一种烟梗深加工成型装置设计

唐 军，胡书文，刘 静，朱大昌，陈 勇

（1.江西理工大学，江西赣州 341000；2.江西环境工程学院，江西赣州 341000）

0 前言

据BP世界能源统计[1]，2011年中国能源消费消耗量世界第一，其中石油增长了5.5%，煤炭增长了8.8%，占全球煤炭产量增长的69%。随着工业日益发展，今后的能源消耗将持续递增，由于地球上的资源是有限的，终将枯竭，因此寻求能源的替代品迫在眉睫，刻不容缓。烟草作为一种经济农作物，在当前经济发展中具有举足轻重的作用，大量的原材料经过多道加工工艺，去烟梗，留烟叶。在复烤厂内烟梗堆积如山，对于一个中型复烤厂，一年大致会留存一万多吨左右烟梗废料。不焚烧处理，一旦流入市场，会扰乱烟草市场。因此，对于复烤厂经常将其作为燃料，取代部分燃煤。但是松散的烟梗在炉膛内经常掉落，且加入的烟梗杂乱地堆积，致使各自不能充分燃烧，尤其是渗出的焦油不充分燃烧产生硫化物，污染空气，致使在环保评估方面存在严重问题[2]。对此，本文提出大截面棒料燃烧方式，既能凝结松散的烟梗，又能充分与空气接触，实现完全燃烧。因此，此种棒料的成型是关键，对此，本文设计一种自动化程度较高、易操作的绿色环保型模压成型装置，并制作成样机。

1 总体方案设计

烟梗模压成型装置应具有自动布料、自动压缩、自动保压、自动卸料功能；为了提高生产率，棒料一次成型视用户需求，可以一排亦可以多排。其具体方案设计如图1所示。

2 烟梗模压成型装置的工作原理

烟梗在传送带的运输下被运送到工作台，启动小车上的连杆机构，伸出刮板并运动至工作台进料边缘。启动电机，在PLC控制下驱动小车从工作台的近端运动到工作台的远端，在此过程中小车带动刮板推动烟梗落入凹模，实现自动进料；完成第一次加料后小车将刮板收起，电机反转带动小车回到初始位置，多次重复第一次布料过程，使得凹模内填满烟梗，从而实现全自动智能加料。

图1 总体设计方案

自动加料动作完成后，PLC芯片向模压气缸发出信号，启动控制阀，高压气体进入气压缸内，气压缸向下移动，带动凸模向下压缩烟梗，同时弹簧储能。当挤压压力达到一定值（该压力为实测压力，在此压力的作用下，烟梗焦油渗出率高，棒料的硬度较好，燃烧较为充分）后，保压一段时间（由实验测定），完成该装置的自动挤压、保压过程，实现棒料完全成型。

保压结束后，PLC发出指令，启动泄压阀，活塞回程。凸模在弹簧回复力的作用下，跟随气压缸回到初始位置；同时，PLC发出指令，启动换向阀，使卸料气压缸动作，驱动连杆机构运动，使得挡板与棒料分离，棒料在其自重的作用下掉落。当卸料结束后，卸料机构中的气压缸泄压，挡板回到原位，实现自锁，从而实现自动卸料与复位。

3 烟梗模压成型装置的自动控制[3]

根据系统的输入输出以及外部连接设备，本控制系统的外部接线图如图2所示，根据工艺要求和控制要求，I/O分配如下[3-4]。

输入端：启动／停止按钮：2点；用于位置控制的极限开关：2点；用于检测布满和挤压压力的信号输入：2点；紧急处理按钮：1点；复位信号：1点，以上输入共计8点。

输出端：用于显示启动、停止、复位、报警状态的显示控制：4点；传送带和刮板2台电动机运行控制：2点；用于12个气缸的启动的电磁阀控制：12点；气压泵的控制：1点，以上输出共计19点。

图2 PLC控制接线图

利用组态软件编写控制程序，其控制框图如图3所示。

图3 PLC控制接线图

4 样机开发及应用

样机尺寸按图纸1:1加工，并对缸套、活塞、凸模进行淬火处理，经装配调试，运行状态良好。该样机在赣南烟草厂赣州复烤分公司使用，至样机运行半年多来，已处理烟梗量五千多吨并生产成大截面合格棒料，代替燃煤，直接节省煤炭一千多吨，折合人民币一百多万元，增加了公司的利润同时也增强了与同行的竞争力；另外，大截面棒料在炉膛内燃烧充分，减少了因燃烧引起的硫化物、一氧化碳排放量，从而起到保护大气环境的作用；其次是大截面棒料燃烧后，其氧化物被制成钾肥，为农作物提供肥料[3]。至此，烟草生产循环经济的雏形基本形成。

5 结语

本文设计了一种自动化程度较高、绿色环保的烟梗处理装置，它具有自动进料、自动布料、自动成型、自动卸料的功能，并开发成样机。经实验，结果表明该装置运行稳定、可靠，生产出来的成品合格，节省了成本，增强了竞争能力。

［1］BP集团.BP世界能源统计［Z］.2012：30-32.bp.com/statistical review.

［2］Baena-Cagnani CE，Gomez RM，Baena-Cagnani，R，et al.Impact of Environmental tobacco smoke and ac⁃tive tobacco smoking on the development and outcomes of asthma and rhinitis［J］.Current opinion in allergy and clinical immunology，2009（9）：136-140.

［3］颜伊庆，潘丽萍.基于PLC的自动分拣系统［J］.机电工程，2012（9）：1286-1289，1317.

［4］黄伟，胡青龙.机械手PLC控制系统的设计［J］.机电工程技术，2008，37（11）：91-92.