薄板烘丝机精准化控制技术研究

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1、薄板烘丝机精准化控制技术研究　　摘要阐述了影响薄板烘丝机水分控制精度的关键因素，总结了精细化控制方面的解决方案研究进展及研究成果，以供参考。　　关键词薄板烘丝机；料头料尾；精准化控制　　中图分类号S572文献标识码A文章编号1007-5739（2016）14-0176-01　　随着对生产全过程控制精度要求的提高，制丝车间针对烘丝机水分稳定性控制，特别是料头、料尾水分控制问题，采用新技术，不断完善优化烘丝机控制系统，来进一步提升关键指标控制能力和产品质量管控水平，构建“精、准、严、细”的品质保障体系[1-2]。　　通过对行业内其他卷烟加工厂薄板烘丝出口

2、水分标准偏差和干头干尾的控制研究，结合安徽中烟工业有限责任公司阜阳卷烟厂目前设备现状，项目组从HT加水模式与烘丝机料头料尾的相关性、烘丝机料尾喷吹装置的研究2个重要方面进行研究并应用。　　1确定影响薄板烘丝机水分控制精度的关键因素　　通过制丝生产信息管理系统进行数据调研发现，2014年经薄板烘丝机生产的烟丝共390批，其中出口水分标准偏差SD>0.17的有13批，占总产量的3.3%，0.12

3、需要改进的问题。利用制丝车间《潜在失效模式及后果分析参考手册（P-FMEA）》对出口水分异常的潜在失效模式进行原因分析，影响控制精度的主要因素为烘丝机干头干尾量大和烘丝机倒料“迟缓”缺陷。　　2薄板烘丝机精细化控制的解决方案研究　　2.1HT加水模式与烘丝机料头料尾相关性的研究　　目前，HT采用的是业内传统的料头料尾增湿方式，即在HT进料端安装双介质喷嘴，利用蒸汽来雾化水，同时喷嘴结构采用锥形结构（图1）。由于雾化水的介质采用高温蒸汽，致使管路和喷嘴易产生水垢，造成堵塞；加之锥形喷嘴工作通道小，易受工作介质质量和积垢的影响，雾化效果不稳定，导致烟丝湿

4、团和黄斑烟的产生，影响产品质量。　　为解决锥形蒸汽雾化水增湿装置带来的问题，本项目组尝试采用扇形压缩空气雾化水增湿装置（图2），因为该装置具备以下特点：扇形喷嘴喷雾形状边沿界定十分清楚，精细工艺加工的导流平面具备了均匀的、高冲击力的喷雾性能，提高了雾化的均匀性；扇形喷嘴工作通道大而流畅，减少了阻塞现象，增强雾化效果的稳定性；该装置雾化水采用压缩空气，解决了因采用高温蒸汽雾化易产生水垢的问题。　　另外，结合改进后的增湿装置，选用合适的控制信号，本项目组设计了相应的HT自动增湿程序。由HT自动增湿程序确认，料头增湿主要受料头加水流量和持续加水时间2个因子

5、的影响，故结合生产实际，根据各因子的可能取值范围，经分析研究，采用的因子水平见表1。　　由表1可知，当料头加水量固定为180L/h，持续加水时间为45s，干头干尾总量最少。但当料头加水量固定为180、1205L/h，持续加水时间为45s，烘丝出口含水率均超出了指标要求范围。所以，结合生产实际，当料头料尾加水量固定为150L/h，持续加水均为45s时，干头重量4.16kg，且烘丝出口含水率无超标现象。故2个增湿因子的相应水平可作为HT料头的最佳增湿条件。　　2.2烘丝机料尾倒料控制技术的研究　　现有烘丝机对料尾的处理是光电管检测来料流量，延时烘丝机状态

6、转换成倒料，滚筒转速增加，蒸汽阀关闭。但筒壁温度很难迅速下降，易产生干尾。因此，研究料尾喷吹装置，在该设备上配置一套外力机构――空气放大器，使其产生相应的外力――推力，将料尾烟丝快速推出烘筒，即利用空气放大器使少量压缩空气转换成大量高速气流，使料尾烟丝在高速气体的喷吹下加速前进，以有效减少干尾量，来弥补滚筒式薄板烘丝机倒料过程“迟缓”的缺陷。空气放大器的结构及工作原理如图3所示。　　空气放大器又称空气增流器、增强空气喷嘴等。其根据流体力学的基本原理附壁效应，利用少量的工业压缩空气可输出大量高速、低压的气流。由供气孔（1）进入环形腔（2）内。次压缩气源

7、在环形缝隙（3）处节流，由此产生的高速薄空气层吸附到侧壁（4），从而产生90°的转向，通过中心孔（5）。高速气流流过侧壁的过程导致中心低压区域的产生，从而吸引大量的周围空气涌入。这些吸入的空气膨胀，速度增加，与供给的压缩空气一起穿过中心孔。最终出口气量（吸入的空气+供给的压缩空气+带入的空气）与入口供气量的比率可以超过50∶1以上。5　　空气放大器的特点：低噪音、价格低廉；易于控制空气流速/力量、易于开/关；有气流增强功能，耗气量小，节约用气；由压缩空气提供动力，不用电，无电气干扰，无电气隐患。　　根据生产实际，设计了并实施了大量试验，最终确定空气放

8、大器喷吹效果的最佳增湿组合：当空气放大器出口方向与烘筒中心轴线的夹角为15°、空气放大器的放大效果为15倍及