提高除尘卷接高压风机风压稳定性研究

宋海茫 王小沈

（河南中烟工业有限责任公司驻马店卷烟厂，河南 驻马店 463000）

引言

近年来，随着精益生产和六西格玛管理模式的深入推进，对设备状态的要求不再满足于单纯符合工艺要求，而是尽可能可靠控制影响设备状态的各种因素，将外界因素对设备稳定的影响降到最低，这样产品质量的保障才能有坚实的基础，从而契合更高精度的质量要求。

在卷烟生产中，常用集中收尘式的卷接高压风机作为卷接机组风力输送和环境除尘的动力来源，通过卷接高压风机的负压风输送烟丝等原材料同时将机组在生产过程中产生的粉尘等废弃物通过风送进行集中处理，风机的风压波动尤其是风压不足会直接影响卷接机组的产品质量，因此对卷接高压风风压的控制是保障卷烟产品质量的重要环节，通过技术措施提高卷接高压风机风压稳定性可以大大降低后段生产的质量问题的发生概率，也可以为新时期动力设备运行管理提供有力借鉴。

一、卷接高压风机风压稳定性对卷烟生产的作用

卷烟行业中广泛使用集中收尘式除尘设备进行废气和粉尘处理，这类除尘设备由除尘机组同时提供卷包机组的原料输送和除尘的动力负压风，由于卷包机组的负压风供应稳定性对卷烟生产的质量稳定十分重要，如ZJ19 卷烟机工艺风压范围为9000～11000Pa，平均10000Pa 左右，PASSIM卷烟机为11000～13000Pa，平均12000Pa 左右。

在风压稳定的情况下，卷烟在卷制过程中原料输送平稳，各工艺参数波动小，该工艺过程中产品质量能得到有力保证；风压不稳定时，原料供应波动大，卷包机组内部生产环境稳定性差，一些受空气压力影响大的设备部件状态稳定性下降，导致工艺过程产生质量隐患，如烟丝供应不均匀，喷胶、粘接等部件会由于风压波动导致胶液喷涂不匀，增大空头、掉嘴等不良的发生率，甚至造成批量质量问题引发质量事故，因此卷接高压风机的风压稳定性是影响卷包生产质量的重要因素，也是除尘设备乃至动力设备管理的重要环节。

由于长期以来动力设备的状态监控较制丝、卷包等设备相对薄弱，又受到设备、人员、环境等多种因素影响，一些卷烟厂卷接机组负压风风压稳定性低的问题比较突出，风压稳定性低直接影响卷包制程的稳定，对设备管理和产品质量的提升带来很大挑战。

二、导致风压不稳定的原因

导致卷接高压风机风压不稳定的原因来自人员、设备、环境等方面，对风压稳定性影响因素的查找可从人、机、料、法、环等方面分析研究，根据多年来的实践经验，这类影响因素主要有：

（一）人员操作不规范

除尘岗位人员或者维修人员对变频器进行了不规范操作，如改动变频器频率设置，卷接高压风机临时停机未及时复位，卷包机组人员在卷包机组工作时阀门未按照生产要求开闭等，有些机组在没有开动时高压风送风管道的阀门没有关闭，存在漏源，生产进行时正常生产的机组风压由于风力泄露导致压力降低。

（二）卷包机组风压传感器故障

除尘风压由卷包机组内部安置的风压传感器测量采集，所以传感器若存在故障情况就可能导致风压数据丢失或者失真，如在传感器故障后若未及时进行维修处理使风压数据失真，就会导致风压数据不达标，同时也可能引发风压控制程序控制电磁补偿阀动作，引起风压不稳定。

（三）除尘管道内部烟尘集聚

除尘管道内部烟尘由于长时间生产发生集聚、消散现象，烟尘集聚导致管道内部有效通风管径变化，风压损失增大，导致风压下降，有时烟尘也能将管道内的积尘带走从而使管道积尘消散，引起风压波动，使风压稳定性下降。

（四）除尘箱内滤袋烟尘集聚

除尘箱内部除尘滤袋在长时间工作或者在超出更换周期未予更换的情况下由于烟尘粘附导致过滤能力下降，也会增大风压损失，偏离工艺范围，使风压稳定性下降，

（五）电机/风机工作状态下降

电机/风机在长时间工作的条件下出现老化或者故障状况，电机转速波动，风机转动机构磨损、润滑不到位都会使卷接高压风机机组运行状态出现变化继而使风压发生变化。

（六）机组维保不到位

月初开班是风压不稳定的高发时段，导致这一时段风压不稳定的主要原因是：开班前通常进行设备维保，维保过程中对机组内部部件进行拆解安装造成不可避免的设备部件状态变化，一些变化难以观察，有些需要使用仪器才能检测发现，因而出现由于维保导致设备隐病的情况，在生产过程中设备状态变化对设备运转造成影响，导致风压状况发生变化。

（七）设备试车检验不到位

除尘和卷包机组在开班试车时如果设备试车检验不全面或时长不到位，就有可能使设备存在的问题不能及早暴露发现，在正式生产开始后由于工作条件远较试车状态严苛，设备存在的问题就有可能在高生产条件下暴露，引发设备偏离正常状态，设备及风压稳定性下降。

（八）控制程序不合理

有的高压风设备控制程序长年没有升级优化，在设备技改后运行参数变化或生产条件发生变化的条件下没有针对新的生产状况进行运行调试，不适应新的生产要求，导致风压控制程序不能满足稳定性要求，如某厂卷接高压风机补偿阀开度使用固定开度（38%），在2018 年该厂卷包机组改用PASSIM 机组后（工艺风压－10000～12000Pa）由于开度不达标导致风压偏低。

（九）电磁补偿阀工作状态下降

作为风压控制系统的硬件基础，电磁补偿阀的工作状态对风压稳定意义重大，由于电磁补风阀常年暴露在车间顶部，受大气、降水及自然老化等因素影响，出现执行机构在执行动作时反应慢、动作不到位甚至不动作的情况，在生产过程中不能很好地执行风压控制程序，对风压稳定性造成不利影响。

三、提高卷接高压风机风压稳定性的途径和措施

通过上述对卷接高压风机稳定性影响因素的分析可知，提高卷接高压风机风压稳定性的根本途径在于提高影响风压各种因素的稳定性，减少设备内外部因素对运行状况的干扰。

根据实践经验，上述导致风压稳定性低的因素在生产中的占比情况大体为：

（一）加强设备状态管理

开班时段是设备故障的高发时段，也是卷接高压风机风压稳定性波动较大的时段。实践证明，卷包机组的风压波动60%以上发生在月度生产开始一周之内，这一时段由于设备通常经历过停产、设备维保检修，设备状态与连续生产期间有较大变动，因此故障高发，对生产影响极大。在这一时段，应着重进行传感器的调校，机组的维保和安装复原，全面深入进行设备试运行，以充分掌握设备状况，及时发现问题隐患。维修班组要强化责任，严格维保的规范操作，充分发挥维保消除故障提升设备性能的作用，减少维保对设备的影响，防止维保引发设备新问题。

设备试运行时应强化人员的技能和责任要求，对设备应全面检验，确保及早发现和排除故障，在正式生产时各部位达到运行工艺要求。

（二）强化人员管理

对操作人员应强化其责任意识和操作规范性，通过质量管理责任链将员工行为规范化，促使其在生产中严格按照作业指导书操作设备，在设备运行中关注设备运行状态，及时发现异常情况，与维修人员密切交流合作，及早排除异常故障，积极参与提出改善建议、创意，提高设备运行质量。

由于卷接高压风机风压控制牵涉卷包和动力两个部门，因此跨部门的交流和协同十分重要，在设备试运行过程中要密切协同，通报设备试运行状况，卷包部门人员要检查卷接机组风送阀门的开闭情况，在开班及收班时做好阀门的开闭确认。动力操作人员要及时通报设备运行状况和风压状况。

（三）改进设备控制

风压控制涉及设备软硬件两方面，需要从软、硬两方面对风压控制系统进行针对性改进优化。对电机和电磁补偿阀要强化设备维保，消除部件故障状态，如电机、风机要按时进行检修，更换老化部件，设备润滑要到位，对电磁补偿阀要进行开度测试，检查执行结构的动作情况，确保执行动作灵活可靠，必要时可考虑使用高灵敏度电磁补偿阀，减少响应时间，提高风压控制精度。

对电机和补风阀控制程序要针对卷包生产状况设计、改进，变频器电机频率设置要保证风压达到生产工艺要求，适应长时间连续生产。电磁补偿阀控制程序要针对工艺要求进行设计，确保与风机配合能够提供达标且稳定的风压，对不适应生产状况的控制程序要由专业人员与生产一线、部门管理人员密切配合及时进行重新设计和运行调试，不断优化，提高其控制精度，防止出现程序老化不适应生产要求的情况。

（四）改进风压管理工具

近年六西格玛管理在各厂普遍开展推进，通过MES 与六西格玛管理工具的综合运用，将生产全过程的风压数据和控制手段纳入统一管理，做好预警，将风压稳定在工艺范围中。在风压控制中使用风压传感器测量，可通过MES 系统进行采集及监控，常用的衡量指标有风压瞬时值和风压平均值，风压瞬时值为风压传感器现场采集的实时风压数据，风压平均值一般取各传感器数据瞬时值的平均值，二者可以反映风压的瞬时状况和集中趋势，但是缺乏风压随时间变化规律的信息。

随着六西格玛管理的逐渐普及，对风压的控制可引入风压CPK 指标和控制图工具：

x 为所有取样数据的平均值，USL，LSL 分别为规格上下限，σ 为取样数据标准差

控制图是用于分析和判断过程是否处于稳定状态所使用的带有控制界限的图，具有区分正常波动和异常波动的功能，是现场质量管理中重要的统计工具。控制图可采用计量值控制图，具体实践中多选用单值控制图、平均数和极差控制图等。

风压CPK 和控制图由工艺质量部门负责制定和监控，反映风压数值在一定时间段内风压的离散状况，两个指标与风压瞬时值和风压平均值相结合可以比较全面地反映风压的稳定情况，实践表明，风压平均值接近工艺范围中间值，风压CPK 在1.3～1.6 范围内风压稳定性好，对生产最有利。

四、提高卷接高压风机风压稳定性的实践

2020 年河南中烟某卷烟厂针对3 号卷接高压风机风压低的问题通过查找问题原因，采取改进电磁补偿阀控制程序、增加除尘滤袋反吹时间等措施，同时引入风压CPK 指标等措施，将该卷接高压风机风压CPK 由1.0 提高到1.4～1.5 的水平，大大提高了该高压风机的风压稳定性，同时该高压风机对接的卷接机组由风压波动引发的质量问题数相比下降15%左右，对卷接质量有明显的提升作用。

五、结束语

鉴于提高卷接高压风机风压稳定性对产品质量的重要作用，对提高卷接高压风机风压稳定性对动力设备管理的作用应当提高认识，充分运用精益和六西格玛管理工具，将对风压的控制贯穿设备运行和管理全过程，在自动化和智能化趋势深入推进的形势下还可以考虑引入大数据技术和优化的控制算法等工具，提高控制精度和反应能力，实现更深入的人机协同，将风压稳定性提高到新的水平。