摘 要：在梗丝膨胀干燥过程中，为解决振动流化床（FBD）出口水分过程能力指数低的问题，我们采用DOE试验确定了FBD三区电气定位器PID参数最佳组合为：P=0.1，I=40，D=0；通过在蒸汽管路上增加调压阀，解决了汽源压力波动大的难题；利用响应优化器，得到了FBD风室负压和床板振频分别为0.35Pa和48Hz。经过改进优化后，FBD出口水分过程能力指数由原来的0.67提高到1.45，梗丝出丝率由90.94%提高到92.23%。

关键词：FBD；过程能力指数；DOE试验；响应优化器

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

梗丝是卷烟制品的重要掺配物，其质量很大程度上影响着成品烟丝的内在品质。含水率是制梗丝过程最受关注的物理指标，其稳定性直接影响着成品烟丝的水分。梗丝含水率的波动，对填充值[1-3]有一定的影响，含水率过高，填充值降低，卷制时烟丝不易松散；烟丝含水率低，易造碎，导致整丝率[4]降低，卷成的烟支两端烟末易脱落。梗丝含水率的波动容易产生不合格品，影响梗丝出丝率[5-6]，并最终影响着卷烟的吸味。目前，我厂的制梗丝线使用FBD[7]作为烘梗丝设备，其出口水分直接决定着成品梗丝的含水率，是制梗丝的关键设备之一。FBD风室底部分为三个区，空气经换热后形成干燥上升热气流，梗丝在床板振动和热气流的双重作用下，与热气流充分接触换热，呈悬浮状态向前运动。梗丝得到快速干燥，蒸发出的水分和废气通过排潮系统排出。为保持进气和排气在整个工作过程中的平衡，设备安装了一个压力监测装置和排潮风门系统来自动控制排潮气流。

1 存在的问题

烘梗丝是梗丝进柜存储前最后一道水分控制工序，因此FBD出口水分决定着掺兑梗丝的含水率。经数据统计分析，2015年7-12月份FBD出口水分过程能力指数[8]均处在较低水平（见表1），这严重影响了梗丝含水率的稳定性。

2 原因分析

2.1 蒸汽流量波动大

设备运行过程中，我们发现蒸汽流量计从800kg/h到1200kg/h之间波动。随后我们对流量计进行了MSA分析， 得到P/T比<30%、GR&R<30%、可区分类别>5，测量系统可以接受，说明导致蒸汽流量波动的原因不是测量系统引起的。随后我们对蒸汽流量和出口水分的波动进行相关性分析，其相关系数为0.988，两者正相关，即当蒸汽流量出现波动越大时，出口水分波动越大。

2.2 舱内负压

FBD舱内负压在生产中起到了很关键的作用，若负压设置过高，容易使得FBD出口积料，从而导致堵料问题；若负压设置过低，FBD入口会往外扑料，严重时又会导致入口积料，这两种情况均会造成水分的不均匀。其现有的负压设定范围为-0.1～-0.5mmHg，因此确定适当的负压值对FBD出口水分至关重要。

2.3 床板振频设定不合理

床板的振动频率对物料的走形有影响，当床板振频越高时，物料走行速度越快，梗丝在舱内停留时间短且会造成水分偏高，FBD出口堵料风险增加；反之当振频越低时，物料走行越慢，梗丝在舱内滞留时间长且会造成水分偏低，FBD入口堵料隐患越大。床板振频调节范围在40-50Hz之间，其频率会直接影响FBD出口梗丝水分。

3 改进方法

3.1 稳定蒸汽流量

FBD和当其它线别设备（HXD、烘丝机等相邻设备）共用蒸汽主管道，当其他用蒸汽设备启用时，FBD蒸汽流量波动最为明显，因此稳定FBD蒸汽支路压力成为设备改造的关键。鉴于此，在蒸汽管路上增加了可以稳定压力的调压阀。改进后蒸汽流量明显稳定，按照工艺气体压力要求将调压阀压力调到气源压力0.8MPa。

3.2 确定FBD舱内负压和振频最佳组合

要保持FBD舱内微负压，其负压设定值的下限-0.1mmHg已足够小，因此我们保持其不变，寻找上限值的最佳水平，再结合床板振频进行DOE分析。

选定因子水平后，我们以出口水分标准差作为响应，进行响应曲面分析。

由分析数据得，回归项P值=0.000<0.05，说明模型总体有效；失拟项P值=0.093>0.05，说明模型無失拟现象。R-Sq = 98.13%，R-Sq（调整） = 96.79%，回归效果良好。随后利用响应优化器得到负压和振频的最优参数为：0.35mmHg和48Hz（如图1所示）。

4 结论与效果

经过上述改进后，对相关参数进行了固化和标准化，设备运行良好。经验证，整丝率和填充值符合工艺技术标准，FBD出口水分过程能力指数由改进前的0.67提高到了1.45，出丝率由90.94%提高到了92.23%，创造直接经济效益45.3万元。

同时解决了梗线存在FBD出口水分波动大的难题，提高梗丝加工水平，提升产品的内在质量和竞争力。

参考文献：

[1]席年生，申玉军，储国海等.不同施压条件下梗丝填充值与其膨胀效果的相关性[J].烟草科技，2003（09）：3-5.

[2]陈霞，魏秀云，孟霞等.梗丝填充值与烟支吸阻关系的建模及应用[J]. 烟草科技，2010（08）：18-21.

[3]陈树波.提高卷烟烟丝填充力的途径[N].东方烟草报，2002，2，22（03） .

[4]茹琦.降低制丝线碎丝率方法浅谈[J].科技与企业.2015（05）.

[5]张冬芹，马涛，邱清烨.提高梗丝出丝率的研究[J].安徽农学通报，2016，22（17）：144-188.

[6]叶汀録.浅谈改善卷烟工业梗丝出丝率方法[J].科技风，2013（03）.

[7]梁淑艳，毛先武，罗志强等.FBD遂道式梗丝干燥机改造[C].2006年中国烟草学会工业专业委员会烟草工艺学术研讨会论文集.郑州：中国烟草学会，2006：223-225.

[8]全国质量专业技术人员职业资格考试办公室.专业理论与实务（中级）[M].北京：中国人事出版社，2006.

作者简介：聂鹏（1986-），本科，主要从事制丝设备运行与维护工作。