降低卷煙制絲線松散回潮流量變異系數(shù)的研究

崔家雄，方瑞萍，楊 彪，趙 兵，邱宇祥，錢 灝

（紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司會澤卷煙廠，云南曲靖 654200）

0 引言

卷煙制絲過程中，煙包進(jìn)入切片機(jī)后被切分成一定厚度的煙塊，然后經(jīng)皮運(yùn)機(jī)、電子皮帶秤及振動滑槽后進(jìn)入柔性松散回潮工序，流量的穩(wěn)定性直接影響煙葉的回透效果，進(jìn)而影響葉片一級加料、二級加料及儲葉工序的水分控制精度。本研究立足于生產(chǎn)實(shí)際，針對松散回潮前流量波動的問題進(jìn)行探究，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程精準(zhǔn)控制，從煙葉加工源頭上保障產(chǎn)品質(zhì)量。

1 現(xiàn)狀調(diào)查

物料流量波動情況通過變異系數(shù)來衡量，變異系數(shù)是指標(biāo)準(zhǔn)偏差與平均數(shù)的比值，是反映數(shù)據(jù)離散程度的絕對值。計(jì)算流量變異系數(shù)可以消除計(jì)算單位和成產(chǎn)能力差異的影響，便于不同制絲生產(chǎn)線流量穩(wěn)定性的評價(jià)。

隨機(jī)抽查了2019 年某品牌松散回潮電子皮帶秤流量變異系數(shù)的歷史數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)變異系數(shù)的平均值為5.9%，高于5%的考核值。松散回潮段設(shè)備布局如圖1 所示。

圖1 松散回潮段設(shè)備布局

通過分析，煙包在翻箱機(jī)、拆包機(jī)工序其外形、組織結(jié)構(gòu)均未有任何變化，而煙包的物理特性真正發(fā)生改變的工藝節(jié)點(diǎn)是切片機(jī)。切片機(jī)后煙塊的輸出流量即為松散回潮前電子秤輸入流量，切片后煙塊的排列效果會直接影響電子秤的流量穩(wěn)定性。

2 流量變異系數(shù)高的原因分析

通過與其他工序的縱向?qū)Ρ龋瑢ν慌铺栐诓煌に嚬?jié)點(diǎn)的流量變異系數(shù)進(jìn)行比較，一級加料、二級加料采用喂料機(jī)進(jìn)料，流量變異系數(shù)??；而切片機(jī)切后煙塊排列雜亂無序，煙塊間有間隙，流量變異系數(shù)偏高。進(jìn)一步觀察切片機(jī)出口物料狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)切片機(jī)出口處物料翻轉(zhuǎn)、折斷造成其排列不均、雜亂無序甚至露白的問題。通過從機(jī)械、電氣兩方面對切片機(jī)的分析研究，得出問題的原因主要表現(xiàn)在以下4 個方面。

2.1 卸料擋板設(shè)計(jì)偏短，煙塊彎曲應(yīng)力大

如圖2 所示，卸料擋板底邊與卸料框底板之間的空隙H=8 cm，卸料框在氣缸作用下往后作逆時(shí)針圓周運(yùn)動，此空隙的存在導(dǎo)致煙塊下部受到一個力矩M=F×L，其中F 為擋板對煙塊的作用力，如果f 為卸料框與煙塊的摩擦力，根據(jù)牛頓第三定律可知F=f，因此F=f=M煙塊×g×μ，L 為擋板下邊沿與卸料框表面的高度差H，因此該力矩M=F×L=M煙塊×g×μ×H。該力矩的存在是造成切后煙塊在落料過程中發(fā)生折斷、翻轉(zhuǎn)的直接作用力，減小該力矩可降低折斷、翻轉(zhuǎn)的概率。而由該力矩計(jì)算公式可知，重力常數(shù)g、摩擦因數(shù)μ 均為常數(shù)，而煙塊重量M 煙塊波動較小。因此，唯有減小擋板下邊沿與卸料框表面的高度差H 才能減小該力矩。

圖2 煙塊受力分析

2.2 接通延時(shí)繼電器時(shí)間過長

FT623 型切片機(jī)切后煙塊下落時(shí)將擋住一對對射式光電開關(guān)的檢測信號，此時(shí)光電開關(guān)斷開。隨著煙塊的移動，這對光電開關(guān)將再次被接通，程序里在此檢測處加了一個接通延時(shí)繼電器T419，延時(shí)時(shí)間設(shè)置為12 s，現(xiàn)場測試中發(fā)現(xiàn)此延時(shí)時(shí)間過長，導(dǎo)致煙塊排列不緊密。說明FT623 型切片機(jī)電控程序內(nèi)接通延時(shí)繼電器T419 的時(shí)間設(shè)置會直接影響切后煙塊的排列緊湊性。

2.3 落料斜面角度偏大、緩沖效果差

如圖3 所示，F(xiàn)T623 型切片機(jī)落料斜面角度為45°，煙塊落料與其接觸時(shí)受到的反作用力較大，導(dǎo)致煙塊極易折斷、翻轉(zhuǎn)。落料斜面太陡，使得煙塊落下時(shí)沖擊力過大，造成煙塊斷裂、翻轉(zhuǎn)等，導(dǎo)致切后煙塊排列散亂。

圖3 煙塊下落示意

2.4 光電檢測開關(guān)安裝位置不對

切片機(jī)卸料框下部裝有一個光電檢測開關(guān)，煙塊下落擋住光電管的這段時(shí)間內(nèi)，卸料框只備料而不卸料，當(dāng)光電管重新接通時(shí)才允許其繼續(xù)卸料，光電管位置不合理造成物料運(yùn)行過程中拉出間隙影響物料連續(xù)性及物料下落距離過大造成煙塊翻轉(zhuǎn)、折斷。

3 降低流量變異系數(shù)的對策

3.1 加裝弧形緩沖板

切后煙塊垂直下落時(shí)與傾斜角度45°的落料斜面接觸撞擊，導(dǎo)致煙塊翻轉(zhuǎn)折斷的概率大大增加，為了減少下落撞擊造成的翻轉(zhuǎn)折斷，加裝兩弧形板結(jié)構(gòu)，使煙塊下落過程中沿兩塊弧形滑板緩沖滑動，同時(shí)起到導(dǎo)料的作用。通過加裝弧形滑板有效降低煙塊下落過程中的撞擊、折斷，同時(shí)最大限度避免煙塊下落時(shí)發(fā)生翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

實(shí)施過程：設(shè)計(jì)弧形滑板的結(jié)構(gòu)，繪制加工圖；由外協(xié)制作加工，然后安裝測試；檢查每批次內(nèi)切后煙塊落料時(shí)翻轉(zhuǎn)折斷情況。

實(shí)施效果：加裝弧形緩沖板后，相同時(shí)間內(nèi)煙塊落料時(shí)發(fā)生翻轉(zhuǎn)斷裂的次數(shù)大大減少。

3.2 修改PLC 控制程序

FT623 型切片機(jī)切后煙塊下落時(shí)將擋住一對關(guān)電開關(guān)，隨著煙塊的移動，這對光電開關(guān)將再次被接通，程序里在此檢測處加了一個接通延時(shí)繼電器T419，延時(shí)時(shí)間設(shè)置為12 s，為了使煙塊落下后排列得更緊密，將這一繼電器延時(shí)時(shí)間重新設(shè)置為5 s。通過統(tǒng)計(jì)對比（表1），卸料后煙塊的排列間距大大減小，10次抽樣的平均值為13.4 cm，煙塊排列更加緊密。

表1 不同繼電器延時(shí)情況下煙塊排列間距 cm

3.3 加長卸料擋板，填補(bǔ)底部空隙

原卸料擋板底邊與卸料框底板之間有8 cm 空隙，卸料框往后收起時(shí)，此空隙的存在相當(dāng)于煙塊中部受到一個力矩M=F×L（F 為卸料框底板與煙塊的摩擦力，L 為力臂）的作用，這是造成切后煙塊在落料過程中發(fā)生翻轉(zhuǎn)分層折斷的直接作用力。在此處加裝鋼板，填補(bǔ)空隙，解決煙塊被彎曲應(yīng)力折斷的問題。

3.4 調(diào)整檢測開關(guān)安裝位置

生產(chǎn)過程中，前一塊煙塊需向前移動一段距離后，光電檢測才能接通，后續(xù)煙塊才得以通行，必然影響到煙塊排列的緊湊性。根據(jù)光電開關(guān)的安裝尺寸及煙塊的外形尺寸，在原位置的左上方重新開孔安裝光電管（圖4），并進(jìn)行調(diào)試使之正常運(yùn)行。

圖4 更改光電管位置

改進(jìn)檢測開關(guān)位置以后，檢查煙塊下落后排列間距，10 次抽樣平均值為6 cm（表2），煙塊排列更加均勻（圖5）。

圖5 改進(jìn)前后煙塊下落后排列情況

表2 改進(jìn)檢測開關(guān)位置前后煙塊排列間距 cm

通過以上措施，煙塊間排列已完全杜絕“露白”現(xiàn)象的發(fā)生，基本實(shí)現(xiàn)了煙塊的無縫排列。

4 效果檢查

改進(jìn)措施實(shí)施后，對不同品牌的流量變異系數(shù)進(jìn)行隨機(jī)統(tǒng)計(jì)，松散回潮流量變異系數(shù)大幅降低至工藝考核指標(biāo)5%以下（圖6）。

圖6 流量變異系數(shù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果

5 結(jié)語

煙片松散回潮工序是煙草制絲的源頭工序，流量波動會直接影響回透率，進(jìn)而影響煙片的耐加工性以及煙絲的內(nèi)在品質(zhì)。分析導(dǎo)致松散回潮流量變異系數(shù)高的原因，從改進(jìn)切片機(jī)入手，采取加裝弧形緩沖板、修改PLC 控制程序、加長卸料擋板、調(diào)整檢測開關(guān)安裝位置等策略，提升了切片后煙塊的均勻性，有效降低了流量變異系數(shù)，為生產(chǎn)過程精準(zhǔn)控制提供了有力保障。