SIROX叶丝膨胀机清洁系统的改进

吴贵平, 徐锦青, 丁伟, 黎明星, 谢峰, 陈奇盛, 孔旭, 杨成良, 李汉莹



SIROX叶丝膨胀机清洁系统的改进

吴贵平, 徐锦青, 丁伟, 黎明星, 谢峰, 陈奇盛, 孔旭, 杨成良, 李汉莹

(浙江中烟工业有限责任公司杭州卷烟厂, 浙江杭州, 310012)

为了克服德国HAUNI公司生产的SIROX叶丝膨胀机清洁系统存在排水不畅、阀门渗漏和清洁耗时长等弊端, 本文提出了该设备清洁系统的改进及其控制模式的优化方案, 并设计出一套SIROX清洁管路自动排水和实时监控装置。该装置不但解决了烘丝机筒壁温度超高、烘后水分异常波动等产品质量问题, 而且对气动膜片截止阀的渗漏状况进行了可视化, 提高了设备维修的及时性。从该装置在本厂运行2年多的情况看, 具有较高的应用价值。

SIROX; 清洁系统; 管路系统; 控制模式

烟丝制丝工艺中增温增湿工艺是通过蒸汽将切后的叶丝或梗丝增温增湿, 使叶丝或梗丝温度和含水率达到一定的要求, 再经过后工序的滚筒烘丝或气流烘丝进行快速干燥, 以提高叶丝或梗丝的填充值。增温增湿作为烟丝加工的关键环节之一, 有着十分重要的地位。

杭州卷烟厂在“十一五”易地技改引进德国HAUNI公司生产的SIROX叶丝膨胀机, 该新型叶丝膨胀机具有蒸汽流量调控范围大, 叶丝温度、水分控制能力强等特点。由于其良好的性能和简单的操作, 被广泛应用于各个大中型烟厂[1]。SIROX叶丝膨胀机在工作过程中使用大量饱和蒸汽, 高温高湿的内部环境导致设备内烟灰烟末结垢现象严重。由于设备密闭性高, 人工清洁严重制约生产效率。本文提出了该设备清洁系统的改进及其控制模式的优化方案。

1 SIROX工作原理

SIROX叶丝膨胀机由进料气锁、膨胀单元、压缩空气系统、蒸汽系统、清洁系统、排潮系统和振槽组成[2](图1)。其工作原理如下: 前工段的烟草经由落料槽(1-2)和气锁(1-3)到达旋转钉耙(1-4)。旋转钉耙的轴是空心的, 轴上拧入空心的销, 销的圆柱形周边和端面上带有1.3 mm的孔。饱和蒸汽通过空心销的孔喷射在烟草上, 从而使烟草膨胀和润湿。增温增湿后的烟草落至带有盖板的出料振槽(1-6)上, 进入下一个工序。进料振槽进料端及出料振槽出口端多余的废气通过废气风机(1-7)和废气管道(1-8)排出[3]。

图1 SIROX叶丝膨胀机结构

2 SIROX清洁系统问题分析

如图2所示, SIROX 叶丝膨胀机在总水管(2-1)后设计了5路清洁水, 其作用分别为清洁进料罩壳(2-2)、气锁箱体(2-3)、振槽盖板(2-4)、出料振槽(2-5)及旋转钉耙(2-6)。自动清洁程序启动后, 各管路按设定程序对各关键部位进行间断性清洁, 但该系统运行一段时间后, 发现存在排水不畅、阀门泄漏、清洗耗时长等问题。

图2 SIROX自动清洁管路

2.1 排水不畅

该设备清洁管路终端出口位于振槽上方, 离气动膜片截止阀约有2.5 m落差, 每次自动清洗结束后阀门自动关闭, 5路清洁管路末端均会形成一段水柱。设备启动运行后, 蒸汽通过与清洁旋转钉耙共用的管路(2-6)进入设备, 进行烟丝的增温增湿。在生产过程中, 其余4路清洁管路滞留的水会随设备的震动流到物流通道上, 导致形成水渍烟丝影响产品质量。

2.2 阀门渗漏

该设备清洁水管路采用的是气动膜片截止阀, 阀内的弹簧通过导杆加载密封填料使阀芯密封。阀门的反复动作会导致填料和密封面的轻微磨损而使截止阀发生水渗漏, 同时阀前阀后6 bar的压差会在一定程度上恶化阀门的渗漏现象。

一旦出现阀门渗漏, 清洁水在压差的作用下不断从末端喷头溢至生产线的烟丝上, 从而导致局部烟丝水分偏高、后工序的烘丝机筒壁温度超高、烘后水分异常波动等产品质量问题。由于目前暂无有效手段检测该设备阀门的工况及渗漏程度, 导致维修存在一定的滞后性, 存在较大的产品质量隐患。

2.3 清洗耗时长

根据我厂工艺要求, 确定了SIROX叶丝膨胀机“每生产2批叶丝清洁1次”的生产保养模式。目前SIROX自动清洁全流程耗时约20 min, 人工2次清洁需耗时约10 min, 每次的清洁总耗时约30 min。在现生产模式和清洁频率下, 每天需耗时约1.5 h用于SIROX设备清洁, 大幅延长了该生产工段的换批时间, 严重影响生产的连续性, 降低了生产效率。

3 改进措施及效果

针对以上3个问题, 对SIROX的清洁管路、阀门控制系统、自动清洁程序等3方面进行了改造和和优化。

3.1 清洁管路改进

如图3所示, 在进料罩壳、振槽盖板、出料振槽和旋转钉耙4路水管的气动膜片截止阀出口端增设一路排空管路(3-1), 排空管路上设有气动球阀(3-2)。其中, 气动膜片截止阀(3-3)是常闭状态, 气动球阀是常开状态, 且两者在运行过程中呈现相反的开闭状态: 即当气动膜片截止阀(3-3)打开时, 新增气动球阀(3-2)关闭; 当气动膜片截止阀关闭时, 气动球阀打开。该设计具有如下优点。

图3 清洁管路改进

(1) 解决清洁水滞留管路的问题。自动清洁程序运行时, 气动膜片截止阀打开, 气动球阀关闭, 清洁水通过原清洁管路进行设备清洁; 当自动清洁程序结束时, 气动膜片截止阀关闭, 气动球阀打开, 滞留在气动膜片截止阀至清洁管路末端喷嘴之间的滞留水在重力作用下从新增管路(3-1)流出。

(2) 消除因气动膜片截止阀出现渗漏而影响产品质量的隐患。若气动膜片截止阀出现渗漏, 则渗漏的水会从新增管路流出, 不会溢至生产线的物料上, 消除了产品质量隐患。

(3) 实现阀门渗漏可视化。设备保养人员可通过观察生产过程中新增管路出口是否有水流出判定相应的气动膜片截止阀是否出现渗漏以便评估后及时维修。

3.2 阀门控制系统改进

上述增设的气动球阀的开闭需由压空管路进行控制, 而SIROX 的压空阀岛没有预留足够的压空气路模块, 且增设模块后需要进行重新编程。为此, 根据阀门间的开闭逻辑关系, 本文对现有的压空管路进行了改造。在上述4路水管的气动膜片截止阀的控制压空管路上各增加一个8 mm的三通接口, 另2路用气支路分别控制气动膜片截止阀和气动球阀。该三通接口的增设使气动膜片截止阀和气动球阀形成了联锁关系, 实现了单信号控制双执行器: 当相应支路阀岛模块有信号时, 气动膜片截止阀打开, 同时气动球阀关闭; 当该模块无信号时, 气动膜片截止阀关闭, 同时气动球阀打开。

3.3 自动清洁程序优化

SIROX自动清洁过程共执行5个循环, 每个循环分8个阶段, 每个阶段中5路清洁管路根据程序进行对应部位的清洁。

经项目组反复试验, 确定了每个阶段各个阀门的开启情况(表1)。

表1 自动清洁过程各阶段清洗阀门开启情况

项目组完成程序改进后对清洁效果进行打分评价。小组先后进行了4次清洁效果评价, 评价结果一致, 表2为第4次评价记录。

表2 SIORX各清洁阶段清洁效果评价

基于4次清洁效果评价, 优化后的SIROX叶丝膨胀机在自动清洁第3次循环结束后已经达到了对各关键部位的彻底清洁的目的。

4 总结

通过气动球阀和气动膜片截止阀的联动关系排空管路中滞留的清洁水, 解决了排水不畅问题。通过常开状态的排空管路消除了因气动膜片截止阀渗漏而流入生产线的隐患, 保证了产品质量。通过观察排空管路的出水情况, 量化了气动膜片截止阀的渗漏状况, 提高设备维修的及时性。通过优化清洗流程和循环次数, 减少了清洗时间, 同时节约了水资源, 进一步提升了SIROX叶丝膨胀机运行的稳定性和生产的高效性。该方案在杭州卷烟厂的应用中取得了显著的效果, 具有较高的应用价值。

[1] 王道铨. 隧道式梗丝膨胀工序工艺参数优化[J]. 江西农业学报, 2011, 23(12): 100–103.

[2] 邹亮. 中国烟草商业企业发展方向探讨[J]. 湖南文理学院学报(自然科学版), 2011, 23(2): 92–94.

[3] 何智慧, 罗嘉, 练文柳, 等. 卷烟焦油的傅里叶变换近红外测定技术[J]. 湖南文理学院学报(自然科学版), 2009, 21(3): 59–67.

(责任编校:刘刚毅)

Improvement of SIROX cleaning system

Wu Guiping, Xu Jinqing, Ding Wei, Li Mingxing, Xie Feng, Chen Qisheng, Kong Xu, Yang Chengliang, Li Hanying

(China Tobacco Zhejiang Industrial Co, LTD, Hangzhou Cigarette Factory, Hangzhou 300012, China)

Based on analyzing SIROX the tobacco expander of its pitfalls on cleaning system like poor water discharge, valve leakage, cleaning time consuming, etc., an improvement of its cleaning system is put forward as well as an optimization of its control mode. Furthermore, a new design of automatic drainage system of the cleaning pipe is presented as well as a real-time monitoring system. This set of system not only addresses quality issues like the over temperature of cylinder wall of the tobacco dryer and the abnormal fluctuation of the tobacco moisture after dryer, but also visualizes the valve leakage thus helps to improve the prompt maintenance of these devices. Observing the two-year operation in HCF, this system proves a high application value.

SIROX; cleaning system; pipeline control; control mode

10.3969/j.issn.1672–6146.2016.04.011

TS 433

1672–6146(2016)04–0046–03

吴贵平, wuguiping@zjtobacco.com; 丁伟, dingw@zjtobacco.com。

2016–04–26