论文部分内容阅读
摘 要：PROTOS卷烟机供料成条机未设计有负压自动调节系统，当负压波动超出工艺要求时，设备不能自动调节负压值，为此，设计了供料成条机负压自动调节系统。该系统由一个气动调节阀、两个负压传感器、一个控制单元、一个工控机和控制软件组成。卷烟供料成条机安装负压自动调节系统后，可以自动开启或关闭气动调节阀，自动调节气动调节阀阀门开启大小，使负压值稳定在（-9.2±0.3）kPa范围内，从而达到节能降耗、提高烟支质量的目的。
关键词：PROTOS卷烟机 供料成条机 负压 气动调节阀 自动调节 烟支质量
中图分类号：TS43；TP274 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）02（c）-0049-03
PROTOS卷烟机是烟草行业卷烟机的主流机型，该机组由供料成条机、卷制成型机、滤嘴接装机三大部分组成[1]。供料成条机的功用是把烟丝系统送来的烟丝进行松散和去除铁、杂、梗、签后制成符合烟支单位长度且达到目标重量的烟丝条送到卷制成型机部分[2]。供料成条机的负压系统利用负压空气将烟丝吸附在吸丝带上形成烟丝条，负压的大小及稳定性是决定烟支空头率、重量及吸阻等烟支质量指标的关键因素[3-4]。
1 存在问题
卷烟厂的风力除尘系统通过负压风管将多台卷烟机连在一起，当连接在同一负压管网上的卷烟机有开、停机状态变化时，负压会产生波动[5-6]；特别是当更换吸丝带或处理烟丝堵塞时，需打开供料成条机的风室体防护罩[7]，风室体内的负压吸风口外露后引起负压风泄漏，使接在同一负压管网上的其他卷烟机负压产生较大波动。
由于供料成条机未设计有负压自动调节系统，负压阀门的开启、关闭及负压大小调节均需操作工手动操作。当卷烟机负压产生波动时，供料成条机的负压大小无法自动调节。
2 设计方案及原理
技术方案：该设计的目的是为了克服卷烟机现有技术的不足，提供一种卷烟供料成条机负压自动调节方法，通过卷烟供料成条机负压自动调节系统，解决卷烟供料成条机负压阀门不能自动开启、关闭及负压值大小自动调节问题，同时实现卷烟机负压的远程管理和远程控制。
为实现上述目的，设计的卷烟供料成条机负压自动调节系统，如图1所示，在每组卷烟机上安装一个气动调节阀2，两个负压传感器1、3，一个控制单元10，一个工控机9，在除尘系统安装一个工控机11。其特征在于所述气动调节阀2安装在供料成条机负压风管上，替换原手动调节阀；在所述气动调节阀前负压风管6安装前负压传感器1，在所述气动调节阀后负压风管5安装后负压传感器3。将前负压传感器1及后负压传感器3的信号连接至所述控制单元。通过数据线将多组卷烟供料成条机负压自动调节系统连接在一起，同时将数据线连接到除尘系统、MES生产执行系统或生产指挥调度系统[8]。
如图1所示，将供料成条机风室体连锁开关4的信号接至所述控制单元，当打开供料成条机的风室体防护罩时，所述控制单元自动关闭气动调节阀2；当关闭供料成条机的风室体防护罩时，所述控制单元自动打开气动调节阀2，使气动调节阀阀门开启至关闭前的位置。
在上述技术方案中，所述气动调节阀2为带定位器气动调节阀或带手轮及定位器气动调节阀[9]。
根据卷烟机生产工艺需求及特性，在所述工控机上安装控制软件，控制软件根据生产工艺、操作工在所述工控机上设置的参数以及所述负压传感器反馈的信号，自动对所述气动调节阀进行开启、关闭及调节大小控制。
工作原理：如图2所示，卷烟机上电后，供料成条机负压自动调节系统开始检测前负压风管6的负压值，通过比较操作工在工控机设定的风力除尘管道负压值范围及前负压传感器1反馈的信号，当风力除尘管道负压值不在设定值范围时，控制单元向风力除尘系统传送报警信号，由风力除尘系统工控机对同一负压管网上的多组卷烟机负压数据进行计算处理后自动调整风力除尘系统风机运行频率；当风力除尘管道负压值达到设定值范围时，系统进入下一步流程。
当前负压风管6的负压值达到设定值范围后，系统检测供料成条机风室体防护罩是否关闭，当打开供料成条机风室体防护罩时，所述控制单元自动关闭所述气动调节阀2；当关闭供料成条机的风室体防护罩时，所述控制单元自动打开所述气动调节阀2，使气动调节阀2阀门开启至关闭前的位置。
参见图2，气动调节阀2打开后，系统检测后负压风管5的负压值，通过比较操作工在工控机设定的供料成条机负压工艺参数及后负压传感器2反馈的信号，当供料成条机负压值大于负压工艺参数设定值时，系统通过控制单元减小气动调节阀2的阀门；当供料成条机负压值小于负压工艺参数设定值时，系统通过控制单元增大气动调节阀2的阀门；当供料成条机负压值达到负压工艺参数设定值范围[10-11]，气动调节阀2调节结束。
3 应用效果
3.1 应用前后负压稳定性比较
验证方法：在所述工控机上读取供料成条机的负压波动范围及平均值，当关闭负压自动调节系统时阀门无自动调节功能，将关闭负压自动调节系统时读取的数据作为应用前的数据。
分别对广西中烟一类、二类及三类卷烟进行应用前后试验，应用前后数据比较如表1所示。应用前负压波动较大，应用后负压值能稳定在（-9.2±0.3）kPa范围内。
3.2 应用前后对烟支空头率影响比较
根据负压参数对烟支空头率、重量及吸阻等烟支质量指标的影响程度，负压波动时，对烟支空头率影响较为显著，对重量及吸阻影响程度较小[9]，因此选择对烟支空头率进行应用前后试验。
验证方法：对同一生产机台相同生产工艺参数的情况下，对负压自动调节系统启用或关闭时，卷烟机人机界面显示的烟支空头数量及空头率比较。将卷烟机回丝量统一调至最佳回丝量[12]，回丝量取值为35%；在卷烟机CIS控制参数界面[13]，将“松头绝对门坎”参数统一设为“220”，“松头门坎”参数统一设为“55”。应用前后试验数据如表2所示，试验数据为一台班的统计数据，应用后烟支空头率平均下降了0.03%。
4 结语
卷烟供料成条机安装负压自动调节系统后，可以根据卷烟机的生产状态，自动开启或关闭供料成条机气动调节阀，自动调节气动调节阀的阀门开启大小，使供料成条机负压值满足生产工艺要求，从而达到节能降耗、提高烟支质量的目的。
参考文献
[1] 德国HAUNI公司.PROTOS70卷烟机电气操作手册[Z].1995.
[2] YJ17-YJ27卷烟机组编写组.YJ17-YJ27卷烟机组[M].北京：中国科学技术出版社，2001.
[3] 乔建军，栗卫军，张胜利.卷烟机烟支重量控制系统分析[J].烟草科技，2001（9）：17-18.
[4] 魏瑞广，张小杭，廖艳培.ZJ17卷烟机设备工艺参数对烟支空头的影响[J].装备制造技术，2013（5）：112-113.
[5] 王先明，张振峰，符建文，等.卷接机组集中风力双系统除尘管道切换方案设计[J].烟草科技，2015（9）：94-95.
[6] 牟来享，夏元平，石朝东，等.卷接机组除尘风力平衡分配系统[J].科技传播，2012（16）：201-202.
[7] 常德烟草机械有限责任公司.ZJl7卷烟机电气控制系统说明书[Z].2005.
[8] 王鹏.生产执行系统（MES）在烟草行业中的应用[J].烟草科技，2003（3）：15-16.
[9] 张军.气动调节阀的智能化研究[D].重庆大学，2002.
[10] 菅威，杨时政.PROTOS70卷烟机工艺参数与烟支重量控制稳定性的关系研究[J].安徽农学通报，2013（20）：95-96.
[11] 何文婕，叶安理，李春霨.卷烟机工艺风压对烟支质量的影响[J].中国科技博览，2011（34）：340-341.
[12] 陈智鸣，吴敬华，杜媚，等.卷接机回丝量与卷烟卷制质量的相关性研究[J].大众科技，2011（11）：96-97.
[13] 深圳市鸿捷源自动化系统有限公司.HJYCIS烟支检测系统使用说明书[Z].2011.
关键词：PROTOS卷烟机 供料成条机 负压 气动调节阀 自动调节 烟支质量
中图分类号：TS43；TP274 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）02（c）-0049-03
PROTOS卷烟机是烟草行业卷烟机的主流机型，该机组由供料成条机、卷制成型机、滤嘴接装机三大部分组成[1]。供料成条机的功用是把烟丝系统送来的烟丝进行松散和去除铁、杂、梗、签后制成符合烟支单位长度且达到目标重量的烟丝条送到卷制成型机部分[2]。供料成条机的负压系统利用负压空气将烟丝吸附在吸丝带上形成烟丝条，负压的大小及稳定性是决定烟支空头率、重量及吸阻等烟支质量指标的关键因素[3-4]。
1 存在问题
卷烟厂的风力除尘系统通过负压风管将多台卷烟机连在一起，当连接在同一负压管网上的卷烟机有开、停机状态变化时，负压会产生波动[5-6]；特别是当更换吸丝带或处理烟丝堵塞时，需打开供料成条机的风室体防护罩[7]，风室体内的负压吸风口外露后引起负压风泄漏，使接在同一负压管网上的其他卷烟机负压产生较大波动。
由于供料成条机未设计有负压自动调节系统，负压阀门的开启、关闭及负压大小调节均需操作工手动操作。当卷烟机负压产生波动时，供料成条机的负压大小无法自动调节。
2 设计方案及原理
技术方案：该设计的目的是为了克服卷烟机现有技术的不足，提供一种卷烟供料成条机负压自动调节方法，通过卷烟供料成条机负压自动调节系统，解决卷烟供料成条机负压阀门不能自动开启、关闭及负压值大小自动调节问题，同时实现卷烟机负压的远程管理和远程控制。
为实现上述目的，设计的卷烟供料成条机负压自动调节系统，如图1所示，在每组卷烟机上安装一个气动调节阀2，两个负压传感器1、3，一个控制单元10，一个工控机9，在除尘系统安装一个工控机11。其特征在于所述气动调节阀2安装在供料成条机负压风管上，替换原手动调节阀；在所述气动调节阀前负压风管6安装前负压传感器1，在所述气动调节阀后负压风管5安装后负压传感器3。将前负压传感器1及后负压传感器3的信号连接至所述控制单元。通过数据线将多组卷烟供料成条机负压自动调节系统连接在一起，同时将数据线连接到除尘系统、MES生产执行系统或生产指挥调度系统[8]。
如图1所示，将供料成条机风室体连锁开关4的信号接至所述控制单元，当打开供料成条机的风室体防护罩时，所述控制单元自动关闭气动调节阀2；当关闭供料成条机的风室体防护罩时，所述控制单元自动打开气动调节阀2，使气动调节阀阀门开启至关闭前的位置。
在上述技术方案中，所述气动调节阀2为带定位器气动调节阀或带手轮及定位器气动调节阀[9]。
根据卷烟机生产工艺需求及特性，在所述工控机上安装控制软件，控制软件根据生产工艺、操作工在所述工控机上设置的参数以及所述负压传感器反馈的信号，自动对所述气动调节阀进行开启、关闭及调节大小控制。
工作原理：如图2所示，卷烟机上电后，供料成条机负压自动调节系统开始检测前负压风管6的负压值，通过比较操作工在工控机设定的风力除尘管道负压值范围及前负压传感器1反馈的信号，当风力除尘管道负压值不在设定值范围时，控制单元向风力除尘系统传送报警信号，由风力除尘系统工控机对同一负压管网上的多组卷烟机负压数据进行计算处理后自动调整风力除尘系统风机运行频率；当风力除尘管道负压值达到设定值范围时，系统进入下一步流程。
当前负压风管6的负压值达到设定值范围后，系统检测供料成条机风室体防护罩是否关闭，当打开供料成条机风室体防护罩时，所述控制单元自动关闭所述气动调节阀2；当关闭供料成条机的风室体防护罩时，所述控制单元自动打开所述气动调节阀2，使气动调节阀2阀门开启至关闭前的位置。
参见图2，气动调节阀2打开后，系统检测后负压风管5的负压值，通过比较操作工在工控机设定的供料成条机负压工艺参数及后负压传感器2反馈的信号，当供料成条机负压值大于负压工艺参数设定值时，系统通过控制单元减小气动调节阀2的阀门；当供料成条机负压值小于负压工艺参数设定值时，系统通过控制单元增大气动调节阀2的阀门；当供料成条机负压值达到负压工艺参数设定值范围[10-11]，气动调节阀2调节结束。
3 应用效果
3.1 应用前后负压稳定性比较
验证方法：在所述工控机上读取供料成条机的负压波动范围及平均值，当关闭负压自动调节系统时阀门无自动调节功能，将关闭负压自动调节系统时读取的数据作为应用前的数据。
分别对广西中烟一类、二类及三类卷烟进行应用前后试验，应用前后数据比较如表1所示。应用前负压波动较大，应用后负压值能稳定在（-9.2±0.3）kPa范围内。
3.2 应用前后对烟支空头率影响比较
根据负压参数对烟支空头率、重量及吸阻等烟支质量指标的影响程度，负压波动时，对烟支空头率影响较为显著，对重量及吸阻影响程度较小[9]，因此选择对烟支空头率进行应用前后试验。
验证方法：对同一生产机台相同生产工艺参数的情况下，对负压自动调节系统启用或关闭时，卷烟机人机界面显示的烟支空头数量及空头率比较。将卷烟机回丝量统一调至最佳回丝量[12]，回丝量取值为35%；在卷烟机CIS控制参数界面[13]，将“松头绝对门坎”参数统一设为“220”，“松头门坎”参数统一设为“55”。应用前后试验数据如表2所示，试验数据为一台班的统计数据，应用后烟支空头率平均下降了0.03%。
4 结语
卷烟供料成条机安装负压自动调节系统后，可以根据卷烟机的生产状态，自动开启或关闭供料成条机气动调节阀，自动调节气动调节阀的阀门开启大小，使供料成条机负压值满足生产工艺要求，从而达到节能降耗、提高烟支质量的目的。
参考文献
[1] 德国HAUNI公司.PROTOS70卷烟机电气操作手册[Z].1995.
[2] YJ17-YJ27卷烟机组编写组.YJ17-YJ27卷烟机组[M].北京：中国科学技术出版社，2001.
[3] 乔建军，栗卫军，张胜利.卷烟机烟支重量控制系统分析[J].烟草科技，2001（9）：17-18.
[4] 魏瑞广，张小杭，廖艳培.ZJ17卷烟机设备工艺参数对烟支空头的影响[J].装备制造技术，2013（5）：112-113.
[5] 王先明，张振峰，符建文，等.卷接机组集中风力双系统除尘管道切换方案设计[J].烟草科技，2015（9）：94-95.
[6] 牟来享，夏元平，石朝东，等.卷接机组除尘风力平衡分配系统[J].科技传播，2012（16）：201-202.
[7] 常德烟草机械有限责任公司.ZJl7卷烟机电气控制系统说明书[Z].2005.
[8] 王鹏.生产执行系统（MES）在烟草行业中的应用[J].烟草科技，2003（3）：15-16.
[9] 张军.气动调节阀的智能化研究[D].重庆大学，2002.
[10] 菅威，杨时政.PROTOS70卷烟机工艺参数与烟支重量控制稳定性的关系研究[J].安徽农学通报，2013（20）：95-96.
[11] 何文婕，叶安理，李春霨.卷烟机工艺风压对烟支质量的影响[J].中国科技博览，2011（34）：340-341.
[12] 陈智鸣，吴敬华，杜媚，等.卷接机回丝量与卷烟卷制质量的相关性研究[J].大众科技，2011（11）：96-97.
[13] 深圳市鸿捷源自动化系统有限公司.HJYCIS烟支检测系统使用说明书[Z].2011.