滤棒发射管道自动清堵系统的设计与应用*

田惠兰

(湖南中烟工业有限责任公司,湖南 郴州 423000)

0 引 言

近年来，随着我国工业技术的不断发展，卷烟厂内设备自动化成为了烟草设备发展的趋势。为了降低劳动强度，提高生产率，越来越多的烟草厂引入了滤棒发射装置来将滤棒从发射机处发射到滤棒接收站处。但滤棒发射在经过长时间工作以后，难免会造成堵塞的问题。为了对被堵塞的滤棒发射管道进行清堵，笔者设计了一套自动清堵系统，用以提高生产效率，降低人工劳动强度。

1 滤棒发射管道清堵系统设计

1.1 结构与原理

全自动滤棒管道清堵装置包括反吹装置、自动拔管装置。反吹装置用于滤棒输送管道堵塞时清理滤棒的装置，将一定压力的压缩空气从卷烟机滤棒入口端反向流向发射机出口端，使堵塞的滤棒从管道中清理出来。反吹装置由控制系统、卷烟机反吹装置、发射机自动拔管装置组成，实现管道的全自动清理功能，如图1所示。

图1 全自动滤棒管道清堵装置示意图

自动拔管装置由平移气缸和升降气缸组成，启动反吹后，平移气缸分离，经过屏幕运行参数设置的平移时间后，升降气缸下降，使得管道分开一定距离并相互错开，处于不同平面内，再经过屏幕运行参数设置的下降时间后系统进入反吹操作。气缸动作寿命平均为800万次，整套装置采用钢材固定，结构牢靠，性能稳定，如图2所示。

图2 自动拔管装置安装位置图

滤棒发射管道自动清堵系统启动后，发射机发出的脉冲信号通过滤棒交换系统反馈至堵塞检测装置控制器，在设定时间内没有接收到发射机发出的信号，即判断该条滤棒输送通道发生了堵塞，人机界面会将堵塞管道报警提示，指引工作人员进行反吹操作，由工作人员在触摸屏上进行反吹清理操作，无需人工拆管清理。

1.2 工艺流程

1.2.1 滤棒正常输送工艺流程

发射机，自动拔管装置，交换中心，反吹清堵装置，接收机通过网络通讯方式连接成一个有机整体。在交换中心与反吹装置处配置有滤棒堵塞检测功能，当出现滤棒堵塞或者接收机请求清扫管道时，系统自动采集接收机对接的发射机发射通道，启动自动拔管装置将自动管道拔开，然后再启动自动反吹装置。如图3所示。

图3 滤棒正常输送工艺流程

1.2.2 防堵装置清堵流程

滤棒输送发生堵塞时：①发射机停止发射虑棒；②自动拔管装置的拔插气缸和顶升气缸先后退回，使快拔接头断开对接；③反吹清堵装置反吹清堵(步骤如图4所示)。

图4 滤棒输送发生堵塞时防堵装置清堵流程

清堵完毕后：①反吹吹气口断气；②反吹清堵装置气缸顶出,恢复到正常输送状态；③顶升气缸跟拔插气缸先后顶出，恢复正常输送状态；④发射机启动。

2 设计应用

2.1 管道堵塞检测方式的设计与实验

管道堵塞检测方式：系统通过发射机发射信号、交换中心堵塞检测信号、反吹装置堵塞检测信号、接收机入口到位检测信号等方式检测堵塞。并分段自动诊断，确定滤棒堵塞的大概位置。当系统检测管道堵塞后，自动清堵系统发出报警/灯闪烁提示。然后系统自动或手机执行滤棒反吹清堵程序。

实验过程如下：①当发射机收到要料信号时，发射机开始发射滤棒并将发射信号反馈至滤棒交换系统，然后输送到对应的接收机，此时为正常工作状态；②当交换中心接收到滤棒堵塞信号，而反吹装置与接收机入口到位检测装置没有检测到信号时，说明滤棒堵塞在反吹装置与发射机之间的管道中；③当反吹装置与接收机入口到位检测装置均检测到堵塞时，说明滤棒已经堵塞到接收机入口或者接收机滤棒储存库已经满料。此时，接收机继续开机运行，当运行至接收机滤棒储存库处于低位料位时，反吹装置与接收机入口到位检测装置的堵塞信号还没有解除，说明反吹装置前端管道已经发生堵塞；④当自动清堵系统检测到以上堵塞信号或未自动解除堵塞信号，控盒相应的指示按钮灯闪烁。此时，系统自动执行反吹或者操作人员启动反吹执行程序；⑤当操作人员按下闪烁指示灯，即可通过反吹装置使用压缩空气将滤棒从接收端反吹到发射端的废料箱中。待滤棒发射管道中无滤棒输出时，清堵装置正常状态，整个清堵工作结束。

综上所述，在系统安装调试阶段可以人为模拟滤棒堵塞情况，然后启动反吹执行程序，检验实验效果。

2.2 管道清堵方式的设计与实验

滤棒管道清堵反吹装置的主要由堵塞检测机构、斜吹机构和提升反吹机构组成。

(1) 堵塞检测机构由有机玻璃管、传感器和传感器支架组成，即用于管道堵塞检测，也可便于人工观察管道堵塞状况，有机玻璃管如图5所示。

图5 有机玻璃管

(2) 斜吹机构的功能是当管道堵塞时利用压缩空气通过小斜孔将两有机玻璃管间的滤棒吹开，为下一工序反吹做准备。

(3) 提升反吹机构是由提升气缸和反吹杆组成，滤棒正常输送时反吹杆上的通孔与输送管道接通，当系统启动反吹程序时，斜吹机构将两有机玻璃管间的滤棒吹开后，提升气缸将反吹杆提升，让杆上的反吹孔接通输送管道，压缩空气对输送管道进行反吹。

清堵反吹装置安装在接收机上方的天花上，避免堵塞时人工清理管道，提高了实际生产效率，节省了人力、物力，三维结构图如图6所示。

图6 清堵反吹装置三维结构图

2.3 管道疏通后检测方法的设计与实验

堵塞的滤棒反吹完毕后，滤棒输送程序启动后，发射机发出的发射信号通过滤棒交换系统反馈至堵塞检测装置控制器，在设定时间内接收到相应的发射机发出的脉冲信号，并且接收机滤棒储存库开始正常缓存滤棒，即管道属于疏通状态。

3 电控系统

根据卷烟厂的不同需求，控制系统可选用德国SIEMENS公司或者美国AB公司的Controllogix5500系列控制系统。系统配置有现场操作的触摸屏人机界面，方便现场的操作、参数设置和系统监控。也可以选装上位监控系统，进行集中监控。

参数设置以及数据统计。管道信号控制系统如图7所示。

4 结 论

滤棒发射管道自动清堵系统解决了滤棒经常堵塞的问题，大大降低了工人的劳动强度，避免管道堵塞需人工参与管道清理的问题，提高了生产效率，装置的自动化程度也真正实现了现代化烟草企业的自动化标准。该系统具有以下优点：

(1) 采用模块化设计，针对企业的设备情况可随时进行扩充。

(2) 满足滤棒管道正常输送，滤棒堵塞时又能自动将滤棒反吹清除出来。

图7 管道信号控制系统

(3) 自动拔管装置的连接通过特殊设计，保证滤棒输送过程中的气密性。

(4) 配置滤棒集中收集盒，将系统反吹清除出来的滤棒集中收集，不至于现场凌乱不堪。

(5) 系统将发射机，自动拔管装置，滤棒交换站，反吹清堵装置，接收机连接有机整体，通过信号互锁功能快速判断滤棒堵塞的位置，并实现自动清堵功能。

(6) 系统配置有现场操作的触摸屏人机界面，方便现场的操作、参数设置和系统监控。客户也可以选装上位监控系统，进行集中监控、参数设置以及数据统计。