论卷接装备生产灵活性的研究与应用

章俊杰 于永龙 马勇 赵峰

(浙江中烟工业有限责任公司 浙江 杭州 310002)

1 卷接设备生产灵活性的概述

近年来，烟草行业一直在提升产品质量水平。要求烟草装备要立足于市场，针对市场现在异型烟草的消费为增长点开展不同规格、不同速度的细支烟卷接包产品的研发，升级开发各种新型卷接包装设备，有效满足细支烟、短支烟、异型包装烟等个性化、多样化的装备需求。

随着烟草行业的持续发展，卷烟规格多样化已经成为一种趋势。多种规格卷烟参与市场竞争是公司发展的必然选择，由需求拉动资源配置特征日益明显。卷包设备是形成产品、满足市场的关键。国家烟草专卖局产能“进一退一”的政策是在设备布局和购置时必须遵循的准则。公司高速卷包设备的引进、中速设备的淘汰是实现高质量发展的必由之路。目前，公司卷包设备机型种类丰富，但也存在部分卷烟规格在不同机型进行生产时受到制约的情况，影响生产组织的灵活性和柔性化，也影响了相关机型设备的产能利用率[1]。因此，急需开展卷接设备生产灵活性的技术应用研究，从而提升不同卷烟机型间的产品质量一致性，拓展卷烟系列产品在不同机型的生产。

2 卷接设备生产灵活性的主要研究内容和方法

2.1 卷接设备关键结构差异对产品质量影响的研究与评价

本文研究浙江中烟公司近年引进的ZJ116、ZJ119、ZJ116B等各类卷烟机型工艺制造原理，分析各机型在烟丝输送、风分、烟条成型等重要加工环节的结构差异，并针对关键结构差异，研究其对卷烟产品质量一致性的影响。

按照加工流程，拟从不同卷烟机型烟丝输送结构、流化床供丝结构、烟丝条成型结构、烟支搓接结构这4个方面的差异开展研究[2]。例如：根据目前预研阶段的分析，仅卷烟机供丝环节，ZJ119机型与P70、ZJ17系列机型就存在如表1 所示的结构等差异；再根据具体结构差异，分析对产品质量一致性影响，如两类机型梗签分离方式存在差异（如图1 所示），即评价两种梗签风分能力的差异，再评价其对烟支内的烟丝含梗率（硬点）的影响。

图1 流化床式卷烟机与抛丝辊式卷烟机在风分单元的结构差异

表1 ZJ119与P70、ZJ17系列卷烟机在VE部位的部分差异

2.2 基于卷烟产品工艺及质量差异使其一致性的研究

针对影响卷烟产品质量一致性的机型间关键结构差异点，研究通过关键部位结构优化、工艺参数优化等方式，实现不同卷烟机型在产品外在质量、内在质量及主流烟气指标的一致性。其中，温度是卷烟加工过程中的关键控制参数，在目前预研阶段，已确认公司引进的ZJ116B、ZJ119等机型存在循环风温度过高问题（与ZJ17系列卷烟机存在较大差异），进而会影响产品内在质量，且目前使用的ZJ112 循环风降温系统，在ZJ119等设备上无法实现目标循环风温的工艺要求[3]。本文研究内容之一是建立一种循环风温度控制系统与方法，以满足ZJ119、ZJ116B 等国产高速、超高速机型降温工艺要求。

本文研究内容的目标是提升不同机型卷烟产品质量的一致性，拓展利群系列产品在各类卷烟机型的生产。

3 卷接设备生产灵活性的技术路线探索与分析

3.1 技术路线

以不同机型产品质量一致性的生产实现为目标，从卷烟工艺技术、装备技术等多方面研究推进，具体研究方法与技术路线如下。

3.1.1 卷烟产品需求与产能结构的分析与应用

目前，公司主打品牌的利群阳光系列、利群细支阳光系列、利群新版系列市场需求量大，每年的量能占比在整个公司的60%左右。这3种系列分别分布在不同的机型中，其中，ZJ17 和P70 基本承接了利群阳光系列，ZJ112 和ZJ116 承接了利群新版系列[4]。随着市场对高端卷烟的需求增加，同时结合公司的发展战略，ZJ17 和P70 已经难以完成高端卷烟的生产任务，而ZJ112、ZJ116 和ZJ119 机型因为采用流化床气流供丝，导致循环风温度偏高故而无法承接利群阳光系列高端烟的生产任务。

3.1.2 卷烟机型间关键结构差异研究与分析

“ZJ17和P70”与“ZJ119和ZJ112”在烟丝输送方面是完全不一样的，前者是依靠纯机械送丝的方式，后者则是利用机械加气流的方式。

流化床供丝，烟丝由空气喷嘴输送到风室装置；风室装置通过负压气流将烟丝吸附在吸丝带上；吸丝带输送烟丝束到SE的烟枪部件。在此输送过程中，烟丝经过劈刀装置。劈刀装置从烟丝束上去除过量的烟丝，以使烟枪部件不被喂入比生产烟支必需的标准重量多的烟丝。劈刀盘上的紧头凹槽用于压制烟支的一端（点燃端）紧头或两端（点燃端和过滤嘴端）紧头[5]。

前者在烟丝条成型上其烟丝铲刀与烟舌是分开的，铲刀在风室上，烟舌在烟枪上有一个支架固定，当风室落下后将烟舌推至两者靠拢。后者则是铲丝刀固定在烟舌上其都安装到风室上。

两者在烟支搓接上略微有一些差异，ZJ17和ZJ112相比于ZJ119和ZJ116仅在搓板升降控制上有所不同，一个是纯机械式，另一个则是通过设备启动后到达一定速度搓板自然抬起，烟支滚动搓接方式与ZJ17完全相同。在此就不详细展开叙述。

3.1.3 关键结构差异点对产品质量的影响

产品质量分为3 种：卷烟内在质量主要是由人的感官来判断；卷烟外在质量主要是物理指标（吸阻、通风度、圆周、硬度、长度、含水率等）；主流烟气化学（Tar.Nic.CO）。

3.1.4 卷烟质量一致性的工艺控制方法与装备技术研究

通过以下3个方面来进行研究。

（1）装备的设计、研究及应用。要想攻克机械供丝和气流供丝在温度上的差异，必须在设备原本的基础上增加一些装备。例如：ZJ112增加了循环风机的水冷形式，将原本的风冷循环风机更换上水冷的循环风机以到达降温的目的，其实是在VE侧门处安装冷却空调将整个VE 都保持在一定的温度。本次研究在ZJ119上装备一种可以直接达到冷却目的的装备使烟丝温度达到机械供丝的温度。

（2）工艺参数控制研究及应用。每种机型都有它的独特性，工艺方面的要求也是不一样的，新的设备工艺也是需要通过不断的研究和实践最终达到一个理想的工艺状态，保持恒定且标准的工艺状态同样是这次研究的一个重要方向。

（3）产品质量一致性。在装备与工艺都达到生产要求后，需对首次生产出来的卷烟产品进行内在质量、外在质量以及主流烟气化学这3 个方面的检测，对比P70生产出来的产品两者是否有差异：如果有差异，那么差异的点在哪一个指标中，然后继续研究攻克这些难关，使卷烟产品质量达到一致；反之，各方面质量指标都完全吻合，则研究成果达到预期。

3.1.5 卷烟生产及应用效果评价

ZJ119 卷烟机在其生产使用过程中，对产品工艺，设备效率与人员劳动强度等各方面进行考量总结，透过归纳卷接工、维修工、过程控制员、质检员等相关人员的评价[6]，总结出该机型是否适用。

3.2 关键技术的研究

（1）建立适用于高速、超高速流化床式卷烟机循环风温度一致性的装备与控制方法。主要难点在于：除局限于卷烟机供风结构外，循环风温度受卷烟机生产车速、供丝量（卷烟规格、单支净耗丝、回丝量）、循环风机频率（流化床风压）等多因素影响。

（2）建立提升不同卷烟机型间产品质量一致性的工艺与装备技术实现方法。主要难点在于不同机型在供丝、烟丝条成型等工艺加工环节的设备结构、配置等差异较大，需要通过参数优化、设备结构调整等多方式组合提升产品质量一致性。

3.3 技术指标的细分

通过对公司产品需求与卷烟产能结构的分析，找出主要矛盾点；进而通过系统分析卷烟机型间的关键结构差异，研究与评价其对产品质量的影响，以关键部位结构优化、工艺参数组调优等方式，提升不同卷烟机型间的产品质量一致性，拓展利群系列产品在不同机型的生产，从而达到以下指标。

（1）国产高速、超高速流化床式卷烟机循环风温度小于等于39 ℃（目前预研已明确机型间循环风温度存在差异）。

（2）在实现卷烟机全速生产状态条件下，重量、圆周及吸阻物理指标标偏低于现有中速设备（常规、新中支、中支、细支重量标偏水平为≤21 mg、≤18 mg、≤16 mg、≤14 mg；圆周标偏水平为≤0.065 mm；常规、新中支、细支吸阻标偏水平分别为≤5 mm H2O、≤6 mm H2O、≤7 mm H2O、≤8 mm H2O）；感官质量和主流烟气指标水平与传统中速设备无显著差异。

（3）ZJ116 卷烟机新增可生产卷烟牌号数量提升30%以上。

4 卷接设备生产灵活性在现代烟草制造企业中的价值体现

（1）提高相关机型设备的产能利用率和生产组织的灵活性。拓展卷烟产品在不同机型的生产，提高相关机型设备的产能利用率和生产组织的灵活性，进一步提升快速响应市场需求的能力。为卷烟品牌拥有稳固的市场和装备布局路线提供技术支撑。

（2）在国家烟草专卖局卷烟产能总体调控的行业背景下，为企业内部产能挖潜提供可操作的方法，同时对行业具有较高的借鉴意义。

（3）本项目预期可提升浙江中烟不同机型的产品品质一致性，有利于提升卷烟产品市场竞争力，为卷烟品牌拥有稳固的市场和装备布局路线提供技术支撑，同时也进一步推动行业整体装备与工艺技术的发展。提升机型间产品一致性的具体工艺与装备实现方式、方法上，可推广至国产最新高速、超高速卷烟机中，具有较好的推广应用前景。

5 结语

现代化烟草行业在高端烟草品牌市场的竞争越来越激烈，单一产品的机械设备已不能满足市场的灵活需求，传统机械设备转型的技术研究在烟草行业中的作用显得更为重要。只有升级现有设备的功能，使设备适应不同的卷烟品牌生产要求，才能满足市场的需求。卷接设备生产灵活性的研究与应用，旨在提高卷烟规格多样化，提升不同卷烟机型间的产品质量一致性，拓展卷烟品牌系列产品在不同机型的生产，对提升卷烟品牌在高端市场中的品牌竞争力有着极其重要的意义。