伺服液壓系統在郴州復烤廠打包工藝段的應用研究

劉國盛，賀澤軍，謝博文，歐陽明，李葉春

（湖南煙葉復烤有限公司郴州復烤廠，湖南 郴州 423000）

在當前煙葉復烤加工過程中，如何提高煙葉打包后裝箱的密度均勻性和裝箱工作效率是各復烤企業一直急需解決的問題，目前郴州復烤廠單條生產線的設計生產能力為12000kg/h，而在加工低等次煙時，實際只能達到7000 ～8000kg/h 的流量。因為在加工低等次煙時，同等重量的葉片堆積體積較大易造成堵料，且葉片初烤后水份和溫度散失很快致使所需要的預壓打包壓力變大，葉片反彈快使壓實過程中所需的保壓時間更長。傳統的液壓預壓打包系統很難應對這些情況，造成返料率增加，從而產生大量造碎影響葉片質量。同時加工低等次煙葉時，預壓打包出箱后的煙葉反彈很快，導致復壓壓制不到位，從而發生漲包現象，影響成品質量。此外，由于傳統的液壓站油泵電機需要較大功率且需要保持連續運轉，從而導致設備能耗大、油液溫度過高、降溫要求高、噪聲大、工作環境差等諸多問題。且存在控制精度不高、系統工作不夠穩定、生產效率低的問題。同時為降低油溫、提高系統性能，還需要額外增加循環水冷卻系統或風扇油冷卻系統，從而造成了更大的系統能耗。

1 伺服技術原理

采用調速電機驅動液壓泵是液壓系統節能降噪的重要方向，該技術相比于傳統的容積調速系統省去了復雜的變排量機構。而且，隨著永磁同步電機及伺服控制技術日益成熟，由伺服電機和定量泵構成的高效高動態液壓動力源近年來得到了大量關注，被應用于如注塑機等工業領域，伺服泵技術作為預壓機、復壓機主油缸液壓系統動力源代替原有設備傳統配置的三相異步電機驅動定量葉片泵系統。采用伺服電機來控制螺桿泵，對液壓缸提供動力輸入，構成伺服泵系統。

電氣伺服液壓系統控制原理如圖1。

電氣伺服液壓控制系統采用交流伺服驅動器驅動高響應永磁同步伺服電機，配合螺桿泵作為液壓系統動力，通過控制系統來控制同步伺服電機轉速實現螺桿泵輸出需要的流量、壓力及自動切換的控制策略，配合液壓系統實現液壓缸的各個動作。

圖1

當加工低等次煙葉時，為保證壓實效果需要提高預壓壓力時，系統可自動調節伺服電機轉速提高螺桿泵輸出壓力，從而實現自動跟蹤和供給需求壓力的目的（圖2）。

圖2

伺服控制系統與單純動力泵的區別在于原動力泵輸出模式單一且恒定、需要不間斷持續運行以維持其恒定的功率輸出；伺服控制系統則是在油泵與伺服電機之間通過壓力傳感器與伺服控制器間的數學模型關系進行可控的閉環回路控制，在主油缸不動作時不消耗能量，在主油缸動作時減少能量消耗，實現流量和壓力間的自動切換控制策略，從而達到明顯的節能效果。

2 伺服液壓技術應用效果分析

通過對系統工作壓力及參數的分析、調整，對低等次煙葉加工的流量進行合理、規范的控制，在加工低等次煙時，最大生產能力由原來的40 箱/h 提高到50 箱/h，最大生產能力的出箱率提高25%以上。同時消除了因液壓系統壓力不足而導致的返料、漲包現象,提高了煙葉加工質量。

效果意義如下。

（1）提高工作效率。低等次煙葉預壓打包效率提高：項目實施后，2017 年10 月份連續跟蹤了3 個批次煙的打包生產情況，并同時對這3 個批次返料情況統計，數據如表1。

表1 返料情況統計

由表1 可以看出，項目實施后，加工煙葉時平均返料次數為1.67 次，完全達到了預期設定的目標。

（2）提高打包工作效率。通過電液伺服技術的應用使預壓打包機的工作效率得到大幅提升，在實際生產過程中得到最好的驗證。2017 年在旺季生產過程中10～12 月份分別出產40545、37681、37014 箱，同比增長8.22%、4.32% 和8.18%。伺服系統應用到預壓打包中，為測試其最大生產能力，在單班試驗中成品出箱達到707 箱，這證明了該系統的應用完全可以滿足預期的設計要求。

由于打包質量和工作效率提高，極大地減少了因為返工而造成的煙葉損耗和人力、物力的浪費,其經濟效益估計每年每條生產線在15 萬元以上。

3 結語

電液伺服技術在打葉復烤企業打包工序的使用中，能夠有效地提高設備運行效率，節能降耗，提高控制精度。同時具有成本較低，經濟效益顯著的特點。但在實際應用中我們也發現存在以下兩點問題。

（1）電氣伺服液壓控制系統由于其自身控制的特殊性，液壓油在運行時的流動性小，在冬天使用時，可能會由于油溫太低增加液壓油的粘度從而影響到液壓系統的性能。

（2）由于伺服泵的使用加大了系統供油壓力，在一定程度上增加了油管和密封件的負擔。但由于油溫的降低相應的也會延長密封件的壽命，因此，這一方面的問題有待于在今后的使用過程中進一步觀察。