滤棒管道自动清堵系统的研制

冯雄伟, 潘恒乐

滤棒管道自动清堵系统的研制

冯雄伟, 潘恒乐

(常德烟草机械有限责任公司, 湖南 常德, 415000)

为解决滤棒在输送管道堵塞后难以清理的问题, 研制了一种滤棒管道自动清堵系统, 通过IPC编写控制模块控制压缩空气进行反向吹风和正向吹风, 实现对滤棒堵塞的清理。对常德卷烟厂的滤棒输送管道进行改进测试, 结果表明: 改进后的滤棒输送管道能实现自动清堵功能, 自动清洁的成功率达到了89.4%, 该方法可为提高卷烟设备运行效率提供技术支持。

滤棒输送管道; 堵塞; 自动清理

为减轻劳动强度、提高劳动生产率, 烟草卷接设备自动化已成为国内烟草设备发展的趋势。现在烟草行业内各大企业均取消了人工添加滤棒, 大都采用了滤棒发射装置直接将滤棒输送到滤嘴接收站中, 为卷接设备自动提供滤棒[1–3]。该过程一般是以压缩空气为动力通过管道进行输送, 即“风送滤棒”。在整个滤棒输送过程中, 当滤嘴出现爆口、变形等现象时, 就容易引起输送管道的堵塞, 造成后续的滤棒卡在堵塞处, 该类故障会严重影响滤棒的输送效率, 直接影响下游卷烟设备的正常生产[4]。针对此类问题, 已有相关研究报道, 王颖[5]分析了发射管道胶堵现象的原因, 并提供了清洗管道的方法; 李继波[6]等研制了一种滤棒防堵塞装置; 黄慧鸿[7]等改进了滤棒发射管道清洗模式,降低了清洗成本, 提高了清洗效率。以上研究成果都较为简单, 自动化程度也较低, 为此, 本文分析了滤棒输送工况, 研制出一种针对滤棒管道的自动清堵系统。

1 问题分析

硬度低、易爆口、易渗胶是滤棒生产过程中存在的主要问题, 所以受滤棒的工艺和材质的限制, 输送管道中出现滤棒堵塞的情况是不可避免的。当前清理输送管道的方法主要还是依靠人工进行清理, 当发现滤棒堵塞时, 由滤棒发射机的操作工通过电话通知卷接设备的操作工将接收站入口端的管道拔开, 再利用压缩空气吹滤棒输送管道, 利用压缩空气将堵塞的滤棒吹出, 情况严重时, 还需要逐段拆解滤棒输送管道进行检查和清理。由于滤棒的输送是在密封且不可视的条件下进行的, 出现滤棒堵塞时, 只有通过发射机的堵塞检测器检测到堵塞后, 再将堵塞信号反馈到发射机, 使其停止发射滤棒。因此每当发生滤棒堵塞后, 整个输送管道都充满了滤棒, 造成了极大的浪费; 而且整个过程中都无法观察到输送管道内部状况, 而发射管道也无自动清堵功能, 增大了设备的维保难度。

2 设计方法

2.1 堵塞检测系统

为实现输送管路的自动清堵功能, 在管路的发射端和接收端各安装一个清洁模块(图1), 两边的清洁模块组成一致, 均由光纤检测器1、换向阀2、闸阀3以及压力传感器4组成, 滤棒由发射端通过输送管道5到达接收端。

图1 清洁模块

目前国内的主流卷接产品的电控系统均采用BECKHOFF公司的IPC控制技术[8–9], 所以利用IPC编写控制模块来控制清洁模块的工作。

当滤棒正常输送时, 发射端和接收端的光纤检测器都会检测到滤棒的通过。发射端和接收端的清洁模块保持不动。

当滤棒启动发射时, 发射端光纤检测器第一次检测到滤棒通过并确定时间1,接收端光纤检测器第一次检测到滤棒通过并确定时间2,1和2的时间差为Δ1, 在控制程序中设定时间为a,a的设定参照滤棒正常发射时从发射机到接收机所需要的时间上限max, 则a的设定范围为max+ 0.5s～max+ 6s, 如果Δ1>a, 则判定在设备启动时, 滤棒输送管道内发生了堵塞。

当滤棒处于正常发射过程中时, 发射端光纤检测器能检测到滤棒通过, 而接收端光纤检测器在Δ2时间内检测不到滤棒,b为设定的脉冲宽度时间,b的设定与接收端前后两个滤棒通过接收端光纤检测器的时间差有关,b的设定范围一般为0.5～8 s, 如果Δ2>b, 则判定在发射过程中, 滤棒输送管道发生了堵塞。

这种检测方法的效率非常高, 可以在滤棒发射管道发生堵塞之后的3 s内就能够判定管道发生了堵塞, 从而大大提高了系统的灵敏性, 同时也保证滤棒在发射管道内不至于堵的很死, 给清理工作带来了极大的方便。

2.2 清洁功能

当系统检测到管道内发生堵塞时, 启动清洁程序控制清洁模块进入反吹清洁模式, 即从接收端往发射端进行吹气清洁, 如图2所示, 此时接收端闸阀4向上运动, 闸阀吹气孔7一端与输送管道3接通, 另一端与外部高压气源接通; 发射端换向阀1向上运动, 排料孔9通过过孔8滤棒发射管道接通; 高压气体通过吹气孔吹入滤棒发射管道中, 持续吹气10 s, 堵塞在管道内的滤棒在压缩气体的推动下沿着路径排出装置外, 从而实现对管道的清理。

压力传感器6用于检测清洁管路中的压力, 设定压力值1和2(1要小于气源压力,2<1),在压缩空气进行清洁时, 压力传感器检测到气压值为P, 若2<P<1, 则判定管道已经被疏通, 接收端和发射端的清洁模块随后自动复位, 滤棒发射机则可再次正常输送滤棒。若P不在设定范围值内, 则判定管道仍未疏通, 清洁程序将控制清洁模块进入正吹清洁模式。

图2 反吹清洁模式

如图3所示, 正吹清洁模式就是从发射端往接收端进行吹气清洁, 此时发射端闸阀2向上运动, 闸阀吹气孔7一端与输送管道3接通, 另一端与外部高压气源接通; 接收端换向阀5向上运动, 排料孔9通过过孔8滤棒发射管道接通; 高压气体对滤棒发射管道持续吹气10 s, 从而实现对管道的正吹清理。

压力传感器6检测到的压力值为P, 若2<P<1, 则判定管道已经被疏通, 设备将会正常输送滤棒。若P不在设定范围值内, 则判定管道仍未疏通, 将会发出报警信号, 需要人工进行清理。

图3 正吹清洁模式

2.3 应用效果

滤棒管路自动清堵系统已应用于常德卷烟厂的一组滤棒输送管道的改造, 并统计该组设备滤棒管道堵塞次数和人工清洁次数, 统计时间为3个月。

由表1可知, 设备正常运行3个月内, 滤棒堵塞次数为38次, 滤棒自动清堵系统工作了38次, 进行人工清洁的次数为4次, 说明管道自动清洁成功了34次, 自动清洁成功率达到了89.4%, 降低了操作人员的维保强度。

表1 改进前后滤棒管路堵塞统计

3 总结

该系统由2个清洁模块组成, 利用IPC编写控制模块来实现2种清洁方式, 能实现滤棒堵塞的检测、自动清理以及设备自动恢复生产, 还能够实现自动清理的全过程信息显示, 便于操作人员使用。而且该装置检测灵敏, 准确, 并能及时控制设备的停机与开机, 当设备发生堵塞时, 大大减少管道中滤棒的浪费。通过在常德卷烟厂的改进应用, 实现了自动清洁, 且成功率达到了89.4%, 提高了设备的有效作业率。

[1] 王鑫. 高速滤棒接收站的开发应用[J]. 烟草科技, 2010(5): 12–14.

[2] 任红业. 解决YF25滤棒自动发射机鼓轮摩擦难题[J]. 机械工程师, 2016(2): 211–212.

[3] 李青, 李坤, 杜刚. 滤棒自动化存储输送系统设计[J]. 中国科技信息, 2018(6): 73.

[4] 凌孝存. 利用综合技术解决滤棒发射接收故障的研究[C]// 中国烟草学会.中国烟草2013年学术年会论文集, 2013: 32–38.

[5] 王颖. 滤棒发射管道胶堵现象原因分析及解决方案[J]. 洛阳师范学院学报, 2015, 34(2): 65–66.

[6] 李继波, 石信语, 寻继勇. 论滤棒输送管道堵塞故障解决系统[J]. 中国仪器仪表, 2018(4): 51–55.

[7] 黄慧鸿, 杨鹏, 张永林, 等. 车间滤棒发射管道在线清洗模式研究及应用[J]. 设备管理与维修, 2019(21): 33–34.

[8] 刘谦. ZJ17卷烟机组控制系统改造[D]. 南宁: 广西大学, 2017.

[9] 占百胜. ZJ17卷接机组SRM重量控制系统的IPC改造[J]. 科技创新报, 2019, 16(29): 74–75.

Development of filter rod pipeline auto-cleaning system

Feng Xiongwei, Pan Hengle

(Changde Tobacco Machinery Co Ltd, Changde 415000, China)

In order to solve the issue that the filter rod is difficult to clean up after the pipeline blockage, an automatic pipeline blockage clean up system is developed. The clean-up of the filter rod blockage is realized by controlling the compressed air to perform reverse blowing and forward blowing, in which the control module is written by IPC. The improved test for filter rod transferring pipeline from Changde Cigarette Factory demonstrated that the improved filter rod transferring pipeline can achieve the automatic clean up after blockage, and the success rate of the cleaning reaches 89.4%. This method can provide the technical support for the operating efficiency of cigarette equipment.

filter rod transferring pipeline, blockage, automatic clean-up

10.3969/j.issn.1672–6146.2021.01.013

TS 43

A

1672–6146(2021)01–0061–03

冯雄伟,358950531@qq.com。

2020–05–06

(责任编校: 刘刚毅)