梗絲膨脹機(jī)防堵料改進(jìn)

袁書豪，宋克強(qiáng)

（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司漯河卷煙廠，河南漯河 462000）

0 引言

閃蒸式梗絲膨脹機(jī)（圖1）主要由進(jìn)料氣鎖和文氏管組成，進(jìn)料氣鎖起密封作用，使噴射的蒸汽不泄露，文氏管對(duì)梗絲進(jìn)行膨脹。物料經(jīng)進(jìn)料氣鎖進(jìn)入文氏管入口，同時(shí)飽和蒸汽經(jīng)噴嘴噴射將物料吹入文氏管并充分混合，在蒸汽的壓力和溫度的共同作用下，在極短的時(shí)間內(nèi)將梗絲內(nèi)部水分子的汽化分壓和溫度提高到一定程度。當(dāng)物料從文氏管噴出的瞬間體積突然擴(kuò)大、周圍壓力突然下降。這時(shí)梗絲內(nèi)部的汽化分壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于周圍的環(huán)境氣壓，達(dá)到閃蒸的條件，水分劇烈蒸發(fā)，梗絲的纖維組織也因此獲得充分膨脹。經(jīng)分料器使梗絲與蒸汽分離，進(jìn)入梗絲干燥機(jī)，進(jìn)行烘干冷卻定形（圖2）。膨脹干燥后的梗絲體積達(dá)到最高，獲得較高的填充值。

圖1 梗絲干燥處理系統(tǒng)

圖2 梗絲干燥處理流程

1 存在問(wèn)題及現(xiàn)狀分析

1.1 閃蒸式梗絲膨脹系統(tǒng)存在的問(wèn)題

閃蒸式梗絲膨脹機(jī)經(jīng)長(zhǎng)期使用，主要存在以下問(wèn)題：①生產(chǎn)時(shí)堵料，造成設(shè)備停機(jī)，增加料頭料尾，降低了梗絲質(zhì)量、增加了物料消耗；②每次堵料疏通文氏管需30 min 左右，配套設(shè)備干燥機(jī)、梗絲風(fēng)選等設(shè)備因料頭、料尾和設(shè)備預(yù)熱的要求不能停機(jī)，從而造成設(shè)備待料空轉(zhuǎn)，浪費(fèi)電能、蒸汽及壓縮空氣，不利于節(jié)能降耗和降本增效；③操作工在疏通設(shè)備過(guò)程中，存在高溫燙傷的安全隱患。

1.2 原因分析

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)查看和分析，發(fā)現(xiàn)造成設(shè)備堵料及疏通用時(shí)過(guò)長(zhǎng)的原因如下：①來(lái)料瞬時(shí)流量不均勻造成堵料；②蒸汽工作壓力波動(dòng)較大時(shí)造成堵料；③由于工藝規(guī)范把工作蒸汽流量由800 kg/h 降為700 kg/h，工作蒸汽壓力降低，而控制程序不匹配造成堵料；④堵料后設(shè)備無(wú)檢測(cè)，不會(huì)自動(dòng)停機(jī)，站機(jī)工不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，造成堵料嚴(yán)重，增加了疏通時(shí)間。

2 控制系統(tǒng)改進(jìn)及應(yīng)用

2.1 物料流量均勻控制

梗絲膨脹機(jī)前電子皮帶秤是控制秤，起穩(wěn)定梗絲流量作用，設(shè)定流量2000 kg/h。由于定量管設(shè)置料位過(guò)高，使電子秤皮帶速度較低，稱出口物料成團(tuán)落下，造成流量不勻，一旦蒸汽壓力波動(dòng)，極易造成文氏管堵塞。改進(jìn)前電子皮帶秤帶速為0.037 m/s，定量管下部出料口限位在最高位。測(cè)試物料厚度18 cm，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)物料厚度降為13 cm，電子秤帶速升為0.052 m/s，振槽梗絲均勻，使進(jìn)入膨脹機(jī)梗絲流量穩(wěn)定，降低因物料流量波動(dòng)引起的文氏管堵塞。

2.2 蒸汽壓力檢測(cè)裝置

圖3 壓力傳感器

在梗絲膨脹機(jī)管道上安裝蒸汽壓力檢測(cè)裝置。傳感器（圖3）安裝在蒸汽流量計(jì)后，及時(shí)檢測(cè)進(jìn)入文氏管蒸汽壓力，同時(shí)將網(wǎng)絡(luò)PA 信號(hào)傳送至DP/PA 耦合器，修改控制程序，蒸汽經(jīng)PID 調(diào)節(jié)后，壓力波動(dòng)范圍超過(guò)設(shè)定值10%時(shí)，視為蒸汽壓力異常，停止氣鎖前進(jìn)料振動(dòng)輸送機(jī)工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)因蒸汽壓力降低而造成的堵料。為防止因信號(hào)干擾引起的誤動(dòng)作，動(dòng)輸送機(jī)停機(jī)信號(hào)延時(shí)2 s。

2.3 控制程序改進(jìn)

修改主線控制程序，設(shè)置蒸汽閥開度最底限，避免薄膜調(diào)節(jié)閥在調(diào)節(jié)周期流量時(shí)造成堵料。在蒸汽壓力波動(dòng)時(shí)，控制程序PID 會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)薄膜閥開度，來(lái)穩(wěn)定工作蒸汽流量，而氣動(dòng)薄膜閥開度和流量是非線性關(guān)系，當(dāng)薄膜閥開度小于25%時(shí)，蒸汽流量快速減少，降為160 kg/h，這時(shí)極易造成堵料。為避免這一情況發(fā)生，經(jīng)試驗(yàn)，薄膜閥開度50%時(shí)，蒸汽流量600 kg/h，短時(shí)間內(nèi)不會(huì)堵料，據(jù)此，修改控制程序，工作時(shí)，將氣動(dòng)薄膜閥開度下限設(shè)為50%，從而解決了因薄膜閥開度降低引起的堵料。通過(guò)對(duì)蒸汽壓力傳感器、蒸汽流量計(jì)數(shù)據(jù)采集，分析蒸汽壓力和蒸汽流量相互關(guān)系，設(shè)計(jì)控制程序，從而智能預(yù)防堵料及堵料后及時(shí)報(bào)警停機(jī)，防止堵料區(qū)域擴(kuò)大化（表1）。

表1 Step 7 功能塊修改表

設(shè)備在堵料狀態(tài)下，因蒸汽不排放，會(huì)造成蒸汽工作壓力快速升高，蒸汽流量計(jì)流量快速下降。利用這一關(guān)系，通過(guò)和正常工作數(shù)據(jù)對(duì)比，來(lái)判斷是否堵料，從而把設(shè)備堵料由操作工觀察變?yōu)橹悄茴A(yù)防和報(bào)警，減少停機(jī)時(shí)間。

3 結(jié)束語(yǔ)

改進(jìn)后，減少了生產(chǎn)時(shí)間，提高了設(shè)備有效作業(yè)率。經(jīng)過(guò)6個(gè)月的運(yùn)行，月平均堵料次數(shù)由實(shí)施前的7 降為0.4 次，減少6.6 次；堵料后因發(fā)現(xiàn)及時(shí)，每次疏通時(shí)間平均降低為16 min，有效地提高了設(shè)備利用率，減少了梗絲的料頭料尾，提高了梗絲質(zhì)量、減少了物料消耗。減少了后續(xù)干燥機(jī)、梗絲風(fēng)選等設(shè)備因料頭、料尾和設(shè)備預(yù)熱的要求不能停機(jī)而設(shè)備待料空轉(zhuǎn)造成的電能、蒸汽及壓縮空氣的浪費(fèi)，有利于節(jié)能降耗和降本增效，降低了維修費(fèi)用，并消除了在疏通過(guò)程存在的安全隱患。設(shè)備加裝傳感器，檢測(cè)了氣源壓力、工作壓力、故障壓力，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)設(shè)備智能控制，減少了設(shè)備停機(jī)，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了能耗，達(dá)到了降本增效目的，為以后設(shè)備改造提供了經(jīng)驗(yàn)。