论提高松散回潮 热风温度CPK值达标率的方法

李元发 陈受兴 钟建文

摘要：热风温度CPK值是松散回潮工序一个重要工艺过程控制指标，在工艺要求不加入补偿新风情况下，热风温度主要通过改变加热器蒸汽流量来控制，CPK值达标率低。通过改进热风系统、改变热风温度控制模式、调整优化设备参数，减小了热风温度波动，提高热风温度CPK值达标率。

关键词：热风温度CPK值;热风系统;控制模式

烟草制丝工艺生产线松散回潮工序的工艺任务是对片烟进行松散，并通过加入热风、水和蒸汽对物料进行加温加湿，其热风温度CPK值为重要工艺过程控制指标，直接影响产品内在质量。部分卷烟企业为不影响片烟内在质量考量，工艺要求在热风中不能加入新风，导致热风温度控制困难，热风温度波动较大，CPK值达标率低。

1.设备原理和现状

TBS松散回潮机为德国HAUNI公司产品，其工作原理为：切片后的烟片从进料罩进入滚筒，滚筒内安装有呈现规律排列的抄板。滚筒连续不断旋转，由于滚筒与水平呈一定角度，在滚筒内抄板的疏导作用下，物料向出料口方向流动并进行松散。蒸汽和水从进料端经雾化后喷在物料上，热风经加热器加热后从进料端吹入滚筒内，在出料端部分被排潮风机排走，其余进入热风管道经热风循环风机从进料口吹入滚筒内部循环使用。

因工艺要求为了不对烟叶内在质量及色泽产生影响，要求松散回潮热风不加入新风，热风温度主要靠改变进入热交换器的蒸汽流量来控制（如图1），即当热传感器测得热风温度发生波动时，控制系统通过气动薄膜阀开度变化改变进入热交换器的蒸汽流量，从而改变热风温度。

在生产过程中当热风温度发生波动时，改变热交换器的工作蒸汽流量需一定时间，而工作蒸汽流量发生变化后，反应到热交换器改变热风温度也需要一段时间，因而靠设备本身控制系统改变热风温度的过程反应时间较长，导致热风温度不平稳，CPK不达标次数高。对2018年1-4月份松散回潮熱风温度CPK值达标率进行调查后统计，仅为86.9%。

2.原因分析

2.1生产过程在换批次时，热风温度标准由高往低换牌时，预热温度下降慢，过程稳定性差。热风温度标准由高温转低温换牌时，料头热风温度偏高持续时间较长，且批次曲线波动动大，过程稳定性的SD值在1.1以上，影响了批次的CPK值。如由某规格品牌热风温度标准为68℃度，换牌后另一规格品牌热标准为60℃时，降温速度慢，达到稳定正常状态需20分钟。

2.2换牌预热时，蒸汽热惯性大，热风温度调节慢。上批生产结束后，松散回潮工作转入预热状态中，由于上批尾料时热风温度下降，为达到设定标准温度，则热交换器蒸汽阀调节变量不断增大，因热惯性作用，温度上升快且回落慢。如下图：上批生产结束转预热后，温度上升至74.5度，而此时换牌预热温度额定为63度，相差11.5度，降温跨度大。

2.3人工调节补偿蒸汽施加比例来控制料头热风温度波动难以实现稳定性。如果通过人工干预调节补偿蒸汽施加比例来调整热风温度值，其施加比例大小难以把握，且因为其控制系统采集的热风温度为回风热风温度，在时间上有一定滞后。

3.对策实施

3.1优化热风温度PID参数。

经多次调节，将KP值由原设定值1.5调为1.2、TN值由原42调为36、修正极限调节量最大值由原100调为80、最小值由原0调为10。调和优化后有一定效果，CPK达标率87.1%，较调整前86.9%提升了0.2%，效果不明显。

3.2增设空压喷吹降温管路。

增设一套空压气喷吹管从进料口喷入滚筒内。预热温度超出额定值3度时，人工开启空压气降温，达到额定值时关闭，使预热温度快速降至额定温度。改进后经过试运行，热风温度CPK达标率为88.03%，较前只提高了1%左右，效果不明显，且人工控制难以把握时间和温度，达不到自动化控制要求。

3.3改进热风系统及热风温度控制模式

通过前两个措施，对提高热风温度CPK值有一定改善，但其控制热风温度的根本措施没有改变，还是靠改变热交换器的蒸汽流量，因此要根本上解决上问题，还是要考虑对热风系统和热风温度的控制模式进行改进。

因加热器前后的热风温度相差40℃左右，即热交换器可对循环热风温度提高40℃左右，因此可以使加热器工作蒸汽流量一定，通过引入回风利用温度差和回风量来调节热风温度。从加热器前引出一路管路至加热器后引入回风，增加一个角执行器和风门用于控制加入回风的风量，这样既保证可以不加入新补偿新风，又能利用加热器前后热风温度差来快速调节吹入滚筒内热风的温度。

在加热器后风管中安装铂热电阻热传感器测量加热后的热风温度，在控制柜增加一台PLC，连接角执行器和热传感器线路至控制柜PLC。对热风温度控制过程进行编程，将热风温度控制模式改成：加热器蒸汽用量一定，根据温度传感器信号控制角执行器动作改变风门开度，控制回风加入量大小来实现快速调整热风温度，使温度波动趋于平稳。

3.4再次优化热风温度PID参数

对热风系统改进后，在生产运行过程中对热风温度PID参数再次调整优化，最终将参数调整为： KP值由原设定值1.2调为2.2、TN值由原36调为28、修正极限调节量最大值由原80调为92、最小值由原10调为15。通过调整达到高温转低温时快速降温，实现热风温度及时跟踪控制，过程控制稳定性明显提高，SD值有较大幅度降低，CPK值明显提高。

4.实施效果

4.1热风温度CPK值达标率大幅提升。

经过三个月运行，观察回潮热风温度CPK达标率由改善前的86.9%提升到改善后的99%，上升了12.1%。

4.2过程能力指数提高。

CPK平均值由改善前的1.23提高到改善后的2.18，提升了0.95;SD平均值由改善前的0.73下降至改善后的0.4。

5.结束语

通过对热风系统及热风温度控制模式进行改进，同时对设备控制参数进行调整优化，提高了热风温度CPK值达标率，过程控制稳定性提高，满足了工艺要求，保证了产品加工工艺质量。

参考文献

[1]工艺流程手册 TB[S]HAUNI公司.

[2]卷烟制丝设备编写组.卷烟制丝设备[M]郑州：河南科学技术出版社，2014.

作者简介：李元发（1970.06-），男，江西兴国人，当前职务：车间主任，当前职称：助理工程师，学历：大学本科，研究方向：设备管理。