一种滤棒甘油含量在线自动调节装置设计

2021-07-29陈天丽

设备管理与维修 2021年9期

陈天丽，汪魁，桂圆，沈伟，李林

（湖北中烟工业有限责任公司武汉卷烟厂，湖北武汉 430040）

0 引言

滤棒甘油含量与滤棒固化后的硬度为正相关[1]，是综合评价滤棒加工性能和质量的一个重要的技术指标。它不仅与滤棒的重量、吸阻密切相关，还会影响滤棒的外观质量，继而影响卷烟与滤棒的接装质量及效率，影响消费者的感官体验，因此甘油施加量的多少对滤棒的质量有重要作用[2]。目前国内烟草行业滤棒成型设备中没有在线甘油含量检测及调节装置，检测方式采用的是气相色谱仪检测[3]、近红外漫反射光谱法进行离线计量检测验证[4]，离线检测所需时间长，实时性较差、过程慢。其中，微波检测技术已经在很多领域内得到了应用和研究：侯绍林研究微波技术结合机器人学习对超宽带纺织品含水量进行微波检测[5]；彭峋在复合滤棒微波在线检测剔除控制系统中也采用了微波技术并实现了对不合格滤棒制品的剔除[6]。国内在线滤棒甘油在线检测调节的研究主要集中在甘油的在线检测方法以及对不合格滤棒制品的剔除方面，甘油调节方式仍采用人工手动调整，人为对机组的参数调整和调整的幅度具有很强的主观性，而目前对甘油含量的在线自动调节还属于空白阶段。因此，设计一种滤棒含量甘油在线检测自动调节装置尤为重要。本文在此背景下利用流量调节阀、控制器研究出一套甘油含量自动调节装置。

1 系统组成

1.1 硬件单元

在线甘油含量自动调节装置主要由硬件单元和软件单元组成，硬件单元主要包括丝束微波检测头、滤棒微波检测头、工控机人机界面、甘油含量控制器和甘油雾化喷涂机构。其中甘油雾化喷涂机构包括甘油剂箱、甘油剂泵、甘油剂泵电机、流量调节阀、流量调节阀控制器和若干甘油喷雾嘴（图1）：甘油剂泵的入口通过甘油泵抽吸管与甘油剂相连，甘油剂泵电机与甘油剂泵相连；流量调节装置包装流量调节阀入口、出口和回流口3 个部分。其中，流量调节阀出口管道连接甘油喷雾嘴，流量调节阀的入口通过调节阀入口管道与甘油剂泵的出口相连，流量调节阀的回流口通过调节阀回流管与甘油剂箱相连；甘油喷雾嘴均设置在滤棒成型机的甘油喷雾室内，喷雾嘴数量可选1～7 个，带加热功能；甘油喷雾室内设置有喷雾嘴安装箱，该箱的顶部设置有可活动的门；甘油喷雾室的底部通过喷雾室回流管与甘油剂箱相连；工控机人机界面与滤棒成型机的电控柜相连，在线自动调节甘油喷洒量装置，用于各种滤嘴成型机组；甘油含量控制器外接滤棒成型机的剔除机构。

图1 甘油自动调节装置结构

1.2 控制单元

丝束微波检测头检测到丝束甘油含量并把信号发送给甘油含量控制器，滤棒微波检测头检测到滤棒的甘油含量并把信号发送给甘油含量控制器，根据检测甘油含量判断执行下一步动作。通过工控机人机界面设置甘油含量自动调整的门槛值，门槛值即微波检测滤棒甘油含量系统设置的剔除上下限，超过设定门槛值时，甘油含量控制器将发出控制指令给流量调节阀控制器，流量调节阀控制器驱动流量调节阀调节甘油输送到喷雾嘴的流量，进而调整甘油的喷洒量，从而实现丝束甘油喷洒量在线自动调节。

控制原理如图2 所示：在甘油泵和喷雾嘴之间加入一个带流量调节阀控制器的流量调节阀，用来调节送到喷雾嘴的甘油流量；流量调节阀的入口A 的流量一部分从出口B 输出到喷雾嘴，剩余部分通过回流口C 流回甘油剂箱；流量调节阀控制器接收来自甘油含量控制器的控制信号，实时调节流量调节阀的出口B 的流量，即调节喷雾嘴的喷洒量；甘油喷雾室内可活动的门开度不变时，通过改变喷雾嘴甘油的喷洒量来改变滤棒的甘油含量。其中流量调节阀由不锈钢制成，承压为16 bar/25 bar/40 bar（1.6 MPa/2.5 MPa/4.0 MPa），适用于介质黏度＜600 mm2/s（cSt）、响应时间＜0.2 s、控制精度＜0.2%的情况；如果流量调节阀控制结果不足以调整甘油的含量，则甘油含量控制器通过与成型设备剔除机构通信控制不合格嘴棒的剔除。