馮雄偉, 潘恒樂

濾棒管道自動清堵系統(tǒng)的研制

馮雄偉, 潘恒樂

(常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司, 湖南 常德, 415000)

為解決濾棒在輸送管道堵塞后難以清理的問題, 研制了一種濾棒管道自動清堵系統(tǒng), 通過IPC編寫控制模塊控制壓縮空氣進(jìn)行反向吹風(fēng)和正向吹風(fēng), 實(shí)現(xiàn)對濾棒堵塞的清理。對常德卷煙廠的濾棒輸送管道進(jìn)行改進(jìn)測試, 結(jié)果表明: 改進(jìn)后的濾棒輸送管道能實(shí)現(xiàn)自動清堵功能, 自動清潔的成功率達(dá)到了89.4%, 該方法可為提高卷煙設(shè)備運(yùn)行效率提供技術(shù)支持。

濾棒輸送管道; 堵塞; 自動清理

為減輕勞動強(qiáng)度、提高勞動生產(chǎn)率, 煙草卷接設(shè)備自動化已成為國內(nèi)煙草設(shè)備發(fā)展的趨勢?，F(xiàn)在煙草行業(yè)內(nèi)各大企業(yè)均取消了人工添加濾棒, 大都采用了濾棒發(fā)射裝置直接將濾棒輸送到濾嘴接收站中, 為卷接設(shè)備自動提供濾棒[1–3]。該過程一般是以壓縮空氣為動力通過管道進(jìn)行輸送, 即“風(fēng)送濾棒”。在整個(gè)濾棒輸送過程中, 當(dāng)濾嘴出現(xiàn)爆口、變形等現(xiàn)象時(shí), 就容易引起輸送管道的堵塞, 造成后續(xù)的濾棒卡在堵塞處, 該類故障會嚴(yán)重影響濾棒的輸送效率, 直接影響下游卷煙設(shè)備的正常生產(chǎn)[4]。針對此類問題, 已有相關(guān)研究報(bào)道, 王穎[5]分析了發(fā)射管道膠堵現(xiàn)象的原因, 并提供了清洗管道的方法; 李繼波[6]等研制了一種濾棒防堵塞裝置; 黃慧鴻[7]等改進(jìn)了濾棒發(fā)射管道清洗模式,降低了清洗成本, 提高了清洗效率。以上研究成果都較為簡單, 自動化程度也較低, 為此, 本文分析了濾棒輸送工況, 研制出一種針對濾棒管道的自動清堵系統(tǒng)。

1 問題分析

硬度低、易爆口、易滲膠是濾棒生產(chǎn)過程中存在的主要問題, 所以受濾棒的工藝和材質(zhì)的限制, 輸送管道中出現(xiàn)濾棒堵塞的情況是不可避免的。當(dāng)前清理輸送管道的方法主要還是依靠人工進(jìn)行清理, 當(dāng)發(fā)現(xiàn)濾棒堵塞時(shí), 由濾棒發(fā)射機(jī)的操作工通過電話通知卷接設(shè)備的操作工將接收站入口端的管道拔開, 再利用壓縮空氣吹濾棒輸送管道, 利用壓縮空氣將堵塞的濾棒吹出, 情況嚴(yán)重時(shí), 還需要逐段拆解濾棒輸送管道進(jìn)行檢查和清理。由于濾棒的輸送是在密封且不可視的條件下進(jìn)行的, 出現(xiàn)濾棒堵塞時(shí), 只有通過發(fā)射機(jī)的堵塞檢測器檢測到堵塞后, 再將堵塞信號反饋到發(fā)射機(jī), 使其停止發(fā)射濾棒。因此每當(dāng)發(fā)生濾棒堵塞后, 整個(gè)輸送管道都充滿了濾棒, 造成了極大的浪費(fèi); 而且整個(gè)過程中都無法觀察到輸送管道內(nèi)部狀況, 而發(fā)射管道也無自動清堵功能, 增大了設(shè)備的維保難度。

2 設(shè)計(jì)方法

2.1 堵塞檢測系統(tǒng)

為實(shí)現(xiàn)輸送管路的自動清堵功能, 在管路的發(fā)射端和接收端各安裝一個(gè)清潔模塊(圖1), 兩邊的清潔模塊組成一致, 均由光纖檢測器1、換向閥2、閘閥3以及壓力傳感器4組成, 濾棒由發(fā)射端通過輸送管道5到達(dá)接收端。

圖1 清潔模塊

目前國內(nèi)的主流卷接產(chǎn)品的電控系統(tǒng)均采用BECKHOFF公司的IPC控制技術(shù)[8–9], 所以利用IPC編寫控制模塊來控制清潔模塊的工作。

當(dāng)濾棒正常輸送時(shí), 發(fā)射端和接收端的光纖檢測器都會檢測到濾棒的通過。發(fā)射端和接收端的清潔模塊保持不動。

當(dāng)濾棒啟動發(fā)射時(shí), 發(fā)射端光纖檢測器第一次檢測到濾棒通過并確定時(shí)間1,接收端光纖檢測器第一次檢測到濾棒通過并確定時(shí)間2,1和2的時(shí)間差為Δ1, 在控制程序中設(shè)定時(shí)間為a,a的設(shè)定參照濾棒正常發(fā)射時(shí)從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)所需要的時(shí)間上限max, 則a的設(shè)定范圍為max+ 0.5s～max+ 6s, 如果Δ1>a, 則判定在設(shè)備啟動時(shí), 濾棒輸送管道內(nèi)發(fā)生了堵塞。

當(dāng)濾棒處于正常發(fā)射過程中時(shí), 發(fā)射端光纖檢測器能檢測到濾棒通過, 而接收端光纖檢測器在Δ2時(shí)間內(nèi)檢測不到濾棒,b為設(shè)定的脈沖寬度時(shí)間,b的設(shè)定與接收端前后兩個(gè)濾棒通過接收端光纖檢測器的時(shí)間差有關(guān),b的設(shè)定范圍一般為0.5～8 s, 如果Δ2>b, 則判定在發(fā)射過程中, 濾棒輸送管道發(fā)生了堵塞。

這種檢測方法的效率非常高, 可以在濾棒發(fā)射管道發(fā)生堵塞之后的3 s內(nèi)就能夠判定管道發(fā)生了堵塞, 從而大大提高了系統(tǒng)的靈敏性, 同時(shí)也保證濾棒在發(fā)射管道內(nèi)不至于堵的很死, 給清理工作帶來了極大的方便。

2.2 清潔功能

當(dāng)系統(tǒng)檢測到管道內(nèi)發(fā)生堵塞時(shí), 啟動清潔程序控制清潔模塊進(jìn)入反吹清潔模式, 即從接收端往發(fā)射端進(jìn)行吹氣清潔, 如圖2所示, 此時(shí)接收端閘閥4向上運(yùn)動, 閘閥吹氣孔7一端與輸送管道3接通, 另一端與外部高壓氣源接通; 發(fā)射端換向閥1向上運(yùn)動, 排料孔9通過過孔8濾棒發(fā)射管道接通; 高壓氣體通過吹氣孔吹入濾棒發(fā)射管道中, 持續(xù)吹氣10 s, 堵塞在管道內(nèi)的濾棒在壓縮氣體的推動下沿著路徑排出裝置外, 從而實(shí)現(xiàn)對管道的清理。

壓力傳感器6用于檢測清潔管路中的壓力, 設(shè)定壓力值1和2(1要小于氣源壓力,2<1),在壓縮空氣進(jìn)行清潔時(shí), 壓力傳感器檢測到氣壓值為P, 若2<P<1, 則判定管道已經(jīng)被疏通, 接收端和發(fā)射端的清潔模塊隨后自動復(fù)位, 濾棒發(fā)射機(jī)則可再次正常輸送濾棒。若P不在設(shè)定范圍值內(nèi), 則判定管道仍未疏通, 清潔程序?qū)⒖刂魄鍧嵞K進(jìn)入正吹清潔模式。

圖2 反吹清潔模式

如圖3所示, 正吹清潔模式就是從發(fā)射端往接收端進(jìn)行吹氣清潔, 此時(shí)發(fā)射端閘閥2向上運(yùn)動, 閘閥吹氣孔7一端與輸送管道3接通, 另一端與外部高壓氣源接通; 接收端換向閥5向上運(yùn)動, 排料孔9通過過孔8濾棒發(fā)射管道接通; 高壓氣體對濾棒發(fā)射管道持續(xù)吹氣10 s, 從而實(shí)現(xiàn)對管道的正吹清理。

壓力傳感器6檢測到的壓力值為P, 若2<P<1, 則判定管道已經(jīng)被疏通, 設(shè)備將會正常輸送濾棒。若P不在設(shè)定范圍值內(nèi), 則判定管道仍未疏通, 將會發(fā)出報(bào)警信號, 需要人工進(jìn)行清理。

圖3 正吹清潔模式

2.3 應(yīng)用效果

濾棒管路自動清堵系統(tǒng)已應(yīng)用于常德卷煙廠的一組濾棒輸送管道的改造, 并統(tǒng)計(jì)該組設(shè)備濾棒管道堵塞次數(shù)和人工清潔次數(shù), 統(tǒng)計(jì)時(shí)間為3個(gè)月。

由表1可知, 設(shè)備正常運(yùn)行3個(gè)月內(nèi), 濾棒堵塞次數(shù)為38次, 濾棒自動清堵系統(tǒng)工作了38次, 進(jìn)行人工清潔的次數(shù)為4次, 說明管道自動清潔成功了34次, 自動清潔成功率達(dá)到了89.4%, 降低了操作人員的維保強(qiáng)度。

表1 改進(jìn)前后濾棒管路堵塞統(tǒng)計(jì)

3 總結(jié)

該系統(tǒng)由2個(gè)清潔模塊組成, 利用IPC編寫控制模塊來實(shí)現(xiàn)2種清潔方式, 能實(shí)現(xiàn)濾棒堵塞的檢測、自動清理以及設(shè)備自動恢復(fù)生產(chǎn), 還能夠?qū)崿F(xiàn)自動清理的全過程信息顯示, 便于操作人員使用。而且該裝置檢測靈敏, 準(zhǔn)確, 并能及時(shí)控制設(shè)備的停機(jī)與開機(jī), 當(dāng)設(shè)備發(fā)生堵塞時(shí), 大大減少管道中濾棒的浪費(fèi)。通過在常德卷煙廠的改進(jìn)應(yīng)用, 實(shí)現(xiàn)了自動清潔, 且成功率達(dá)到了89.4%, 提高了設(shè)備的有效作業(yè)率。

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Development of filter rod pipeline auto-cleaning system

Feng Xiongwei, Pan Hengle

(Changde Tobacco Machinery Co Ltd, Changde 415000, China)

In order to solve the issue that the filter rod is difficult to clean up after the pipeline blockage, an automatic pipeline blockage clean up system is developed. The clean-up of the filter rod blockage is realized by controlling the compressed air to perform reverse blowing and forward blowing, in which the control module is written by IPC. The improved test for filter rod transferring pipeline from Changde Cigarette Factory demonstrated that the improved filter rod transferring pipeline can achieve the automatic clean up after blockage, and the success rate of the cleaning reaches 89.4%. This method can provide the technical support for the operating efficiency of cigarette equipment.

filter rod transferring pipeline, blockage, automatic clean-up

10.3969/j.issn.1672–6146.2021.01.013

TS 43

A

1672–6146(2021)01–0061–03

馮雄偉,358950531@qq.com。

2020–05–06

(責(zé)任編校: 劉剛毅)