KDF2氣壓系統(tǒng)改造

蘇小燕，俞裕波，卓麗云

（廈門華天涉外職業(yè)技術(shù)學院 機電與汽車工程學院，福建 廈門 361000）

KDF2氣壓系統(tǒng)改造

蘇小燕，俞裕波，卓麗云

（廈門華天涉外職業(yè)技術(shù)學院 機電與汽車工程學院，福建 廈門 361000）

針對AF-KDF2濾棒成型機組氣壓系統(tǒng)設備老化、系統(tǒng)設計布置雜亂無章給設備的日常生產(chǎn)和維護人員的維修管理帶來諸多不便等問題，首先從設備的日常生產(chǎn)效率記錄和設備日常維護總結(jié)中找出問題原因，然后從氣壓系統(tǒng)的氣源、設備及工作環(huán)境入手，得出解決問題的最佳方案。經(jīng)過實際驗證，改造后系統(tǒng)的生產(chǎn)速度有了明顯提高，減少了設備維修次數(shù)，達到了企業(yè)生產(chǎn)目的。

濾棒成型機；設備維護；氣壓系統(tǒng)；改造；安裝設計

AF-KDF2濾棒成型機組是豪尼（HAUNI）公司設計、制造的醋纖濾棒成型機組。中國煙草總公司于20世紀90年代初引進該機組的全套制造技術(shù)，由上海煙草工業(yè)機械廠及沈陽飛機制造公司開發(fā)制造，生產(chǎn)的國產(chǎn)化機型為ZL22型濾棒成型機組。KDF2（ZL22）機組包括3臺單機：AF2（YL12）開松機、KDF2（YL22）成型機和HCF80（YJ35）裝盤機，額定生產(chǎn)能力為400 m/ min，是國產(chǎn)中速醋纖濾棒成型機組。

AF-KDF2濾棒成型機組的氣壓系統(tǒng)包括了AF2供氣系統(tǒng)和KDF2供氣系統(tǒng)。AF2供氣系統(tǒng)包括控制各用氣點動作的高壓壓縮空氣系統(tǒng)和保證AF2空氣開松器的低壓壓縮空氣系統(tǒng)；KDF2供氣系統(tǒng)包括高壓供氣系統(tǒng)、低壓氣源和負壓氣源。AF-KDF2濾棒成型機組經(jīng)過十幾年的使用，設備設計上的不足逐漸顯露，雖然設備的很多部分經(jīng)過多次改造，但是在氣壓系統(tǒng)上還是保持著原來的模式，有些氣路已經(jīng)不再使用了，而有些氣路卻是后面補充的，這就造成了氣動系統(tǒng)雜亂無章，給設備日常生產(chǎn)、維護與管理帶來不便，對生產(chǎn)造成較大影響。本文針對AF-KDF2濾棒成型機組的氣動系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足機器生產(chǎn)需要、故障維修費用和維修時間逐年增加等問題，找出原因，采取相應的對策。

1 問題分析

（1）AF2 開松器采用的是低壓壓縮空氣，是通過交流電機帶動旁通式鼓風機為開松器輸送絲束開松的氣壓。低壓壓縮空氣由軟管引入分配箱后，再通過3根軟管分別引入到第一、第二、第三級空氣開松器的窄槽風口處將絲束開松展開。查詢AF-KDF2濾棒成型機組AF2開松部分近4個月的維修記錄，發(fā)現(xiàn)AF2開松故障主要發(fā)生在AF2旁通式鼓風機和驅(qū)動電機部位，具體維修情況見表1。因此， AF2旁通式鼓風機和驅(qū)動電機故障是氣壓系統(tǒng)發(fā)生故障的主要原因。

表1 AF2開松故障統(tǒng)計情況

（2）通過一整天連續(xù)不斷地測量各機臺的溫度（表2），發(fā)現(xiàn)其實際溫度均未超過其最高溫度40 ℃，因此設備的溫度并非設備氣壓系統(tǒng)故障的要因。

（3）檢查管道壓縮空氣質(zhì)量。通過對每臺設備的壓縮空氣的含水量進行空壓露點監(jiān)測，結(jié)果見表3。選擇7月10日2#機組的含水量進行計算。壓縮空氣含水量（即質(zhì)量濃度）為11 g/m3，在標準大氣壓下空氣的質(zhì)量濃度為29×1 000/22.4=1 294 g/m3，則壓縮空氣中水的質(zhì)量分數(shù)為11/1 294≈0.8%＜2.5%。因此，壓縮空氣含水量符合設備生產(chǎn)要求，即含油量不大于0.1%，含水量不大于2.5%。

表2 機組設備實際運行溫度記錄表 ℃

2 制定對策

根據(jù)上述故障要因分析，提出對策方案，如表4所示。

根據(jù)AF2旁通式鼓風機故障率高的要因，由表4可知，選擇方案二，即采用中央壓縮空氣供給的對策，以實現(xiàn)取消鼓風機供氣，將AF2開松機的故障維修時間降低90%，即將維修時間從75 min/月降低至7.5 min/月的目標。

表3 AF-KDF2濾棒成型機組壓縮空氣含水量實驗統(tǒng)計表

表4 不同AF2開松供氣方案的選擇

3 方案的實施

3.1 氣壓系統(tǒng)設計

為了解決AF2鼓風機和驅(qū)動電機故障率高的問題，我們采用中央空氣供給的對策。根據(jù)設備使用情況，整理出以下幾點要求：（1）原有的開松氣源壓力為1.6×104Pa，壓縮空氣流量約為250 L/min，而中央供氣的氣源壓力為5.5×105Pa，因此我們需要配合選取合適的調(diào)壓閥；（2）壓縮空氣直接作用在絲束上，我們需要對壓縮空氣進行過濾，故需選用過濾器；（3）管道管徑的大小能否滿足流量的要求；（4）當風機啟動的時候，開松器的氣源才導通，因此，需要添加一個電磁換向閥，控制壓縮空氣的開關(guān)。設計出來的氣路圖如圖1所示。

圖1 開松氣壓設計圖

3.2 器件的選型

（1）減壓閥的選用

在氣壓元件的選擇上，只要能夠滿足開松所需的壓力和空氣流量即可。利用公司質(zhì)管部已有的風速測速計，測量開松器出口處的風速，只要能夠保證設備改造前后的各個開松器出口風速大致不變，絲束的開松質(zhì)量就能得到保證。為了保證測量數(shù)據(jù)的準確性，根據(jù)開松器出風口的形狀，選取a、b、c三個出口位置（見圖2）進行測量。改進前開松器出口風速見表5。

圖2 開松器風速測試點

表5 KDF2設備開松器出口風速

由表5可見，在設備穩(wěn)定生產(chǎn)時，不同設備的各個開松器出口風速差別不大，選用3#設備作參考。根據(jù)原來AF2 鼓風機的壓力為1.6×104Pa，壓縮空氣流量約為250 L/min，初選帶過濾的減壓閥AW4000進行實驗。AW4000使用參數(shù)為：調(diào)壓范圍0.05 ～0.7 MPa，過濾等級5 μm，氣接口G1/2，標準額定流量4 000 L/min。

將管道連接好，調(diào)節(jié)減壓閥，當?shù)谝婚_松器出口位置b風速達到3#機參考值25 m/s、減壓閥壓力為0.27 MPa時，測得各開松器風速見表6。當減壓閥壓力為0.65 MPa時，各開松器風速見表7。

表6 壓力為0.27 MPa時各開松器風速

表7 壓力為0.65 MPa時各開松器風速

綜上所述，選用帶過濾的減壓閥AW4000是合適的。

（2）電磁閥的選用

根據(jù)管徑和安裝電壓，我們選擇常閉二位二通直動電磁閥，型號為PU220-06。安裝電路如圖3所示。

圖3 電磁閥安裝電路圖

3.3 安裝設計

（1）為了減少占地面積，使得擺放更加合理大方，我們對氣動元件擺放位置進行了設計，如圖4所示。

（2）根據(jù)氣動元件的大小選擇框架的長和寬為1 210 mm和450 mm。

（3）安裝氣動元件，對電磁閥重新布線、接線并完成調(diào)試，并對每個氣管接頭進行標示，方便目視化管理。改造后的設備圖如圖5、圖6所示。

將氣動元件安裝在設備外面，設備的內(nèi)空間變得簡潔寬敞，使得拆裝和調(diào)試變得方便，維修的工作量大大減少。另外，給每個執(zhí)行機構(gòu)對應的管道都做上標志，便于目視化管理，氣壓的調(diào)節(jié)也更加清晰、安全。

圖4 氣動元件擺放設計

圖5 設備改造前后對比圖

圖6 成果圖

4 效益估算

針對氣壓系統(tǒng)的改造，進行效益估算：（1）對氣壓大小進行點檢時，不需要在運行時打開防護罩，可大大減少設備安全隱患。（2）氣路的改造成功和目視化管理的應用，使得設備操作起來更加得心應手，AF-KDF2濾棒成型機組的維修更加簡單，減少了維修人員的工作量。（3）系統(tǒng)改造后，機組的故障總停機時間將比原來每月減少約200 min。如果設備按380 m/min速度生產(chǎn)，每月將可以多生產(chǎn)76 000 m的濾棒，無形中提高了車間的生產(chǎn)能力。（4）濾棒的吸阻將更加穩(wěn)定，對產(chǎn)品質(zhì)量的提高提供了有力的保證。

5 結(jié)束語

不論從外觀設計還是實際使用效果來看，該設備改造后的氣壓系統(tǒng)比改造前有了很大的改善，但是仍有需要提高的地方，比如老化器件等的修復和使用等，以后我們將作進一步的研究。

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【責任編輯 黃艷芹】

Improvement of KDF2 Pneumatic System

SU Xiaoyan, YU Yubo, ZHUO Liyun
（School of Mechanical-electronic and Automobile Engineering, Xiamen Huatian International Vocation Institute, Xiamen 361000, China).

In view of the AF-KDF2 filter rod forming pressure system equipment aging, system desultory design layout and the problems for equipment daily production and maintenance, this thesis first identified the reasons on the record of the equipment daily production efficiency and equipment daily maintenance, then worked out the best solution from the gas source, equipment and working environment of the pneumatic system. In practice, the speed of the transformed system was obviously improved, the maintenance times were reduced, meeting the needs of the enterprise.

filter rod forming machine； equipment maintenance； pneumatic system； modification； installation design

TH182

A

2095-7726（2015）03-0040-05

2014-10-12

蘇小燕（1985-），女，福建廈門人，講師，碩士研究生，研究方向：機械工程及自動化。