FBD出口水分過(guò)程能力研究與分析

聶鵬+張磊+孫延釗

摘 要：在梗絲膨脹干燥過(guò)程中，為解決振動(dòng)流化床（FBD）出口水分過(guò)程能力指數(shù)低的問(wèn)題，我們采用DOE試驗(yàn)確定了FBD三區(qū)電氣定位器PID參數(shù)最佳組合為：P=0.1，I=40，D=0；通過(guò)在蒸汽管路上增加調(diào)壓閥，解決了汽源壓力波動(dòng)大的難題；利用響應(yīng)優(yōu)化器，得到了FBD風(fēng)室負(fù)壓和床板振頻分別為0.35Pa和48Hz。經(jīng)過(guò)改進(jìn)優(yōu)化后，F(xiàn)BD出口水分過(guò)程能力指數(shù)由原來(lái)的0.67提高到1.45，梗絲出絲率由90.94%提高到92.23%。

關(guān)鍵詞：FBD；過(guò)程能力指數(shù)；DOE試驗(yàn)；響應(yīng)優(yōu)化器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.022

梗絲是卷煙制品的重要摻配物，其質(zhì)量很大程度上影響著成品煙絲的內(nèi)在品質(zhì)。含水率是制梗絲過(guò)程最受關(guān)注的物理指標(biāo)，其穩(wěn)定性直接影響著成品煙絲的水分。梗絲含水率的波動(dòng)，對(duì)填充值[1-3]有一定的影響，含水率過(guò)高，填充值降低，卷制時(shí)煙絲不易松散；煙絲含水率低，易造碎，導(dǎo)致整絲率[4]降低，卷成的煙支兩端煙末易脫落。梗絲含水率的波動(dòng)容易產(chǎn)生不合格品，影響梗絲出絲率[5-6]，并最終影響著卷煙的吸味。目前，我廠的制梗絲線使用FBD[7]作為烘梗絲設(shè)備，其出口水分直接決定著成品梗絲的含水率，是制梗絲的關(guān)鍵設(shè)備之一。FBD風(fēng)室底部分為三個(gè)區(qū)，空氣經(jīng)換熱后形成干燥上升熱氣流，梗絲在床板振動(dòng)和熱氣流的雙重作用下，與熱氣流充分接觸換熱，呈懸浮狀態(tài)向前運(yùn)動(dòng)。梗絲得到快速干燥，蒸發(fā)出的水分和廢氣通過(guò)排潮系統(tǒng)排出。為保持進(jìn)氣和排氣在整個(gè)工作過(guò)程中的平衡，設(shè)備安裝了一個(gè)壓力監(jiān)測(cè)裝置和排潮風(fēng)門(mén)系統(tǒng)來(lái)自動(dòng)控制排潮氣流。

1 存在的問(wèn)題

烘梗絲是梗絲進(jìn)柜存儲(chǔ)前最后一道水分控制工序，因此FBD出口水分決定著摻兌梗絲的含水率。經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，2015年7-12月份FBD出口水分過(guò)程能力指數(shù)[8]均處在較低水平（見(jiàn)表1），這嚴(yán)重影響了梗絲含水率的穩(wěn)定性。

2 原因分析

2.1 蒸汽流量波動(dòng)大

設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)蒸汽流量計(jì)從800kg/h到1200kg/h之間波動(dòng)。隨后我們對(duì)流量計(jì)進(jìn)行了MSA分析， 得到P/T比<30%、GR&R<30%、可區(qū)分類(lèi)別>5，測(cè)量系統(tǒng)可以接受，說(shuō)明導(dǎo)致蒸汽流量波動(dòng)的原因不是測(cè)量系統(tǒng)引起的。隨后我們對(duì)蒸汽流量和出口水分的波動(dòng)進(jìn)行相關(guān)性分析，其相關(guān)系數(shù)為0.988，兩者正相關(guān)，即當(dāng)蒸汽流量出現(xiàn)波動(dòng)越大時(shí)，出口水分波動(dòng)越大。

2.2 艙內(nèi)負(fù)壓

FBD艙內(nèi)負(fù)壓在生產(chǎn)中起到了很關(guān)鍵的作用，若負(fù)壓設(shè)置過(guò)高，容易使得FBD出口積料，從而導(dǎo)致堵料問(wèn)題；若負(fù)壓設(shè)置過(guò)低，F(xiàn)BD入口會(huì)往外撲料，嚴(yán)重時(shí)又會(huì)導(dǎo)致入口積料，這兩種情況均會(huì)造成水分的不均勻。其現(xiàn)有的負(fù)壓設(shè)定范圍為-0.1～-0.5mmHg，因此確定適當(dāng)?shù)呢?fù)壓值對(duì)FBD出口水分至關(guān)重要。

2.3 床板振頻設(shè)定不合理

床板的振動(dòng)頻率對(duì)物料的走形有影響，當(dāng)床板振頻越高時(shí)，物料走行速度越快，梗絲在艙內(nèi)停留時(shí)間短且會(huì)造成水分偏高，F(xiàn)BD出口堵料風(fēng)險(xiǎn)增加；反之當(dāng)振頻越低時(shí)，物料走行越慢，梗絲在艙內(nèi)滯留時(shí)間長(zhǎng)且會(huì)造成水分偏低，F(xiàn)BD入口堵料隱患越大。床板振頻調(diào)節(jié)范圍在40-50Hz之間，其頻率會(huì)直接影響FBD出口梗絲水分。

3 改進(jìn)方法

3.1 穩(wěn)定蒸汽流量

FBD和當(dāng)其它線別設(shè)備（HXD、烘絲機(jī)等相鄰設(shè)備）共用蒸汽主管道，當(dāng)其他用蒸汽設(shè)備啟用時(shí)，F(xiàn)BD蒸汽流量波動(dòng)最為明顯，因此穩(wěn)定FBD蒸汽支路壓力成為設(shè)備改造的關(guān)鍵。鑒于此，在蒸汽管路上增加了可以穩(wěn)定壓力的調(diào)壓閥。改進(jìn)后蒸汽流量明顯穩(wěn)定，按照工藝氣體壓力要求將調(diào)壓閥壓力調(diào)到氣源壓力0.8MPa。

3.2 確定FBD艙內(nèi)負(fù)壓和振頻最佳組合

要保持FBD艙內(nèi)微負(fù)壓，其負(fù)壓設(shè)定值的下限-0.1mmHg已足夠小，因此我們保持其不變，尋找上限值的最佳水平，再結(jié)合床板振頻進(jìn)行DOE分析。

選定因子水平后，我們以出口水分標(biāo)準(zhǔn)差作為響應(yīng)，進(jìn)行響應(yīng)曲面分析。

由分析數(shù)據(jù)得，回歸項(xiàng)P值=0.000<0.05，說(shuō)明模型總體有效；失擬項(xiàng)P值=0.093>0.05，說(shuō)明模型無(wú)失擬現(xiàn)象。R-Sq = 98.13%，R-Sq（調(diào)整） = 96.79%，回歸效果良好。隨后利用響應(yīng)優(yōu)化器得到負(fù)壓和振頻的最優(yōu)參數(shù)為：0.35mmHg和48Hz（如圖1所示）。

4 結(jié)論與效果

經(jīng)過(guò)上述改進(jìn)后，對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了固化和標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)備運(yùn)行良好。經(jīng)驗(yàn)證，整絲率和填充值符合工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)BD出口水分過(guò)程能力指數(shù)由改進(jìn)前的0.67提高到了1.45，出絲率由90.94%提高到了92.23%，創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益45.3萬(wàn)元。

同時(shí)解決了梗線存在FBD出口水分波動(dòng)大的難題，提高梗絲加工水平，提升產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量和競(jìng)爭(zhēng)力。

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作者簡(jiǎn)介：聶鵬（1986-），本科，主要從事制絲設(shè)備運(yùn)行與維護(hù)工作。endprint