殘煙線防堵塞檢測裝置的改進(jìn)

袁書豪，李永杰

（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

殘煙處理設(shè)備主要通過切刀與煙支做相對運動，劃開殘煙支的卷煙紙和濾嘴棒的水松紙，使其分離，最終實現(xiàn)煙絲與非煙絲物質(zhì)相互脫離?；厥仗幚砗蟮臍垷熃z，按照工藝配方要求在摻兌工序通過定量喂料設(shè)備根據(jù)設(shè)備比例摻入成品煙絲工序，達(dá)到提高煙絲綜合利用率，降低原料消耗的目的。殘煙支是在煙支卷接過程中剔除的不合格煙支，分為煙支斷殘、漏氣、爆口、濾嘴毛接口、卷煙支搭扣飛邊等種類，針對不同缺陷的煙支，殘煙設(shè)備處理的效率和質(zhì)量直接影響到回收煙絲的剝凈率和品質(zhì)（圖1）。

圖1 殘煙支處理設(shè)備監(jiān)控畫面

1 存在問題及現(xiàn)狀分析

1.1 設(shè)備工作流程

殘煙處理設(shè)備處理殘煙的過程為：將殘煙支經(jīng)過第一道工序定量上料；由提升輸送帶輸送到第二道工序篩分理支，該工序主要作用是將雜亂無章的煙支整理成沿振動篩分理支設(shè)備平行的規(guī)則運動；第三道工序開條托輥和開條切刀，切刀沿?zé)熤Х较驅(qū)⒕頍熂埡退杉埱虚_；經(jīng)過切刀之后的煙支輸送到第四道工序螺旋式垂直提升機(jī)，將煙絲與紙花分離；垂直提升設(shè)備將煙支輸送到第五道工序終端篩分和松散篩分，該工序主要是將未分離干凈的煙支再次分離，殘煙支經(jīng)過以上工序處理后最終形成紙花和回收用的殘絲。

1.2 設(shè)備現(xiàn)狀及問題分析

在定量上料工序，提升設(shè)備雖有變頻控制功能，能夠?qū)崿F(xiàn)輸送速度可調(diào)。但在實際生產(chǎn)過程中，由于缺少料位檢測和勻料裝置，人工倒入上料時，不同的操作人員上料效率不同，同一個操作工不同時間段上料量也不同，導(dǎo)致生產(chǎn)過程中流量不均勻。即使提升輸送機(jī)運行速度恒定，由于料位高度的變化，也不能保證流量恒定，甚至?xí)蛄髁窟^大出現(xiàn)堵塞等現(xiàn)象，煙支扭曲變形、擠壓疊加，影響篩分理支效果和生產(chǎn)的連續(xù)性、穩(wěn)定性（圖2）。

圖2 殘煙線現(xiàn)場

在經(jīng)過最后一道工序螺旋輸送打輥處理后，紙花從下料口進(jìn)入容器，操作人員根據(jù)紙花堆積情況，將其轉(zhuǎn)移到紡織袋里等待集中處理。在這一過程中，由于煙花比較松散，容易堆積到打輥下料口處，堵塞打輥下料口，如果發(fā)現(xiàn)不及時，當(dāng)堵塞嚴(yán)重時就容易形成打輥卡死現(xiàn)象、打輥速度降低。操作工發(fā)現(xiàn)煙花堵塞打輥時，需要人工疏通處理，在此過程中也存在一定的安全隱患，堵塞問題解決后，打輥阻力減小又瞬間高轉(zhuǎn)速運行，容易引起人身傷害事故的發(fā)生。如果堵塞發(fā)現(xiàn)和處理不及時，就會造成設(shè)備過載跳閘，導(dǎo)致殘煙線停機(jī)，影響設(shè)備運行的穩(wěn)定性和連續(xù)線，造成煙支的剝離效果差。因此，亟需通過設(shè)備改進(jìn)，消除生產(chǎn)現(xiàn)場安全隱患，完善風(fēng)險管控措施，減少設(shè)備堵塞停機(jī)，提高設(shè)備的運行效率。

2 改進(jìn)措施

2.1 防堵塞檢測裝置

螺旋輸送打輥出料口安裝紙花堵塞檢測裝置，在出口左右兩個防護(hù)面板上分別開孔，根據(jù)光電開關(guān)的大小將圓孔直徑定為30 mm，兩圓孔中心連線與紙花下落方向垂直，便于檢測落料情況。同時，為防止兩圓孔被煙花堵塞，影響檢測的準(zhǔn)確性，在圓孔內(nèi)表面加裝透明的有機(jī)玻璃擋板，有機(jī)玻璃板與左右兩端的防護(hù)面板相固定，防止煙塵浸入。最后在圓孔外表面加設(shè)一對對射式光電開關(guān)，一端為信號發(fā)射，另一端為信號接收，通過光信號檢測并反饋紙花堆積情況。檢測裝置電源由可編程控制器提供，光電開關(guān)檢測信號反饋線連接到殘煙線PLC 數(shù)字量輸入模塊中，至此完成紙花檢測裝置的硬件連接工作（圖3）。

圖3 自動檢測裝置

2.2 定量喂料檢測控制

在喂料機(jī)煙支進(jìn)料端加裝鏡反射光電開關(guān)，位于提升帶底部上料處，用于限定輸送到提升帶的物料高度，防止因流量過大造成的進(jìn)料端堵料現(xiàn)象和篩分理支效果，同時改進(jìn)喂料設(shè)備的控制程序，根據(jù)來料的檢測情況來控制不同設(shè)備的啟停。喂料設(shè)備輸送物料開始時，殘煙支較少，光電開關(guān)檢測正常，當(dāng)煙支堆積到一定高度，物料遮擋光電開關(guān)，光信號被遮擋，判定為物料充足，控制系統(tǒng)向進(jìn)料端發(fā)出停止輸送命令，防止煙支過量擠壓堆疊。同進(jìn)，由于提升機(jī)的不斷輸送，物料逐漸脫離遮擋區(qū)域，此時，控制程序判斷物料供給不足，允許進(jìn)料，直到光電開關(guān)再次被遮擋而停止進(jìn)料。如此循環(huán)進(jìn)行，防止物料過量供給。

為避免人為因素加大煙支供給量，影響煙支剝凈效果，對控制提升機(jī)變頻器上限進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)在不同參數(shù)的運行實驗，30 Hz 頻率能夠充分滿足流量需要，最終根據(jù)實驗結(jié)果將變頻器頻率上限由50 Hz 調(diào)整為30 Hz，當(dāng)人機(jī)界面上修改頻率超過限定值時，程序判定輸入無效，仍按限定速度運行，防止設(shè)備過載，保障流量均衡穩(wěn)定（圖4）。

圖4 PLC 現(xiàn)場實物

2.3 程序邏輯控制

將紙花檢測信號集成到殘煙線電控程序，當(dāng)光電開關(guān)檢測到物料信號時，反饋信號輸入到PLC 數(shù)字量輸入模塊，狀態(tài)指示燈亮，表示有高電平信號輸入，程序自動采集。相反，無物料時狀態(tài)指示燈不亮，檢測信號無異常發(fā)生，程序采集為低電平信號。檢測信號串聯(lián)在自動生產(chǎn)控制系統(tǒng)內(nèi)，并根據(jù)不同條件設(shè)定延時功能，避免信號誤采集或設(shè)備誤動作。檢測信號無異常時程序正常啟動，設(shè)備運行條件不變。當(dāng)檢測到異常堵料發(fā)生時，觸發(fā)異常信號反饋，控制系統(tǒng)發(fā)出異常指令，此狀態(tài)持續(xù)時間超過30 s 后，殘煙線設(shè)備逆序停機(jī)，嚴(yán)重時全線停止運行。同時聯(lián)動的電控聲光蜂鳴器物料輸出報警，提醒操作人員處理，直至設(shè)備異常處理完畢、報警解除，需要在現(xiàn)場觸摸屏上進(jìn)行人工復(fù)位操作，重新組合啟動后設(shè)備才能再次進(jìn)入生產(chǎn)狀態(tài)，避免處理過程中設(shè)備自啟動造成安全隱患（圖5）。

圖5 自動檢測系統(tǒng)工作流程

3 應(yīng)用效果

（1）通過定量喂料檢測裝置和恒速改進(jìn)，有效避免殘煙支因過量供給而造成的堵塞現(xiàn)象，減少物料在提升帶底部的擠壓、翻轉(zhuǎn)、變形、造碎等問題，進(jìn)一步減少物料不均勻現(xiàn)象和造碎，保障流量穩(wěn)定。

（2）通過加裝紙花自動檢測裝置，能夠準(zhǔn)確地檢測到螺旋輸送打輥下料口是否堵塞，并且在堵塞發(fā)生時能及時停止螺旋打輥電機(jī)，同時在連鎖裝置的控制下，前道工序能依次逆序停機(jī)，保障操作工的人生安全，提高設(shè)備的本質(zhì)安全性。經(jīng)過一個月的試運行和持續(xù)優(yōu)化，該裝置與設(shè)備報警裝置通過聯(lián)動，在紙花堆積過多時，能夠通過聲光報警提醒操作人員及時處置，避免堵塞情況發(fā)生，檢測裝置靈敏度高，控制程序合理，未發(fā)生因紙花處理不及時造成的停機(jī)現(xiàn)象，保障了設(shè)備平穩(wěn)連續(xù)運行，提升作業(yè)效率。

（3）通過上述改進(jìn)，有效解決了殘煙支處理線設(shè)備堵塞問題。項目實施改進(jìn)以來，通過不斷改進(jìn)和持續(xù)優(yōu)化，設(shè)備運行穩(wěn)定，物料造碎明顯降低，經(jīng)過實際檢測，每班次物料堵塞由平均改進(jìn)前的0.82 次降低到0 次；煙絲剝凈率由96.7%提升到99.1%，減少原料損耗，提高物料利用率和產(chǎn)品控制水平，并降低職工勞動強(qiáng)度，優(yōu)化現(xiàn)場安全作業(yè)環(huán)境。