陳成，劉文，袁玉通，田曉生，王爽

（紅塔集團玉溪卷煙廠復烤二車間，云南 玉溪 652600）

0 引言

打葉復烤由真空回潮、潤葉、打葉風分、復烤、打包等工序組成。其中打葉風分是片煙復烤加工過程中核心工藝過程之一，對最終成品質(zhì)量和后續(xù)加工環(huán)節(jié)都有重要影響。煙葉在經(jīng)過真空回潮、一次潤葉、二次潤葉工序進行加溫、加濕處理后，均勻地進入打葉機組，由于煙片與煙梗結(jié)合處的韌性不同，在打刀和框欄開檔棱邊的摩擦、撕扯作用下，部分片煙實現(xiàn)葉梗分離。這部分物料經(jīng)過傳送裝置被拋入風分機中，因為煙葉和煙梗的懸浮速度不同，煙片、煙梗、帶梗煙片、帶葉煙梗等混合物料按適當結(jié)構(gòu)和比例分離，然后往復進行如上過程，直至物料葉中含梗率等指標符合工藝加工質(zhì)量要求[1]。

1 風分機的意義

打葉復烤是卷煙生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)[2]，其目的是將煙葉進行煙片和煙梗的分離，并且將其水分控制在利于儲存和醇化的范圍內(nèi)。而其中打葉風分工序是打葉復烤生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，直接影響到實物產(chǎn)品得率及煙葉葉片結(jié)構(gòu)，決定了打葉復烤的經(jīng)濟效益。

2 風分機的結(jié)構(gòu)及功能

風分機主要由支架、切向落料器、回風管道、風分器、輸送風機、風分風機、出料管道、風機支架、送風管道、帶式輸送機等組成[3]。

風分機的主要功能是把煙片從打葉后混合在一起的煙片、煙梗、帶梗葉的物料中分離出來，并把帶梗的物料輸送到后級風分機。

3 現(xiàn)風分機的控制方法

片煙在風場中的運動要復雜得多，除受到風場方向、速度、 介質(zhì)密度影響外，還受片煙自身密度、形狀、姿態(tài)、平移速度和轉(zhuǎn)動速度等多種因素的影響[4]?，F(xiàn)國內(nèi)大部分復烤企業(yè)所采用的風分機主要是通過調(diào)節(jié)風分機轉(zhuǎn)速、一次拋料輥的轉(zhuǎn)速、二次拋料輥的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)風分機的控制。然而目前絕大部分針對打葉風分質(zhì)量的檢測，如大中片率、葉含梗率、梗含葉綠、碎末率等，均采用離線檢測的方法，檢測不及時。操作工一般先根據(jù)操作經(jīng)驗，結(jié)合不同等級、不同模塊的情況預設控制參數(shù)（風分機轉(zhuǎn)速、一次拋料輥轉(zhuǎn)速、二次拋料輥轉(zhuǎn)速），然后根據(jù)經(jīng)驗對產(chǎn)品質(zhì)量進行判斷后對控制參數(shù)進行調(diào)整，但實際加工過程中，由于煙片、煙梗和帶梗葉的混合物自身重量不同，懸浮速度不同，當導風門、補風門、進風閥及除塵風管上風閥設置不當，會對風分效果產(chǎn)生影響，隨著市場、企業(yè)對打葉復烤產(chǎn)品質(zhì)量的要求的提高，此種風分機控制方法愈發(fā)不符合工廠精益管理、產(chǎn)品質(zhì)量和設備管理的要求。最后依據(jù)每次取樣離線檢測結(jié)果再調(diào)整控制參數(shù)。

現(xiàn)行整個控制方法存在三個缺點：第一，對產(chǎn)品質(zhì)量的判斷大部分時間依靠經(jīng)驗進行，無法實現(xiàn)標準化和規(guī)范化，產(chǎn)品質(zhì)量與操作工經(jīng)驗、水平掛鉤，質(zhì)量不穩(wěn)定。第二，取樣離線檢測頻率低、有延時，無法以檢驗結(jié)果快速調(diào)整控制參數(shù)。第三，當控制參數(shù)設定后，只能確保各電機轉(zhuǎn)速恒定，操作工無法判斷風分倉內(nèi)風力是否平衡，最終導致無法保證風分效果。

4 關(guān)于壓力控制型風分機的探討

4.1 壓力控制型風分機的理論適用性

壓力控制型風分機利用壓力傳感器測量風分機內(nèi)壓力，通過壓力變化從而控制風分機內(nèi)風量和風壓調(diào)節(jié)，壓力傳感器將信號反饋至PLC處理器，由PLC控制變頻器分別調(diào)節(jié)風機達到最佳風分效果。

現(xiàn)對此新控制方法的適用性進行討論。

第一，風分機的工作原理是利用懸浮原理將合格煙葉與煙梗進行分離。懸浮速度小于風分風速的物料隨氣流上升，進入下一級打葉機，懸浮速度大于風分風速的物料下落，進入振篩。煙梗的懸浮速度大于煙葉的懸浮速度。所以風分風速的穩(wěn)定性對風分質(zhì)量和效果有著明顯影響。

第二，根據(jù)空氣動力學實驗研究得知，

式中：P氣——總空氣動力；

c——總空氣動力系數(shù)；

F——物料顆粒在垂直于氣流平面上的投影面積；

γ氣——氣流重度；

V氣——氣流速度；

g——重力加速度。

從上述公式可以看出，風壓與風速的平分成正比[5]。所以，通過對風分倉內(nèi)風壓的測量，可以直觀反映出風分機工作狀態(tài)，也可以作為風分機調(diào)整的依據(jù)。

第三，由于打葉風分設備的特殊性，如采用在線檢測產(chǎn)品質(zhì)量、提高檢測頻次，會造成大量浪費、成本升高。轉(zhuǎn)而采用檢測風分機內(nèi)壓力的方法，每次檢測不會產(chǎn)生物料浪費，同時，還能實現(xiàn)不間斷檢測，保證操作工可隨時掌握風分機運行狀況并及時進行調(diào)整。

第四，因為風分機形狀的不規(guī)則性，采用三對壓力傳感器進行檢測，在上箱體、中箱體、下箱體兩側(cè)分別安裝一對壓力傳感器。壓力傳感器將信號反饋至PLC處理器，僅對每一對壓力傳感器的數(shù)值進行對比，然后由PLC控制變頻器分別調(diào)節(jié)風機[6-9]，由此避免了操作工僅僅依靠經(jīng)驗進行調(diào)節(jié)的不穩(wěn)定性。

4.2 壓力控制型風分機結(jié)構(gòu)

采用壓力控制型風分機結(jié)構(gòu)如圖，主要特征是采用三對壓力傳感器分別對風分機上、中、下三個箱體的壓力進行測量及對比，然后以此進行調(diào)節(jié)。

其中圖1為壓力控制型風分機的主視圖，圖2為壓力控制型風分機的右視圖，該風分機為對稱結(jié)構(gòu)。

圖1 壓力控制型風分機的主視圖Fig. 1 The main view of the pressure control type pneumatic separator

圖2 壓力控制型風分機的右視圖Fig. 2 The right view of the pressure control type pneumatic separator

采用壓力控制方法的風分機特征主要包括：將風分機分為三個部分，即上箱體1、中箱體2、下箱體3；喂料器4安裝風分機中箱體2上，同時中箱體上還安裝有壓力傳感器5（5a）、觀察窗6（6a）、拋料輥7，下箱體3位于中箱體2正下方，下箱體3上安裝有壓力傳感器9（9a）、輸料網(wǎng)帶10、調(diào)節(jié)閥11和出料口12，風管13和風管13a安裝在下箱體一側(cè)，正壓風由風管13、和風管13a提供；輸料網(wǎng)帶10和拋料輥7由電機8帶動；上箱體1安裝在中箱體2上，上箱體1設置有壓力傳感器14（14a）、調(diào)風閥15和出料輸送管16。

壓力傳感器5位于中箱體2上，用于檢測中箱體2（風分室）內(nèi)壓力，當中箱體2內(nèi)風分物料連續(xù)，達到最佳風分效果時，壓力傳感器5檢測值穩(wěn)定，其物料在懸浮時分布均勻，無偏料、旋渦和積料；反之，當壓力傳感器5檢測值變化較大時，說明中箱體2內(nèi)風力分布不均勻，物料懸浮分布不均勻，易出現(xiàn)偏料、旋渦和積料，風分物料易葉含?；蚬：~超過工藝標準，達不到生產(chǎn)要求，此時可調(diào)節(jié)拋料輥7的拋料角度和喂料器4的喂料速度。在中箱體2另一側(cè)上的壓力傳感器5a除檢測風分倉內(nèi)壓力外，還與壓力傳感器5對比檢測兩端壓力是否相同，即兩端風場是否均勻。

壓力傳感器9位于下箱體3上，由于下箱體3由兩個風機分別提供正壓風，壓力傳感器9用于檢測該側(cè)風場是否均勻，壓力傳感器9a用于檢測另一側(cè)風場是否均勻，同時檢測兩風機提供的風力大小是否相同，符合風分要求。風機的分別由兩個變頻器控制其轉(zhuǎn)速[6]，從而控制風力大小。若其大小檢測不符合要求，壓力傳感器將信號反饋至PLC處理器，由PLC控制變頻器分別調(diào)節(jié)兩側(cè)風機，從而使下箱體內(nèi)的風場均勻，符合風分要求，調(diào)節(jié)閥11用于輔助調(diào)控下箱體風場，避免采用經(jīng)驗參數(shù)調(diào)控風分機。

壓力傳感器14位于上箱體1上，壓力傳感器14和壓力傳感器14a用于檢測上箱體1內(nèi)的壓力大小，當被風分合格的物料由下箱體3提供的風力送至上箱體時，為使物料能通過輸送管道16進行輸送，輸送管道16中由另一風機提供負壓風對物料進行輸送，當壓力檢測過小時，物料不能被負壓抽入輸送管道16，同時由于負壓過小，物料易在輸送管道內(nèi)左右分布不均勻，影響風分效果，或引起管道16阻料，此時可通過壓力傳感器反饋信號至PLC控制變頻器改變風機風速，達到最佳輸送和風分效果。

4.3 采用壓力控制方法的風分機的優(yōu)點

采用壓力控制方法的風分機是通過三對壓力傳感器分別檢測風分機三個箱體內(nèi)的風壓，并分別反饋信號至相應的風機變頻器，使風分機內(nèi)風場均勻，物料懸浮均勻，無偏料、旋渦和積料，避免現(xiàn)階段采用參數(shù)控制風分機，控制不靈活，產(chǎn)品風分質(zhì)量指標改善空間的大等問題，提高了打葉復烤加工過程的控制能力，試下自動、準確、高效、穩(wěn)定的控制，達到最佳的風分效果，適應卷煙工業(yè)對大品牌原料加工質(zhì)量的需求[10-15]。

5 結(jié)論

本文通過對壓力控制型風分機的探討，得到以下結(jié)論：

（1）壓力控制型風分機適合于當前行業(yè)精益管理要求，有利于加強過程質(zhì)量控制，提高打葉復烤成品質(zhì)量保障力。

（2）走新型工業(yè)化道路必須要信息化與工業(yè)化相融合，以信息化帶動工業(yè)化，以工業(yè)化促進信息化。壓力控制型風分機是“兩化融合”的具體表現(xiàn)。

（3）壓力控制型風分機脫離了傳統(tǒng)的依靠經(jīng)驗控制的方式，實現(xiàn)了風分機的信息化，是企業(yè)信息化在技術(shù)上的實踐。企業(yè)信息化提供了全面、準確的數(shù)據(jù)，在此基礎上建立了系統(tǒng)的信息管理平臺，有助于提升企業(yè)項目與科研管理的效果和效率，加快信息的傳遞和交流。企業(yè)信息化也是打葉復烤發(fā)展的必然趨勢。