松散回潮机工艺指标控制系统的优化

松散回潮机工艺指标控制系统的优化
摘要：长期以来，我厂松散回潮机松散率、温度、出口含水率指标的控制不理想。

为提高松散回潮机工艺指标，研究采用直喷雾化蒸汽的方法改善烟片松散率，稳定热风温度、出料温度、出口含水率。

经过改进后，检验结果表明：①烟片松散率提高5.64%；②热风温度CPK达标率上升8.79%；③ 出料水分标准偏差达
标率上升8.54%；④基本达到使烟片松散率>90%；同时让批次生产过程热风温度
控制CPK≥1.33；出口水分标准偏差Si≤0.25，出口水分趋势曲线波动≤5%。

松散回
潮机的工艺指标得到了明显提升。

关键词：松散回潮机；烟片松散率；出料温度；出料含水率；蒸汽直喷装置烟叶、薄片经过松散回潮后，存在直径较大的“饼烟”，同时松散烟叶温度控
制效果会产生波动，不能达到温度控制平衡的最佳水平。

“饼烟”不仅会影响烟叶
对糖料的吸收与切丝宽度均匀性，同时也不利于降低单箱叶丝物耗量。

而蒸汽、
热风、烟叶温度、烟叶水分与烟叶在松散回潮筒内的运动时间等因素都与烟片松
散率的高低有关。

故烟片松散率、热风温度、出口含水率标准偏差均是松散回潮
工序重要的工艺指标。

这些指标相互关联又独立存在，反映片烟松散回潮的效果、强度和感官质量。

如何通过切实有效的工艺和控制改进，提高烟片松散率，稳定
热风温度、出料温度、出口含水率，使松散回潮工序工艺指标最优化？为此，考
虑引入直喷蒸汽喷射烟叶，并对出料温度、出料含水率指标作控制优化，以提升
松散回潮机的加工工艺指标。

1 问题分析
1.1松散回潮机指标现状
红河卷烟厂制丝二线的片烟松散回潮机，为2004年的昆船设备，使用到如今设备性能下降明显。

各项指标情况如下：
1.1.1 烟片松散率抽捡
经对半年7批次的各牌号片烟松散率作取样检测，制丝二线松散回潮工序片
烟松散率平均为88.29%。

1.1.2 松散回潮热风温度统计
根据MES系统采集数据，统计795批次制丝二线松散回潮热风温度，其中CPK值超标批次89，占统计批次的11.19%，
1.1.3 出料含水率统计
相同795批次，制丝二线松散回潮出料含水率CPK值超标批次36，占统计批
次的4.5%；标准偏差超标批次109，占13.71%。

1.2 因素分析
1.2.1 影响烟片松散的因素
分析烟片松散率主要与松散回潮机的松散原理有关。

制丝二线的松散回潮机，包括汽水混合双介质喷嘴、钯钉、滚筒尺寸、转速等。

在滚筒尺寸及运行参数不
变的情况下，提高烟片松散率最直接的方法是改进烟片的增温、增湿以及喷吹效果。

现松散回潮机使用的喷嘴，为椎形广角雾化喷嘴。

使用蒸汽雾化水喷射烟叶，对烟叶作增温、增湿及松散。

喷嘴X轴和Y轴均有角度，以对应烟叶在滚筒抄起
位置11点半方向喷射烟叶。

此种喷射方式存在下列问题：
①块状烟叶由于重量较大，滚筒抄起时不能到达喷射位置，松散效果欠佳；
②由于喷嘴安装位置的X轴向有70度左右的夹角，缩短了喷射范围；
③受热风循环能力和喷嘴喷射距离的影响，滚筒入口端和出口端温差明显，
滚筒内温度不均匀。

以上三点问题影响片烟的松散率。

1.2.2 热风温度的影响
热风温度由散热器通入蒸汽提供热源加热循环风，循环风经管道、滚筒内循环，使滚筒内部保持恒定的温度环境，以利于烟叶的加温、吸湿。

热风温度的控制，由PID（比例微积分）控制器调节气动薄膜阀（IP阀）开度，即调节进入热交换器的蒸汽量，以达到设定温度。

由于存在温度控制的滞后，当实际温度达到设定温度时，由于升温惯性，实际温度会超过设定温度；同理实
际温度高于设定温度时，也存在这种现象。

这就是控制超调。

超调的结果是温度
控制曲线呈波浪型。

故温度控制稳定比较困难，需调整好PID参数，再考虑用其
它方法结合PID控制。

克服温度超调，达到热风温度的控制稳定。

1.2.3 出口水分控制提高
松散回潮出料水分控制，根据来料水分、电子秤流量、润叶设定水分计算加
水量，对进入松散回潮机的烟叶进行增湿，以达到工艺要求的松散后烟叶含水率。

我厂制丝二线松散回潮机的出料水分控制仍有提升的空间，可通过参数优化使出
口水分的达标率再提高。

2 改进方法
基于调查分析结果，决定采用先进的松散回潮增温、增湿理念，设计入口蒸
汽直喷装置，当片烟进入到滚筒时，工艺蒸汽直接穿透烟叶，使烟叶松散效果更佳。

蒸汽直喷的引入，必定会使热风温度、出料水分产生变化，因此，必须对原
控制作优化，使其达到工艺指标要求。

同时改善热风温度、出料水分的指标现状。

2.1 蒸汽直喷装置的设计及安装
蒸汽直喷箱体的设计，根据滚筒尺寸（内径×筒长）：φ2450×8000mm、安装
位置、喷射角度作精心设计。

箱体设计尺寸及外观图如下：
图1 直喷蒸汽箱体示意图
Fig.1 Box sketch of directly sprinkling atomizing steam device
直喷蒸汽箱体安装在滚筒入料端下方，以20°角斜向上喷射雾化蒸汽。

2.2 直喷蒸汽装置的控制
直喷蒸汽装置通过滑窗阀控制进入喷蒸汽箱体的蒸汽量，调节从箱体喷出的
蒸汽喷吹距离和雾化效果。

采用滑窗阀设定开度控制，具体为：预热状态时，采
用热风温度控制松散回潮滚筒温度；生产和尾料状态时，主要采用蒸汽喷吹装置
控制热风温度。

直喷装置滑窗阀具备配方调用开度功能，将设置开度存在数据库配方表单中。

根据不同的生产牌号，自动调用相应配方中的开度，实现牌号的直喷蒸汽量对应。

同时也具备修改和手动操作功能。

2.3 热风温度控制优化
直喷蒸汽滚筒内直接喷射烟叶，必然使滚筒热风温度升高。

故原热风温度的PID控制器参数需要调整，以适应新的热风温度环境的控制。

经过多次调试，调
整热风温度的PID参数如下：
比例系数（KP）：1.0→0.8；微分系数（KD）：500→800；
积分系数（KI）：2→2；死区：0.1→0.01。

调整后的PID参数，作用是降低PID调节的响应速度，缩小自动调节的启动
范围，以克服调节过程中的温度超调现象。

料头时通过限制最大输出值的方法，
限制IP阀的开度，避免料头温度超调引发的温度振荡。

2.4 出口水分控制优化
直喷蒸汽的引入，将使回潮后的烟叶水分增加。

因此考虑直喷蒸汽量的固定
开度控制，使直喷蒸汽作用烟叶增加的水分固定，出口水分控制在此基础上作自
动调节。

烟叶增加的水分，通过降低加水系数值来对消。

经长期测试，各牌号加
水系数值平均降低0.2，出口水分控制较为平稳。

3 应用效果
3.1 烟片松散率提高成效
引入雾化直喷蒸汽喷射烟叶，不仅对进入滚筒的烟叶有喷吹松散作用，而且
雾化效果较好，能在整个滚筒上方2/3的内部空间形成汽雾区，使滚筒内的温度、湿度环境恒定，更利于烟叶的松散和吸湿。

图2 蒸汽直喷效果
Fig.2 Directly sprinkling effect of steam
改造后片烟的平均松散率达到93.93%，松散率得到提高。

3.2 热风温度及出料水分控制成效
改造及控制优化后，根据MES采集的445批次数据统计，热风温度CPK超标（<1.33）的批次为11，占比2.4%；出口水分CPK超标的批次为8，占比1.8%，
标准偏差超标的批次为23，占比5.17%。

热风温度、出料水分的控制指标超标率
降低，热风温度和出料水分的控制曲线稳定性得到提高。

结论
改造后松散率、热风温度、出料水分控制达标率提高明显。

热风温度以
CPK≥1.33为达标标准，出料水分以标准偏差si≤0.25为达标标准，改造前后的工
艺指标达标率对比见图3。

图3 改造前后工艺指标达标率对比
Fig.3 Standard-reaching rate of technology indicators before and after improvement
本项目的应用，使烟片松率提高5.64%；热风温度CPK达标率上升8.79%；出料水分标准偏差达标率上升8.54%。

基本达到使烟片松散率>90%；同时让批次生
产过程热风温度控制CPK≥1.33；出口水分标准偏差si≤0.25，出口水分趋势曲线波
动≤5%。

项目的实施，达到了提高松散回潮松散率及工艺指标控制优化的目标。

参考文献：
[1]张本甫，金忠理，秦前浩，罗登山等.卷烟工艺规范/国家烟草专卖局.—北京：中央文献出版社，2003.4.。