提升落料后水分的均质性

提升落料后水分的均质性第一页，共四十九页，2022年，8月28日前言芜湖卷烟厂“Derby”QC小组自成立以来，一直围绕企业质量目标，运用科学手段开展有关卷烟工艺的各项活动。本次QC小组紧扣我厂“十五”技改，以稳定提高产品质量为目标，重点针对HXD落料后水份均质性较差的现象进行攻关。《增设雾化室，提高膨胀丝整丝率》------2003年烟草行业优秀QC成果二等奖《探索HXD工艺与质量关联性，并降低配方成本》------2004年烟草行业优秀QC成果二等奖第二页，共四十九页，2022年，8月28日一、小组简介小组名称芜烟“Derby”QC小组成立时间2002年7月姓名性别年龄职称职务组内分工丁乃红男34工程师组长方案制定邵名伟男33工程师副组长因素分析王周俊男32工程师组员设备保障胡屹东男30助工组员电气控制调整怀哲男32工程师组员程序调整邱裕生男25助工组员数据检测程雷平男28助工组员工艺分析查勇男26助工组员工艺分析活动时间2004年4月-2005年3月TQC教育情况小组人均接受TQC教育48小时以上小组活动每月活动出勤率达到95%，活动有分析、有措施、有记录。第三页，共四十九页，2022年，8月28日二、选题理由1）制丝过程水分的稳定性是影响产品质量的主要因素，尤其在制丝的最后环节，烘丝干燥系统水分的均质性直接关系产品质量的好坏；2）我厂HXD从调试的结果来看，批内物料水分波动很大，卷制时易出现黄斑烟（2、3月份共出现3次），严重影响产品质量。第四页，共四十九页，2022年，8月28日3）我厂引进的气流式干燥系统（HXD）是Dickinson-legg公司生产的第二代产品，与南京、龙岩、徐州等厂家的第一代产品在控制上有很大的差异。在控制的设计上是否完善有待进一步的检验。第五页，共四十九页，2022年，8月28日因此，小组将

“提升HXD落料后水分的均质性”

作为本次QC活动的攻关内容第六页，共四十九页，2022年，8月28日三、现状调查现状之一：HXD落料后水分的实际状况，具体见表1表1：4月份的HXD落料后水分的标准偏差批次水分标偏％

批内水分平均值％批次水分标偏％批内水分平均值％12.0812.94111.8613.0821.8012.81121.4512.9331.4413.05130.5312.8641.3012.93141.5812.7151.7212.96151.8312.8960.4812.87161.8812.5671.6112.72171.9912.9282.1412.96181.7913.1490.8812.80191.2112.87101.6812.99201.5112.93平均1.5312.90平均1.5412.89第七页，共四十九页，2022年，8月28日现状之二：工艺参数的波动情况表2：工艺参数汇总表（详见附表）

批次项目第一批第二批第三批第四批第五批进料流量设定6500kg/h平均值64946489651065026498变异系数0.50.50.450.40.5进料水份设定24.0%平均值23.8023.7623.8923.6623.92变异系数1.41.70.62.20.9燃烧炉温度设定600℃平均值576.0612.5594.4563.9612.9变异系数4.86.68.09.13.5工艺气温度设定260℃平均值260.3256.5261.2252.4250.7变异系数5.55.17.98.36.0工艺气流量设定17500kg/h平均值1723117680174721781617360变异系数1.01.20.91.70.6控制加水量设定150l/h平均值169186.4201.6160.4152.0变异系数6341637467第八页，共四十九页，2022年，8月28日

通过表2可发现：

燃烧炉温度、工艺气温度、控制加水量3个参数的变异系数＞4％，波动很大。具体见图1～图6：第九页，共四十九页，2022年，8月28日图1：进料流量波动图（最高6538kg/h，最低6450kg/h，变异系数0.51%）第十页，共四十九页，2022年，8月28日图2：进料水分波动图（最高24.2%，最低22.7%，变异系数1.37%）第十一页，共四十九页，2022年，8月28日图3：工艺气流量波动图（最高17946kg/h，最低17102kg/h，变异系数1.04%）第十二页，共四十九页，2022年，8月28日

图4：燃烧炉温度波动图（最高609℃，最低516℃，变异系数4.83%）第十三页，共四十九页，2022年，8月28日图5：工艺气温度波动图（最高284℃，最低235℃，变异系数5.47%）第十四页，共四十九页，2022年，8月28日图6：控制加水波动图（最高316l/h，最低0l/h，变异系数62.98%）第十五页，共四十九页，2022年，8月28日四、确定目标根据上述图表分析，HXD落料后水份与工艺参数的稳定性相关。因此，只要能提高参数的稳定性，加强过程控制，降低HXD落料后水份标偏是可以实现的。从我们的实际运行来看，HXD落料后水分并不是每批波动都很大，有两批标偏接近0.5％。因此确立目标如下：第十六页，共四十九页，2022年，8月28日活动前目标值

0.5%1.5%

目标确定：HXD落料后水份标偏下降到0.5％第十七页，共四十九页，2022年，8月28日1、依据和实践上的可行性：从4月份统计的20批样品来看中，有两批标偏接近0.5%，说明在设备工艺参数稳定的前提下，水分的稳定性可进一步提高。

2、技术保障分析：本小组成员文化水平高，实践经验丰富，有工艺、设备、电气等方面的专业技术人员，都全程参与了HXD设备的安装调试，对设备的机械和电气控制有一定的了解。五、目标设定的依据及可行性分析第十八页，共四十九页，2022年，8月28日3、理论上可行性分析：HXD叶丝干燥的工作原理经过增温增湿后的叶丝以一定流量由旋转气锁进入高温干燥器中，并被高速高温的工艺气体输送到热风干燥柱管，叶丝在此过程中（约10秒）快速脱水干燥。随后，通过旋风分离器进行气料分离。工艺气体的热量由热交换器提供，通过冷热气流热交换的方式实现（如图）。由傅立叶定律以及热量衡算可知：

QL=Q炉=Q气=wccpc(t2-t1)第十九页，共四十九页，2022年，8月28日

由于流体均为空气，所以c值可视为相同，因此在来料稳定均匀的前提下，只要能保证热气流流量、温度以及进料工艺气体流量的稳定，就实现工艺气体的稳定，减小出口水份标偏。第二十页，共四十九页，2022年，8月28日六、原因分析薄膜阀不灵敏风门动作不到位程序控制不合理油阀动作不到位燃油质量差温度调整和油阀动作速度不合理初始状态不对且调整速度慢薄膜阀不灵敏程序控制不合理进料水份波动大电子秤控制精度差供料不充足、及时进料水分与工艺气温度不匹配工艺气温度与出口水分不匹配炉温和工艺气体温度不匹配燃烧炉温度不稳定控制加水量不稳定来料不稳定进料流量波动大工艺气流量不稳定工艺气温度不稳定进热交换器的热气流温度不稳定进热交换器的热气流流量不稳定循环风门开度调节慢工艺参数不合理HXD落料后水分标偏较大第二十一页，共四十九页，2022年，8月28日七、要因确认序号要点时间调查情况结论1电子秤控制精度差2004年5月通过记录和分析，控制精度≤1%，满足要求。否2供料不足、及时2004年5月秤前喂料机储存量大、切丝机能力满足设计流量要求否3进料水份波动大2004年5月由表2可知进料水份变异系数＜2.2％，波动小。满足要求。否4油阀动作不到位2004年5月执行机构为进口器件，已经过严格检验，生产期间定期对线性进行标定，满足要求。否5燃油质量波动大2004年5月物资供应部对燃油供货商进行严格认证，采购燃油均为优质品。否6燃烧炉温度调整和油阀动作速度过快2004年6月目前生产状态下，炉温一直在设定值±50℃之间波动，变异系数6.4%是7循环风门初始状态不对且调整速度慢2004年6月待料状态下，循环风不参与控制，开度为定值；生产时循环风开度调节缓慢，与生产状态的开度相差较大，导致热气流流量波动大。目前工艺气温度在设定值±30℃之间波动，变异系数6.6％。是第二十二页，共四十九页，2022年，8月28日序号要点时间调查情况结论8循环风门动作不到位04年6月执行机构为进口器件，已经过严格检验，生产期间定期对线性进行标定，满足要求。否9工艺气流量程序不合理04年6月工艺气流量由流量计和气动薄膜阀控制，从表2知，变异系数＜1.7％，流量比较稳定。否10工艺气流量薄膜阀不灵敏04年6月执行机构为进口器件，已经过严格检验，生产期间定期对线性进行标定，满足要求。否11控制加水量程序不合理04年7月控制加水量是根据HXD落料后水份自动调整，本身就是一个被动的变量。目前落料后水分波动很大，因此虽然控制水变异系数大，但属于正常。否12控制加水薄膜阀不灵敏04年5月执行机构为进口器件，已经过严格检验，生产期间定期对线性进行标定，满足要求。否13进料水分、出口水分与工艺气温度设置不匹配04年5月生产时设定的工艺气体温度，其额定脱水量要多于物料进出HXD前后的脱水量，需靠施加控制水来调节，而且施加量也在控制水的能力范围内。否14炉温与工艺气体温度设置不匹配04年5月考虑到环保要求，为了将粉尘燃烧完全，燃烧炉温度设定在550℃以上，对应的工艺气体温度范围在240—400℃，而生产时工艺气温度为250—300℃，在范围之内。否七、要因确认第二十三页，共四十九页，2022年，8月28日八、制定对策我们重点对现状调查中工艺参数与出口水分的变异系数进行汇总分析：

批次 变异系数燃烧炉温度工艺气温度出口水分14.835.478.7226.605.086.8138.007.949.9349.078.3011.1953.525.9611.22

由上表以及其他批料的跟踪统计可知，出口水分的变异系数均要大于相关的工艺参数，通常会被放大了2倍，由此我们确定了阶段目标与总体目标之间的相关性，如下图：

第二十四页，共四十九页，2022年，8月28日阶段目标与总体目标之间的相关性分析：

总体目标：水分标偏≤0.5％变异系数在4.0％左右变异系数的放大工艺参数变异系数必须小于2.0％工艺气温度变异系数≤2.0％控制加水量的微调通常放大2倍第二十五页，共四十九页，2022年，8月28日对策表序号

要因

对策

目标

措施

地点

时间人员1燃烧炉温度控制程序不合理修改燃烧炉温度控制程序程序合理炉温变异系数≤2.0%炉温变化速率调整、PID参数调整HXD现场04年9月

丁乃红

王周俊怀

哲

2循环风控制程序不合理

修改循环风控制程序程序合理工艺气体温度变异系数≤2.0%待料状态程序调整、PID参数调整HXD现场

04年10月邵名伟

胡屹东

怀

哲

第二十六页，共四十九页，2022年，8月28日1、燃烧炉温度控制程序调整我厂燃烧炉温度直接由燃油开关的大小来控制。当检测到温度低于设定值，油阀自动加大，否则反之。燃烧炉温度稳定与否，取决于程序对温度调整速度的要求以及对油阀每一次动作幅度的大小。由于采用的是后馈系统，油阀变化始终在前，温度变化在后，如果油阀的调整速度过快，油阀开度与温度之间始终无法一一对应。因此，我们首先降低炉温的变化速度，其次对PID参数进行调整。九、对策实施第二十七页，共四十九页，2022年，8月28日⑴降低燃烧炉温度的变化速率：燃油喷嘴、助燃风调整温度调整炉温上调0.5℃/s炉温检测实际值＞设定值实际值＜设定值炉温下调0.5℃/s炉温平衡0.2℃/s0.2℃/s第二十八页，共四十九页，2022年，8月28日⑵PID参数的调整表5：活动前后燃烧炉温度PID对比表

项目P值I值D值调整前0.91350调整后1.01027

我们对PID参数均进行调整:适当提高P值，油阀每一次动作的幅度略有提高；将I与D值降低，降低油阀动作的速度。第二十九页，共四十九页，2022年，8月28日⑶效果检查活动后我们对燃烧炉温度波动情况进行检查比对，效果如下图所示：图12：活动前后燃烧炉温度波动对比图第三十页，共四十九页，2022年，8月28日

工艺气体温度控制原理：在燃烧炉温度一定的条件下，循环风开度是否稳定以及其与工艺气体温度能否一一对应，是工艺气体温度稳定的关键所在。如果在烟丝进料时刻，循环风门的开度能与工艺气体温度能相对应，那运行时就会稳定，否则，在运行时就会出现比较大的振荡。必须做到待料状态与运行状态保持一致。

因此：首先对循环风的控制程序进行调整；其次对循环风门的PID参数进行调整。

2、循环风控制程序调整第三十一页，共四十九页，2022年，8月28日⑴循环风程序控制调整调整1：取消待料状态风门固定值13％，改为最小值10％；调整2：待料状态风门的开度直接与工艺气体温度关联（以前是固定值）；调整3：运行状态根据检测工艺气体温度的实际值与设定值之间的差异，从待料状态开始调整循环风门的开度值。第三十二页，共四十九页，2022年，8月28日循环风程序控制对比图

待料时开度固定为工艺气温度检测开度调整生产时根据设定值从

开始调整13％13％最小值10％待料状态第三十三页，共四十九页，2022年，8月28日⑵PID参数调整

表6：活动前后循环风门PID对比表

项目P值I值D值调整前0.352050调整后0.305578

适当降低了P值，而提高I值与D值，I值是某个时间段积分值，D是某一时刻的微分值，I值与D值的大小反应的是调整速度的快慢，而P值是调整的幅度。通过上述调整，提高循环风门的变化速度，而降低了每一个动作时风门的调整幅度。第三十四页，共四十九页，2022年，8月28日⑶效果检查我们对活动前后工艺气体温度的波动进行检查比对，效果如图所示：图14：活动前后工艺气体温度波动对比图第三十五页，共四十九页，2022年，8月28日十、效果验证

参数调整到位后小组对本次活动效果进行充分的检查、分析，结论如下图：图15：活动后HXD落料后水分标偏统计第三十六页，共四十九页，2022年，8月28日十一、再循环目标：水分标偏≤0.5%1、原因分析

小组成员对第一轮原因分析进行了再次论证，认为“图9：原因分析图”是严格按照产品加工过程进行分解的，已经涵盖了所有可能影响“HXD落料后水分质性”的末端因素。目前工艺参数的变异系数已经达到要求，但在批料生产起始阶段还存在工艺气体温度波动较大的现象。小组成员认真分析认为：第三十七页，共四十九页，2022年，8月28日要因确认如下：⑴、循环风门开度控制不完善

虽然我们通过调整使得循环风门在待料状态时即参与控制，进料时的循环风门状态较活动前更接近生产状态，但循环风门属于后馈控制，当进料温度满足要求时，循环风门即可能处于向上调整的状态也可能处于向下调整的状态，进料后循环风门依然继续调整，工艺气体温度也随之波动。因此有必要对循环风门开度控制程序进一步完善。

⑵、出口水分偏离设定值时，控制加水量调节速度依然很快，反而影响了水分的稳定。第三十八页，共四十九页，2022年，8月28日2、制定对策表7对策表（第二次循环）

序号

要因

对策

目标

措施

地点

时间人员1循环风门开度控制不完善完善循环风门开度控制

进料时循环风门开度接近生产状态

增设风门开度上下限完善控制程序

HXD现场

05年2月

丁乃红

王周俊怀

哲

2控制加水量调节慢

控制加水量参数调整

调节速度适宜满足生产要求

PID参数调整

HXD现场

05年1月邵名伟

胡屹东

怀

哲

第三十九页，共四十九页，2022年，8月28日3、对策实施⑴完善循环风门开度控制

当HXD工艺气体温度调整稳定时，其对应的循环风门开度也是相对稳定的，如果生产过程中在炉温稳定的前提下，循环风门开度能始终保持在这种稳定状态，那么工艺气体温度必然稳定。所以我们首先找出每个牌名在稳定状态下对应