GD包裝機電源控制系統的改造

覃志豐 黃添

【摘 要】為了解決GD包裝機電源控制系統在日常使用中因配電柜門的開啟、自重下垂和機械連桿的長期磨損造成連桿連接盤開裂、伸出桿錯位以及斷路器自鎖機構受損等引起電源控制系統斷路器不能正常開啟，同時負載開關Q2帶有故障斷電保護功能，如開關跳閘需要重新對Q2送電，由于Q2內部卡扣機構磨損，極難一次合閘成功的問題，設計采用可安裝電動操作機構的斷路器替代原來的手柄控制斷路器，電柜門板上采用電源控制開關，并結合可靠的控制線路設計，既可實現斷路器的電動合閘，又減少電源故障的發生，還解決了因舊件停產備件難以采購的問題。

【關鍵詞】GD包裝機;電源控制系統;斷路器

【中圖分類號】TP273 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）12-0090-02

0 前言

目前，GD包裝機是國內煙草包裝設備中主力機型，因其具有操作簡單、運行穩定可靠、維修方便等特點而在我國煙草行業中被廣泛使用。GD包裝機采用MICRO-Ⅱ計算機控制系統，高速穩定地完成從煙支進給到條盒成品包裝的全部生產過程。可直接通過OPC調整生產參數、顯示各種故障和產量、廢品剔除率、生產效率等，能避免人工接觸煙支，具有自動檢測、自動剔除和自動診斷功能。

1 存在問題分析

目前，柳州卷煙廠卷包車間GD包裝機的電源控制系統采用金鐘默勒NZM4-08系列機械連桿式斷路器控制電源的開啟，電柜采用斷路器后連軸出軸方式連接。配電柜門上的操作手柄通過與機械連桿互相配合來控制其通斷。在日常使用中因配電柜門的開啟、自重下垂和機械連桿的長期磨損造成連桿連接盤開裂、伸出桿錯位及斷路器自鎖機構受損等引起電源系統斷路器不能正常開啟。同時負載開關Q2帶有故障斷電保護功能，如開關跳閘需要重新對Q2送電，由于Q2內部卡扣機構磨損，極難一次合閘成功。由于上述故障的存在，而且此故障經常發生，維修人員或操作工必需打開電柜門用鉗子等工具來操作連桿實現動力合閘。這種操作方法存在設備及人身的安全隱患。并且此系列的開關已停產多年，已無法買到備件。根據改造前GD包裝機的電源控制系統多年使用的情況，總結出改造前GD包裝機的電源控制系統存在以下3個缺點。

缺點1：現有電源控制斷路器內部卡扣容易磨損。

由于機構設計的缺陷，該電源機構內部的卡扣在使用一段時間后就出現磨損情況，在設備運行過程中無故地脫扣跳閘，脫扣跳閘后有時因為卡扣難以復位卡合致使很難合閘，設備生產效率受到嚴重影響。

缺點2：GD機現有的2個控制電源開關Q1和Q2需要分別合閘，不能實現同時自動合閘。

設備需要上電時，操作人員必須先把電柜上的Q1合閘，然后等系統啟動自檢完畢后，15號卡板的11號燈亮了才能手工對Q2進行合閘。操作人員需等待系統啟動完畢后才能操作Q2開關，限制了操作的靈活性，導致工作效率低下。改造前GD包裝機的電源控制系統控制線路如圖1所示。

缺點3：現有的電源控制方式存在較大的安全隱患。

因為GD機電源機構連桿容易變形，維修操作人員不得不經常打開配電柜門來操作斷路器的連桿，這樣做容易發生觸電事故，給設備及維修操作人員的人身安全帶來隱患。

2 改造方案

經過對該電源控制系統的缺陷分析，決定采用可安裝電動操作機構的斷路器替代原來的手柄控制斷路器，電柜門板上采用電源控制開關，并結合可靠的控制線路設計，既可實現斷路器的電動合閘，提高安全性，又減少電源故障的發生，提高生產效率，還解決了因舊件停產備件難以采購的困難。

在本改造項目中用控制開關取代了原來的旋轉手柄，取消了連桿機構，用電動單元替代。根據斷路器選擇配套的電動操作電源，并和斷路器進行配套安裝。該電動操作單元提供的控制輸入接線集成在一個可插拔的端子上，這樣更便于安裝、拆卸和檢修。改造后的電路如圖2所示，其工作原理如下：一次性將Q1、Q2的控制開關S1、S2放置在合閘位置，這樣Q1開關自動被合閘，系統經過2 min的自檢如無故障，15號卡板的11號燈亮，MICRO-Ⅱ會給Q2的失壓線圈送上24 V直流電，因S2已經在合閘位置，所以經過系統的自檢后Q2斷路器會自動合閘。這樣就完成了一次性的送電過程，提高了工作效率。改造后的GD包裝機的電源控制系統控制線路如圖2所示。改造后維修操作人員直接操作電柜門上的電氣開關旋鈕，就可以控制斷路器的通斷，消除了設備存在的安全隱患。

3 應用效果

GD包裝機電源控制系統改造后能完全實現原系統的所有功能，消除了設備缺陷引起的安全隱患，并且解決了因產品停產而無法進行備件采購的難題，同時消除了原電源系統經常無故跳閘和難以合閘現象，減少了停機時間和因停機產生的廢品，以1年270個工作日折算經濟效益如下。單臺設備減少停機時間：每次平均5分鐘×10次/周×39周=1950分鐘。改造后，不存在無故跳閘和難以合閘現象，減少了設備停機時間，則可增加的產能：1 950分×400包÷500=1 560件/5=312（箱）。單臺設備因電源系統原因而產生的踢出廢煙包根據OPC統計為每次主機18包輔機6包，每次產生廢煙數為18+6=24包，則一年（以270天算）節約的盒皮、鋁紙：煙包數為24×10×270=64 800（包）其中，盒皮單價為335.9元/萬張，鋁紙為18.2元/kg（每張鋁紙約1.06 g），煙支為460.68元/萬支（煙支按20%報廢），則折算物耗費用為盒皮節約：64 800（張）÷10 000×335.9（元/萬張）=2 176.6（元）。

鋁紙節約：64800（張）×1.06（g）÷1 000×18.2（元/kg）=125（元）;煙支節約：64 800（包）×20（支）×0.2÷10 000×460.68（元/萬支）=11 940（元）;改造后單臺設備節約共計：2176.6+125+11940=14 241.6（元）。

參 考 文 獻

[1]全國煙草行業統編.ZB25型包裝機組[M].北京：中國科學技術出版社，2001.

[2]《ZB45型硬盒硬條包裝機組培訓教材》編寫組.ZB45型硬盒硬條包裝機組培訓教材[Z].上海：上海煙草機械有限責任公司，2004.

[3]陸建國.工業電器與自動化[M].北京：化學工業出版社，2005.