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风力送丝机喂料装置优化设计及应用

2023-02-16鲁云强张选顺

南方农机 2023年5期
关键词:激光测距烟丝圆盘

杨 刚 ,鲁云强 ,张选顺

(红塔烟草(集团)有限责任公司玉溪卷烟厂,云南 玉溪 653100)

风力送丝机是将烟丝制造与成品卷烟制造连接起来的纽带,是整个烟支制造过程中重要的一步[1]。红塔集团玉溪卷烟厂某制丝车间现有的风力送丝机为圆盘式结构,圆盘式风力送丝机具有运行成本低、布置灵活、管理方便等优势,具有适用于多种距离的水平、垂直和曲线输送的特点[2],还具有松散、去杂、除尘、干燥和冷却等功能,从而在国内外烟草企业得到广泛应用[3]。但是在日常生产过程中,受送丝机检测装置检测精度及圆盘结构的影响,常常导致烟丝堵料或溢料,进而影响卷接机台时产量,同时加大维修和管理难度[4]。文章通过改变传感器型号和设计加装吊锤装置解决了圆盘式风力送丝机喂料装置堵料和溢料的故障问题,保证了该设备在生产过程中的可靠性。

1 现状分析

现有圆盘式风力送丝机的喂料装置如图1所示。可以看出送丝机圆盘落料口面是倾斜的,而烟丝进入圆盘后需要通过超声波测距传感器进行测量,控制后端计量管的启停,以保证圆盘内的烟丝量始终处于适中状态。但是由于传感器检测烟层厚度的精度不够,极易发生误检测,对进入圆盘的烟丝量难以控制,同时超声波传感器会检测到圆盘的斜面从而发出错误信号,导致烟丝堵料,严重影响卷接机台时产量,加大修理人员维修难度[5]。另外,由于送丝机圆盘面为倾斜的锥面,没有相应的拨料装置将物料拨平,烟丝会在上面堆积,也常常导致送丝机堵料或溢料,加大现场管理难度,造成停机断料,影响生产[6]。

图1 圆盘式风力送丝机的喂料装置

研究小组统计了2020年该制丝生产线共计215批次的生产数据,结果如表1所示。从表1中数据分析统计可得出,2020年全年因该圆盘式风力送丝机喂料装置故障而发生停机断料的次数为43次,约为0.20次/批,停机断料情况的发生,严重影响了卷烟生产效率,甚至危及产品的抽吸质量,事关整个品牌的发展,所以解决此问题刻不容缓。

表1 2020年1—12月送丝机故障率统计

2 喂料装置改进及实施方案

2.1 传感器升级改造

该圆盘式风力送丝机现检测烟层厚度的传感器为LEUZE(劳易测)超声波传感器,经过查询备件库及咨询相关方面,得知该传感器已停产。结合现有资源,发现该车间生产线在储柜、喂料机的控制上均已采用P+F(倍加福)的数字式激光测距传感器进行控制,激光测距传感器配置简单、测量精度高、带数字显示,方便控制及查看[7],因此采用P+F(倍加福)激光测距代替原来的LEUZE(劳易测)传感器,提升控制精度和控制的准确性,保证所测得的烟层厚度的准确性。根据需求设计了电气控制原理图,如图2所示,根据原理图安装了对应的支架、倍加福激光测距传感器等部件,安装完成后如图3所示。

图2 激光测距传感器电气控制原理图

图3 激光测距传感器安装完成

2.2 上位机界面开发

根据电气原理图及实际需求,利用SIMATIC STEP7软件开发PLC控制程序及上位机界面[8],上位机界面包括最大烟层厚度设定、最小烟层厚度设定、当前实际烟层厚度等,上位机界面如图4所示,开发完成后进行程序联调,测试正常。

图4 激光测距传感器上位机界面

2.3 烟丝拨平装置设计与制作

针对送丝机圆盘面为倾斜的锥面,其上易堆积烟丝的问题,结合功能需求设计吊锤将锥面上的烟丝拨平。由于自身技术条件限制,研究小组采取与第三方外协厂家合作进行吊锤制作的方式。研究小组提供吊锤设计图纸,与第三方外协厂家合作制作的吊锤,达到了上述所要求的功能需求,并在此基础上进行了优化、美化设计,更符合实际生产需求,吊锤安装完成后进行联机调试。测试发现吊锤的拨料作用很好,保证了圆盘内烟丝的均匀性,符合实际生产需求。制作的吊锤实物图如图5所示。

图5 吊锤实物图

3 实际应用效果

3.1 堵料故障次数对比验证

按照前文设计方案改造完成后,小组成员继续对该圆盘式风力送丝机工作情况进行了为期一年的跟踪调查,并与上一年度(改造前)的情况进行了对比分析,结果如表2所示。从表2中数据可以看出,送丝机堵料故障次数平均值由原来的0.20次/批降低到0次/批,堵料故障次数大幅降低,保证正常生产组织效率的同时保障了烟丝产品质量,达到了较好的改进效果。

表2 改进前后送丝机堵料故障次数对比统计表

3.2 成本及效益分析

该项目主要改造成本如下:制作支架、安装激光测距传感器、制作拨料吊锤及布线的成本。改造过程主要在研究小组成员的自学以及项目顾问的指导下自己设计开发完成,没有产生额外的人工成本,改造后产生了较好的经济效益。本次改造成本约为1 000元,每批次烟丝重量为1 050 kg,烟丝的价格根据本车间所生产烟丝牌号的平均价格计算,烟丝价格约为50元/kg,改造前每年因为风力送丝机停机堵料故障而造成烟丝报废的批次为两批,改造后取得的经济效益计算如下:

节约的经济收益=单批次烟丝重量×烟丝价格×报废批次数-改造成本=1 050×50×2-1 000=10.4万元。

根据上述分析可知,改造后的风力送丝机相较于改造前,每年能增加的经济效益约为10.4万元,经济效益显著,通过本次改造为企业节约了原材料,降低了企业的生产成本。

4 结语

文章分析了风力送丝机堵料故障发生频次高的原因,从提高传感器检测精度、增加烟丝拨平装置两方面对存在的问题进行解决,同时设计开发上位机显示界面,方便操作人员随时监测设备运行情况。应用结果表明,改进后的风力送丝机喂料装置运行稳定可靠,堵料故障频次大幅减少,有效提高了卷烟加工过程的稳定性和连续性,降低了原材料的消耗,提高了烟丝利用率和产品质量,减小了现场管理的难度[9],达到了设备改进的预期效果,体现了小、实、活、新的特点[10],对于采用相同型号的加丝机设备的改造具有较大的借鉴意义及推广价值。

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