基于数字化转型下降低叶片线松散回潮烟叶结块量的研究

基于数字化转型下降低叶片线松散回潮烟叶结块量的研究

高寒  胡东东*

红云红河烟草（集团）有限责任公司乌兰浩特卷烟厂  内蒙古乌兰浩特市137400

摘要：随着卷烟工业的不断发展和卷烟市场竞争的加剧，提升制丝生产线成品烟丝质量成为卷烟企业关注的焦点。在制丝生产线中，松散回潮工序作为关键环节，直接影响着卷烟的感官品质和市场竞争力。本研究旨在通过对某烟厂松散回潮工序工艺和过程管控进行系统研究，寻找最佳参数组合，以实现松散回潮水分的稳定控制。

关键词：烟叶结块；切片控制；加水控制模型；热风控制系统

前言：在卷烟工业中，制丝生产线成品烟丝的质量直接影响着卷烟的感官品质，而松散回潮工序则是影响该质量的关键环节。为提升松散回潮工序过程控制能力，应该减少关键指标的波动，增加系统运行的稳定性和过程管控的可靠性。通过改进松散回潮水分控制模式能提高松散回潮片烟的物理质量，降低烟片出口含水率的波动。

一、优化切片控制

切片作为影响叶片线松散回潮烟叶结块量的关键环节，其稳定性直接影响到卷烟产品的整体品质。通过创新性的工程设计和技术改进，致力于实现切片过程的高效且精准控制，以降低结块风险，提高制丝生产线运行效率[1]。做法如下：第一，为防止切片机入口输送带上烟块的高度和空隙对检测数据产生影响，采取在输送带上方安装导流板的措施。第二，针对原有缓冲板进行优化改进，增加一个弧形的缓冲板。通过螺栓的固定，该缓冲板能有效防止由于落料口高度差引起的烟块碎裂情况，在提高切后烟块连续性基础上减少生产过程中的浪费和损耗。第三，在切片机上方引入压实装置，采用切丝机压实器的工作原理。利用无杆气缸固定在两侧机架上，将压板固定在气缸滑块上，通过手动调节阀控制气缸升降实现对烟包的压实，防止其在切刀下切口时出现移动，从而改善切口的平直性。第四，在松散回潮的入口处加装拨料辊，以防止物料堵塞在松散回潮的入口，保证烟片能均匀地进入松散回潮入口处，具体见图1。通过这一改进，有效减少因进料不均匀而引起的松散回潮工序不稳定性，为后续加工工艺提供可靠的基础。

安装前                          安装后

图1 拨料辊安装前后分析

二、构建补偿加水控制模型

为了实现对松散回潮工序的精准控制，本研究构建基于出口含水率变化趋势和偏差的控制模型。该模型以趋势和偏差为控制反馈信号，兼具消除偏差和预测的功能，从而提高对加水过程的调节的及时性和准确性。目前PLC编程语言有梯形图（LAD）、语句表(STL)和结构文本(SCL)，各语言优缺点见表1，最终选择SCL运算方法。通过实时采集的连续时间内100个出口水分含水率数据点存储在数据堆栈中，通过对这些数据进行数学运算得出水分变化的趋势。具体来说，计算采集数据点的水分平均值，并通过比较前30个点和后30个点的平均值的差值百分比，得出水分的变化趋势，通过趋势输出位TREND来表示趋势的方向，1表示正向增加趋势，0表示反向降低趋势。接下来，根据不同的趋势状态制定出口加水的控制策略[2]。在实际值大于等于设定值0.2%的情况下，且出口含水率整体趋势处于上升状态时，系统将出口加水的上限值设为0，迅速关闭加水电动调节阀，将PID调节模式设为自动，并将排潮风机频率提高至50hz。对于其他情形，如实际值小于设定值0.2%且趋势处于下降状态，系统会进行相应的调控干预，包括调整PID模式和排潮风机频率。

表1  PLC编程语言对比

三、优化改进热风控制系统

原有的热风系统采用手动阀门调节方式，中控操作工通过观察热风温度变化趋势，手动输入阀门开度值，以改变新鲜冷空气供给量，实现调节热风温度。但这种手动调节方式存在着热风温度波动大、调节不精准、不及时的问题，对出口水分的波动产生直接影响。为解决这一问题，烟厂在热风回风管道上安装角执行器，并单独建立一套PLC系统，实现回风自动进行PID调节的功能。通过这项改进，热风回风角执行器能根据设定值自动跟踪调节，提高热风温度的稳定性。同时，针对松散回潮工序的蒸汽管路问题，原有的三路供给方式在实际生产中存在蒸汽不稳的情况。所以对蒸汽管道进行优化，增加至五路：一路用于定时喷吹滚筒出口转网，另一路进入水箱用于软化水加热至45℃，以保证喷嘴的引射压力。这样有效提升松散回潮工序热风的稳定性，使得热风系统更为可靠和高效。

四、改进设计松散回潮控制程序

在松散回潮机的加水程序原设计中，采用固定汽水系数的方式。当来料含水率波动较大时，固定的汽水系数无法与各牌别来料保持最佳匹配，导致出口含水率波动，影响到出口含水率标准偏差。通过统计分析，确定不同来料含水率需要不同汽水系数的事实[3]。为此，重新编程汽水控制程序，添加汽水系数自动切换程序。通过挖掘大量统计数据，筛选出关键物料和水分信息，将其与生产因素进行关联，形成质量数据立方。将整批料分为三段式控制，为每个段设定一个汽水系数。MES操作程序将根据来料所处含水率段自动切换加水程序，执行相应的汽水系数进行预判。通过底层编程的实现，成功实现汽水系数的自动控制，为松散回潮工序的水分控制提供更为智能和精准的解决方案。

结论：本研究通过多方面的技术改进和创新，取得显著的成果。这些成果不仅提高制丝生产线的运行效率，降低烟叶结块量，还进一步推动卷烟工业的现代化和智能化发展。随着科技不断进步，烟草生产过程控制和优化将迎来更大发展空间，为实现烟草生产的高质量、高效益提供有力的技术支持。

参考文献：

[1]黄贺敏,吴丽香,邓梅忠等.不同品质烟叶微生物群落与其挥发性成分的关联研究[J].食品与生物技术学报,2022,41(12):85-95.

[2]张晶云,赵园园,刘德水等.不同调制方式对烟叶和烟梗TSNAs形成和积累的影响[J].江西农业学报,2022,34(12):20-26.

[3]邓为仁.降低叶片松散筒湿团烟叶量的优化改进[J].设备管理与维修,2022,(23):90-92.

基金项目：红云红河集团科技项目（HYHH2019GY07）,云南省科技厅科技项目（202301AT070417）。

简介：高寒（1994---），1994年5月，女 ，籍贯：内蒙古乌兰浩特市，民族：蒙古族，职称：助理工程师，单位：红云红河烟草（集团）有限责任公司乌兰浩特卷烟厂，学历：本科，研究方向：制丝工艺。

 *通讯作者：胡东东，工程师，从事制丝工艺研究。