薄板溫度過高或過低，都會(huì)導(dǎo)致頭料出口水分波動(dòng)較大，CPK值也會(huì)因此降低。因此，要提高頭料時(shí)的烘絲出口水分，在自動(dòng)控制模式下只有通過修改溫度平臺(tái)方能達(dá)到控制薄板溫度的目的，及時(shí)響應(yīng)反饋信息，解決系統(tǒng)自動(dòng)控制的滯后性。為了驗(yàn)證這一判斷，決定先對(duì)溫度平臺(tái)設(shè)置進(jìn)行簡單對(duì)比試驗(yàn)。選定其中一個(gè)LQ牌號(hào)煙絲，目前LQ牌號(hào)煙絲的溫度平臺(tái)設(shè)定值為93℃，為使對(duì)比結(jié)果較為明顯，決定將對(duì)比溫度平臺(tái)設(shè)定為95℃。在其它工藝參數(shù)不變的情況下，各選5個(gè)批次來進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。由試驗(yàn)結(jié)果分析可知，當(dāng)溫度平臺(tái)設(shè)置為95℃時(shí)，CPK值較之前有明顯提升。也就是說溫度平臺(tái)設(shè)置的高低，對(duì)烘絲出口水分影響較大，當(dāng)溫度平臺(tái)設(shè)置不合理時(shí)，會(huì)直接影響烘絲出口水分的CPK值。

3.PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。烘絲機(jī)薄板溫度控制與出口水分控制過程PID整定沒有找到最佳，曲線波動(dòng)周期長，曲線振蕩頻繁，過程控制紊亂。PID參考其他一些廠家的設(shè)定，并非科學(xué)合理。

四、對(duì)策實(shí)施

為解決以上問題，經(jīng)過分析、試驗(yàn)，采取如下措施，提升烘絲出口水分CPK值：

1.措施一：改進(jìn)烘絲機(jī)冷凝水收集系統(tǒng)。在查閱相關(guān)資料后得知，烘絲機(jī)的冷凝水收集罐必須帶有排空裝置，否則不僅會(huì)有安全隱患，還會(huì)對(duì)烘絲機(jī)出口水分的穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響。對(duì)烘絲機(jī)冷凝水收集罐檢查后發(fā)現(xiàn)，原始的冷凝水收集罐的設(shè)計(jì)是有排空管接口的，但在安裝時(shí)卻沒有安裝排空管，而是用一塊蓋板將接口封住了，這就要求我們根據(jù)排空管的接口尺寸設(shè)計(jì)出排空管。最后采用法蘭式接頭與冷凝水收集罐的原始接口連接。順利解決了這一問題。

2.措施二：修改烘絲機(jī)薄板溫度平臺(tái)參數(shù)。對(duì)烘絲機(jī)薄板溫度平臺(tái)進(jìn)行梯度試驗(yàn)，以目前使用設(shè)定值93℃為基準(zhǔn)，依次提高0.5℃，在其它工藝參數(shù)不變的情況下，各選5個(gè)批次來進(jìn)行此次試驗(yàn)。通過以上試驗(yàn)結(jié)果及分析可知，在進(jìn)行梯度實(shí)驗(yàn)過程中我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度平臺(tái)設(shè)置在94.5℃時(shí)，烘絲出口水分CPK值最高。因此，在以后的烘絲生產(chǎn)過程中，我們將最優(yōu)溫度平臺(tái)設(shè)定為94.5℃。

3.措施三：修改PID參數(shù)。根據(jù)PID整定原則確定了因素水平表來進(jìn)行正交試驗(yàn)，確認(rèn)最佳PID參數(shù)設(shè)定值。根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果分析，得出最優(yōu)PID控制參數(shù)。

五、效果分析

在實(shí)施上述措施之后，通過實(shí)際生產(chǎn)可以看出，出口水分預(yù)控圖的曲線明顯平滑很多，投料出口水分也基本控制在標(biāo)準(zhǔn)線區(qū)域，而且出口水分的CPK值得到很大的提高。抽取30個(gè)批次的LQ煙絲，如下表：

序號(hào)CPK值序號(hào)CPK值序號(hào)CPK值113411150211742136121392214331681315023134415314144241365141151392516561371615626187713917141271988171181472813891821913929151101572013630148

從表中可以看出，改進(jìn)后出口水分CPK值相對(duì)穩(wěn)定，平均值為1.54，最大值為1.86，最小值為1.36，均為合格。達(dá)到了想要的結(jié)果。

六、結(jié)論

1.準(zhǔn)確的找出了影響烘絲機(jī)出口水分CPK偏低的主要原因。

2.根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)跟蹤、分析、驗(yàn)證，改進(jìn)后的CPK均≥1，完成了提升出口水分CPK的目標(biāo)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]杜素貞.降低薄板烘絲機(jī)出口水分標(biāo)準(zhǔn)偏差，山東工業(yè)技術(shù)，2014年11期.

[2]陳良元.卷煙生產(chǎn)工藝技術(shù)[M],鄭州：河南科技出版社，2002.