KDF2甘油噴霧系統(tǒng)的應(yīng)用

摘 要：本文介紹了原KDF2型濾嘴成型機(jī)甘油噴灑裝置的不足之處，并針對(duì)不足之處提出了甘油霧化噴灑裝置的技術(shù)。改善了濾嘴的質(zhì)量，減小了工人的工作量。

關(guān)鍵詞：甘油 噴霧 活門

中圖分類號(hào)：TH13文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X（2012）09（b）-0086-02

1 概述

濾棒成型機(jī)組的甘油噴灑裝置，是濾棒加工過程中的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，是濾棒取得穩(wěn)定質(zhì)量的關(guān)鍵裝置。因此，對(duì)甘油噴灑裝置實(shí)施優(yōu)化改進(jìn)一直都是濾棒加工企業(yè)、設(shè)備制造企業(yè)所關(guān)注的重點(diǎn)之一。

1.1 原濾棒成型機(jī)組的甘油噴灑裝置的不足

AF2/KDF2甘油噴灑裝置是通過單毛刷高速轉(zhuǎn)動(dòng)來噴灑甘油的，毛刷的轉(zhuǎn)速是固定不變的，這樣產(chǎn)生的甘油顆粒較大并且不均勻。

AF3/KDF3上甘油噴灑裝置就改為由雙毛刷高速運(yùn)轉(zhuǎn)來噴灑甘油，并且毛刷的轉(zhuǎn)速是隨主機(jī)速度可變的，這樣產(chǎn)生的甘油顆粒現(xiàn)對(duì)較小一些，噴灑到絲束上的均勻度也相對(duì)要高一些。

以上兩種系統(tǒng)在使用過程存在有如下缺陷：

a）濾棒質(zhì)量直接受涂抹均勻度的影響，如果不均會(huì)在絲束上出現(xiàn)甘油結(jié)點(diǎn)，從而影響濾嘴質(zhì)量。

b）影響濾棒吸阻，由于甘油是涂抹在運(yùn)動(dòng)絲束與膠輥的接觸面上的，所以甘油不能被絲束完全吸收，形成絲束內(nèi)部與外部開松程度不一致，而影響濾嘴的吸阻。

c）出絲量較低，由于甘油是用于將絲束充分膨脹，如果甘油吸收不均勻，將直接導(dǎo)致絲束膨脹不充分，從而出絲量減少，其濾棒成本增加。

d）甘油輸入量相對(duì)于同樣長(zhǎng)度的運(yùn)動(dòng)絲束而言較大，損耗較大。

1.2 甘油霧化噴灑裝置的技術(shù)特點(diǎn)

針對(duì)以上不足，我們提出甘油霧化噴灑裝置

（1）噴灑的甘油成霧狀，顆粒細(xì)致均勻，能夠很均勻地附著在絲束的表面上，從而避免了“膠孔”和干棒出現(xiàn)。

（2）由于給定噴灑甘油的壓力是恒定的，所以霧化后產(chǎn)生的甘油顆粒是均勻一致的，這樣就能夠很好的控制甘油的噴灑量，從而達(dá)到控制濾棒質(zhì)量的目的。

（3）噴霧裝置噴出的甘油霧到達(dá)絲束表面時(shí)是有一定的壓力的，這樣能夠提高甘油在絲束表面的附著力。

（4）甘油霧化噴灑裝置往絲束上噴灑的甘油量是由一活門控制的，活門開啟的大小是隨主機(jī)速度變化的，這樣不管在任何時(shí)候都能控制好嘴棒中的甘油含量。

（5）噴霧裝置所選用的材料都是防腐蝕的，其甘油預(yù)熱器和高壓噴嘴都是采用國(guó)外進(jìn)口的，和AF4/KDF4一樣采用了DANFOSS的。

（6）整套系統(tǒng)的控制硬件上采用了西門子PLC和倫茨伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器；參數(shù)的設(shè)置和調(diào)整采用觸摸屏式。硬件質(zhì)量可靠，調(diào)整設(shè)置簡(jiǎn)單。

（7）由于采用的是一級(jí)高壓泵輸送甘油與AF2兩級(jí)泵相比要簡(jiǎn)單，并且噴灑機(jī)構(gòu)比毛刷機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)上也要簡(jiǎn)單，所以在整體維修上要比原機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)便。

2 工作原理

向儲(chǔ)存箱內(nèi)注入三醋酸甘油酯，由電磁浮動(dòng)開關(guān)監(jiān)控儲(chǔ)存箱內(nèi)的甘油液面高度。儲(chǔ)存箱容積為90L，電磁浮動(dòng)開關(guān)可根據(jù)儲(chǔ)存箱內(nèi)的四種不同的甘油量，輸出相應(yīng)的信號(hào)。四種存量對(duì)應(yīng)四個(gè)控制點(diǎn)A、B、C、D，其相應(yīng)動(dòng)作如下：

位置A-液面低于A點(diǎn)：機(jī)器不能啟動(dòng)或切斷系統(tǒng)電源停止系統(tǒng)；

位置B-液面低于B點(diǎn)：發(fā)出信號(hào)，提醒儲(chǔ)存桶內(nèi)甘油酯存量不足，需加注；

位置C-液面低于C點(diǎn)：表示桶內(nèi)儲(chǔ)存量正常；

位置D-液面高出D點(diǎn)：顯示桶內(nèi)己處于足量加注位置，無需繼續(xù)加入甘油酯。

甘油泵把三醋酸甘油酯通過單向閥送至分配器，分配器外接七個(gè)預(yù)熱器及七個(gè)甘油噴嘴。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行，有絲束通過時(shí)，電氣控制系統(tǒng)打開活門，甘油成霧狀對(duì)著運(yùn)動(dòng)的醋酸纖維絲束帶噴灑。

為保證甘油霧化的效果，分配器內(nèi)的壓力是衡定在一定范圍之內(nèi)的，正常運(yùn)行時(shí)壓力應(yīng)該在8～10bar，其壓力大小由壓力傳感器檢測(cè)，當(dāng)壓力大于設(shè)定范圍時(shí)，設(shè)備發(fā)出報(bào)警信號(hào)并停機(jī)；當(dāng)壓力小于設(shè)定范圍時(shí)，活門處于關(guān)閉狀態(tài)不會(huì)打開。當(dāng)設(shè)備生產(chǎn)速度變化及單支嘴棒甘油含量不符合工藝要求時(shí)，由伺服電機(jī)5控制活門10的開啟度，調(diào)節(jié)霧化甘油與絲束接觸面積大小，從而控制噴灑在展開絲束上的甘油量。當(dāng)機(jī)器啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，伺服系統(tǒng)根據(jù)機(jī)器運(yùn)行速度的快、慢同步開大、關(guān)小活門，從而保證絲束上甘油量的均勻一致，停機(jī)時(shí)活門關(guān)閉。活門開口的大小，可通過觸摸屏改變活門開度系數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

主機(jī)設(shè)備啟動(dòng)，甘油泵運(yùn)行，機(jī)器運(yùn)行，單向閥打開，將甘油輸送到噴嘴分配器，同時(shí)預(yù)熱器通電。當(dāng)噴嘴分配器內(nèi)的壓力達(dá)到一定值時(shí)，噴嘴向工作腔內(nèi)噴出霧狀甘油。依據(jù)設(shè)備輸送絲束的速度，伺服電機(jī)控制活門的開啟度，霧狀甘油噴灑在運(yùn)動(dòng)的絲束上。甘油噴灑量由活門的開度來實(shí)現(xiàn)，絲束運(yùn)動(dòng)速度加快則活門開度也加大，反之開度關(guān)小。停機(jī)時(shí)活門關(guān)閉。

停機(jī)時(shí)甘油泵停止運(yùn)行，多余的甘油經(jīng)回流管回流至儲(chǔ)油箱（如圖2）。

3 電氣控制與使用過程

甘油泵由伺服電機(jī)帶動(dòng)，伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到3000r/min時(shí)，就可使通過噴頭的甘油壓力達(dá)到8bar。

甘油噴灑到絲束上的量是通過控制噴淋室活門的開啟度來實(shí)現(xiàn)的。從高壓噴嘴噴出的霧狀甘油的流量大小是一定的，在同一生產(chǎn)速度下，當(dāng)噴淋室活門打開度越大，噴灑到絲束上的甘油量就越多，打開度越小，噴灑到絲束上的甘油量就越小。

為了保證在不同生產(chǎn)速度下絲束上噴灑的甘油量一致，活門的開啟度就需要與主機(jī)生產(chǎn)速度保持一定的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，也就是說，生產(chǎn)速度與活門的開啟度成一定的比例關(guān)系，絲束運(yùn)動(dòng)速度越高，活門開度越大，速度越低，活門開度越小。噴淋室活門開度大小通過伺服電機(jī)軸上安裝的齒輪帶動(dòng)活門上的齒條運(yùn)動(dòng)，從而使活門運(yùn)動(dòng)。

3.1 電氣控制原理

根據(jù)以上原理，電氣控制需實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）伺服電機(jī)控制，噴霧電機(jī)的高速運(yùn)行控制和活門電機(jī)的控制。

（2）功能邏輯控制，主要指PLC上的邏輯控制，包括伺服電機(jī)啟動(dòng)、停止控制，故障診斷、故障報(bào)警信號(hào)的輸出等。

（3）外部顯示和調(diào)整控制，即有比較直觀的人機(jī)界面顯示和調(diào)整功能。

3.2 控制方式

3.2.1 噴霧電機(jī)控制：

噴霧電機(jī)的控制就是要實(shí)現(xiàn)它在一定條件下的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，我們是按照KDF4的控制方式，當(dāng)主機(jī)啟動(dòng)后，噴霧電機(jī)開始工作，運(yùn)轉(zhuǎn)速度為3500r/min，啟動(dòng)后在2s內(nèi)，帶動(dòng)甘油泵在分配器內(nèi)產(chǎn)生9bar的甘油高壓，甘油霧化系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行。

3.2.2 活門電機(jī)控制：

活門電機(jī)的控制要實(shí)現(xiàn)打開和關(guān)閉兩個(gè)動(dòng)作。當(dāng)主機(jī)啟動(dòng)后，活門電機(jī)將跟隨主機(jī)的速度變化開啟度。與主機(jī)跟隨的信號(hào)有兩種選取方式，一是主機(jī)輸出的0～10V模擬信號(hào)，二是取安裝在主機(jī)上的軸編碼器輸出的電信號(hào)。兩種方式的選取根據(jù)原機(jī)的原始條件來選擇，如果原機(jī)進(jìn)行過PLC、伺服改造，即可取模擬量信號(hào)；如果沒有進(jìn)行過改造，則需要加裝軸編碼器。另外，當(dāng)主機(jī)停止后，活門要迅速回到關(guān)閉狀態(tài)，即初始零位。

3.2.3 PLC控制

PLC控制主要是需要從原機(jī)取輔助啟動(dòng)、主啟動(dòng)、甘油啟動(dòng)和甘油噴灑等信號(hào)，通過給定輸入和輸出，使兩套系統(tǒng)能配合工作，實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)。

3.2.4 人機(jī)界面

人機(jī)界面主要包含設(shè)置調(diào)整畫面和故障信息畫面兩部分。

（1）甘油含量調(diào)整：即用來調(diào)整活門的最大開度，當(dāng)生產(chǎn)速度達(dá)到最大時(shí)，調(diào)整開度比例即可將活門的最大開度調(diào)節(jié)到合適位置，以保證濾棒硬度的合適。調(diào)整好后，當(dāng)生產(chǎn)速度化時(shí)，活門開啟度將自動(dòng)隨生產(chǎn)速度變化而變化，不需要進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

（2）甘油含量顯示：即顯示當(dāng)前生產(chǎn)下的濾棒單只含量，這是一個(gè)理論的計(jì)算值。

（3）甘油壓力顯示：即顯示甘油高壓噴頭的當(dāng)前壓力，正常運(yùn)行時(shí)一般為9bar左右。

（4）故障信息顯示了系統(tǒng)的異常故障，便于專業(yè)人員排除故障。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)故障時(shí)，點(diǎn)擊參數(shù)設(shè)置頁面上的“伺服復(fù)位”即可恢復(fù)正常。

4 結(jié)語

改造后的甘油霧化施加系統(tǒng)，霧化的顆粒更微小，提高了噴灑均勻度，保證了濾棒硬度的穩(wěn)定性，減少了不合格濾棒的產(chǎn)生。