KDF-M 蜘蛛手掉棒問題的研究與改進

張卓楊，楊舒涵

（紅云紅河集團昆明卷煙廠，昆明 650000）

Y 卷煙廠濾棒作業(yè)區(qū)于2008 年引進了3 臺德國豪尼公司KDF-M 濾棒成型機，承擔著70%X 牌號濾棒的生產(chǎn)任務。KDF-M 采用雙煙槍成型結(jié)構(gòu)，是目前速度最快的濾棒成型設(shè)備，具備10 000 支/min 的生產(chǎn)能力。隨著運行時間的增加，TU 部分濾棒傳遞系統(tǒng)的蜘蛛手掉濾棒現(xiàn)象越趨嚴重，通過增加保養(yǎng)頻率、清潔負壓風機和降速生產(chǎn)無法從根本上解決問題，依然經(jīng)常出現(xiàn)下游機堵塞停機、Sodim 質(zhì)量檢測取樣故障等問題。高速生產(chǎn)中頻繁地掉濾棒會導致物料損耗大大增加；Sodim 質(zhì)量取樣故障會導致質(zhì)量監(jiān)測失效；因蜘蛛手掉濾棒引起的大量停機次數(shù)導致設(shè)備效率大大降低。因此，針對KDF-M 蜘蛛手掉棒問題的原因進行研究并提出相應解決方法是必要的。

1 蜘蛛手掉棒對設(shè)備的影響

1.1 傳感器B8K、B9K 無法檢測到濾棒導致停機

設(shè)備運行中，靜態(tài)濾嘴條監(jiān)測裝置自動檢查濾嘴條或者濾嘴棒是否存在，如檢測到濾棒連續(xù)不存在則發(fā)出停機信號。設(shè)備運行中V 型導軌上光傳感器B8K、B9K 觀測濾棒運行情況[1]。蜘蛛手掉棒現(xiàn)象發(fā)生時，如蜘蛛手掉落的濾棒剛好掉落在V 型導軌上，致使后續(xù)濾棒發(fā)生徑向跳動，造成連續(xù)運行的濾棒無法被B8K、B9K 觀測到，顯示濾棒中斷設(shè)備停機。處理該故障需耗時2 min/次。

1.2 下游機堵塞導致停機

當蜘蛛手發(fā)生掉棒，其掉落在TU 部分的濾棒會與其他傳遞系統(tǒng)接觸，導致濾棒在TU 部位不規(guī)則飛動，飛動的濾棒對下游機擺動板發(fā)生干擾，最終導致濾棒在擺動板處堵塞，當擺動板被出口處堵塞的濾棒抬起，會帶動其連接的控制手柄移動，手柄移過接近開關(guān)B48，設(shè)備停機。處理該故障需耗時5 min/次。

1.3 導致Sodim 質(zhì)量檢測取樣故障

當蜘蛛手發(fā)生掉棒，如已觸發(fā)取樣過程，傳感器B55 識別到取樣站的氣缸位于清潔位置上，A130-Y65控制氣缸旋轉(zhuǎn)，出于清潔目的，將取樣管轉(zhuǎn)動180°，隨后轉(zhuǎn)回至起始位置[1]。在清潔過程中，如蜘蛛手掉落的濾棒在不規(guī)則運動狀態(tài)下飛入取樣盒時，則會導致取樣盒無法關(guān)閉，正常檢測濾棒無法到達Sodim 檢測儀，導致Sodim 質(zhì)量檢測取樣故障。

2 蜘蛛手掉棒的原因分析

現(xiàn)有的負壓結(jié)構(gòu)如圖1 所示，對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進行分析，接收槽通過負壓接收濾嘴棒并將其傳遞至接收鼓。抽吸空氣由真空風機M18S 產(chǎn)生并通過吸氣導向板繼續(xù)輸送至傳遞裝置。電機M19S 通過齒形帶驅(qū)動傳遞裝置和接收鼓，吸氣導向板控制至接收槽的抽吸空氣。如果接收槽在V 形導軌上方，則接通抽吸空氣；如果接收槽達到接收鼓，則再次關(guān)斷。如果SEF-M 和TUM 之間的傳遞點上沒有同步運行，則接通閥[1]。

圖1 現(xiàn)有負壓結(jié)構(gòu)

其中，M18S 接V 型導軌和蜘蛛手負壓，M2 接TU傳遞鼓輪負壓，通過故障分析，V 型導軌、蜘蛛手和鼓輪不存在損壞和老化的情況，滿足生產(chǎn)所需的標準，主要問題在于M18S 和M2 提供的負壓不能滿足生產(chǎn)需要，設(shè)備顯示負壓為100 Pa，根據(jù)負壓計算公式HT=hs+hv，現(xiàn)需要120 Pa 的負壓，因此需要增大負壓解決問題，但M18S 和M2 風機已是最大功率，本文提出能否以同樣的思路加裝一個第二負壓風機系統(tǒng)，與M18S和M2 配合，為蜘蛛手提供更強負壓。

3 系統(tǒng)設(shè)計與安裝

3.1 管道設(shè)計

經(jīng)過查閱KDF-M 技術(shù)資料，該小組成員發(fā)現(xiàn)TU負壓風機M18S 和M2 處有整臺設(shè)備冷卻回路的一個節(jié)點[2]，如圖2 所示，可以將加裝風機的冷卻回路由此引出。

圖2 現(xiàn)有管道系統(tǒng)

經(jīng)過現(xiàn)場實地研究后確定，濾棒車間3 臺KDF-M設(shè)備都有外接負壓風機預留冷卻水接口和電氣接口，擬安裝的外接風機可以借助現(xiàn)有接口直接使用安裝，原有設(shè)備上預留的負壓風機出風口，可以作為加裝風機的出風口直接使用?，F(xiàn)有的蜘蛛手機構(gòu)負壓由一根兩通管路直接將M18S 負壓風機進風口與蜘蛛手負壓接口相連。經(jīng)實地研究，可將該管路替換為一個三通管路將新裝負壓風機與M18S 并聯(lián)，然后接入蜘蛛手負壓管路接口。

3.2 空間布局設(shè)計

經(jīng)實地研究，現(xiàn)有3 臺KDFM 設(shè)備均有外接負壓風機的安裝位置，并已打好緊固螺釘眼位。對現(xiàn)有M18S 與蜘蛛手負壓出口的連接管路進行測量，直通管路附近沒有其他風管、水管、氣管和電線等，現(xiàn)有橫向、縱向空間滿足直通管路更換三通管路的設(shè)計[3]。

3.3 負壓風機選型

現(xiàn)有KDF 系列成型設(shè)備的除塵和負壓風機都可通用，主要區(qū)別在于能否調(diào)速。在負壓風機的選擇上主要考慮因素為負壓大小的調(diào)節(jié)方式。負壓調(diào)節(jié)方式有2 種，一種通過風管中的閥門開度調(diào)節(jié)，一種通過負壓風機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。在本案中，因為吸風口在設(shè)備上的連接口直徑固定，風管直徑固定，因此當?shù)诙搲合到y(tǒng)接入后，由于負壓的增大，風管所承受空氣壓力和空氣流動產(chǎn)生的溫度已經(jīng)明顯提高，如果單純采用閥門開口控制負壓大小，閥門關(guān)小后閥門所受壓力和閥門處空氣流速將成倍增加，閥門長期受高溫高壓容易損壞。因此在本案中，為了盡可能降低由于負壓調(diào)節(jié)造成的部件損壞概率，選擇具有調(diào)速功能的負壓風機進行安裝。

3.4 設(shè)備安裝

如圖3 所示，現(xiàn)有設(shè)備底板上已預留出風機安裝空間和緊固螺釘眼位，但沒有配置負壓風機底板。本文根據(jù)所選負壓風機型號制作了風機底板，并鉆好相應緊固螺釘眼位，將加裝負壓風機固定。

圖3 安裝實景圖

3.5 連接管路和電線

利用現(xiàn)有2 個預留好冷卻水管接口將新裝負壓風機的冷卻水進口與回流分別連接，將負壓風機冷卻循環(huán)接入設(shè)備冷卻回路。再利用選裝件的電源接口將加裝負壓風機的電源與設(shè)備電源聯(lián)通，整個新裝負壓風機就處于待命狀態(tài)。

3.6 管接頭三通優(yōu)化

本文最初設(shè)計的三通裝置如圖4 所示，通過M18S與新裝風機并聯(lián)后接入蜘蛛手負壓系統(tǒng)，增加吸風大小。

圖4 最初設(shè)計的三通裝置

但在實際生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，更換三通管路后，蜘蛛手掉棒現(xiàn)象反而明顯增加，蜘蛛手上負壓大小反而減小。針對這一情況，本文繼續(xù)進行研究改進。發(fā)現(xiàn)是由于2 個并聯(lián)管路呈直線連通，2 個風機提供的負壓在三通處出現(xiàn)了“打架”現(xiàn)象，負壓相互抵消，于是提供至蜘蛛手處的負壓就反而減少了。同時飛花、膠粒、甘油等會從蜘蛛手處被負壓吸附至風機內(nèi)，堵塞隔離網(wǎng)、風管，嚴重者會在負壓風機內(nèi)形成臟污，造成風機葉扇或電機損壞。

根據(jù)這一問題，該小組對原有三通結(jié)構(gòu)進行了改進，如圖5 所示。在蜘蛛手負壓出風接口增加隔板，將M18S 負壓風機和新裝負壓風機的負壓在三通處隔開。從蜘蛛手流出的負壓在進入三通前就被直接分割，避免2 個負壓風機提供的負壓在三通處直接相遇。同時在三通的蜘蛛手接口正下方增加了一截收納倉，用以收集飛花、甘油、膠粒等雜質(zhì)，收納倉頂部設(shè)有螺旋蓋，操作工可在每次周保時對收納倉內(nèi)雜質(zhì)進行清除。

圖5 改造后的三通裝置

4 效果驗證

完成KDF-M 第二負壓風機系統(tǒng)的設(shè)計和改造后，本文對濾棒作業(yè)區(qū)3 臺KDF-M 成型設(shè)備的蜘蛛手掉濾棒情況進行了跟蹤驗證。從實時濾棒掉落、廢品情況、停機次數(shù)等方面對結(jié)果進行分析。

4.1 設(shè)備效率

如圖6 所示，停機次數(shù)成線性下降，設(shè)備運行穩(wěn)定性得到明顯提升。設(shè)備效率大幅度提升，均保持在87%之上。

圖6 停機次數(shù)及設(shè)備效率對比

4.2 設(shè)備消耗

如圖7 所示，掉落濾棒數(shù)量也大幅度下降，平均降低91.15%。

圖7 掉濾棒數(shù)量對比

4.3 質(zhì)量監(jiān)控

如圖8 所示，取樣頻率趨近于理論值，質(zhì)量監(jiān)控效率得到保障，質(zhì)量穩(wěn)定性提升。

圖8 Sodim 取樣次數(shù)對比

5 結(jié)論

綜上所述，影響KDF-M 掉棒的主要原因為負壓不足，通過設(shè)計并加裝第二負壓風機系統(tǒng)能夠有效提升蜘蛛手負壓，從而解決KDF-M 的蜘蛛手掉棒問題。通過對濾棒作業(yè)區(qū)3 臺KDF-M 成型機持續(xù)跟蹤驗證，解決蜘蛛手掉棒問題后，傳感器B8K、B9K 無法檢測到濾棒導致停機、下游機堵塞停機、Sodim 質(zhì)量檢測取樣故障等設(shè)備運行問題均得到有效改善，濾棒產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定且符合標準，原輔材料消耗大幅降低，設(shè)備效率最終達到88.81%以上，達到了預期的效果。該研究也為解決復合濾棒成型機傳遞系統(tǒng)及卷煙機傳遞系統(tǒng)的濾棒、煙支等掉落問題提供了解決思路和應用實踐。