淺析PROTOS- M5 卷煙機(jī)冷卻系統(tǒng)

姜志珊 王啟兵

（ 龍巖煙草工業(yè)有限責(zé)任公司，福建 龍巖364021）

當(dāng)前卷煙機(jī)組檢測系統(tǒng)日益完善、機(jī)電一體化程度高、質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)定,且自控功能強(qiáng),煙支的卷制效率越來越高。 本公司在卷包二區(qū)配備的6 臺PROTOS-M5 卷煙機(jī)是二區(qū)生產(chǎn)的主力機(jī)型。但是,在實際運(yùn)行過程中,有時會出現(xiàn)電控系統(tǒng)溫度過高報警,主電機(jī)或變頻器過熱燒毀等情況。 一方面嚴(yán)重影響設(shè)備的運(yùn)行效率,另一方面由于溫度的過高容易導(dǎo)致電器元件的加速老化與損壞,溫度過低會在柜內(nèi)產(chǎn)生冷凝水存在一定的安全隱患。 所以把溫度控制在合適的范圍內(nèi)才能保證設(shè)備的正常運(yùn)行。

1 冷卻系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著卷煙設(shè)備面向高速智能化的發(fā)展,機(jī)器對冷卻系統(tǒng)的要求越來越高。卷煙機(jī)冷卻系統(tǒng)由風(fēng)力冷卻發(fā)展為冷卻性能更佳的水冷卻。風(fēng)冷卻主要通過機(jī)器內(nèi)部的冷卻風(fēng)機(jī)將過濾后的風(fēng)通過冷卻管道輸送至各部分主要實現(xiàn)對主電機(jī)、電器柜、煙槍床和煙槍布帶等進(jìn)行冷卻。冷卻風(fēng)機(jī)在設(shè)備運(yùn)行時處于卷煙機(jī)內(nèi)部密閉空間內(nèi),有防護(hù)門隔斷保護(hù),同時配有過濾罩保證空氣的清潔與流通,并在卷接機(jī)上電后立即啟動給機(jī)組冷卻。 風(fēng)力冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)雖然比較簡單但是溫度難以精確調(diào)節(jié)受外界溫度影響大消耗功率較高、工作噪聲較大一般適應(yīng)于對溫度要求不是很高系統(tǒng)功率較小的設(shè)備。因為水的比熱容很大所以由冷卻液組成的水冷卻系統(tǒng)散熱效果好。 冷卻水系統(tǒng)受外界溫度影響較小、散熱強(qiáng)度容易調(diào)節(jié)等,散熱功率可以做到很大。 隨著科學(xué)技術(shù)與生產(chǎn)的發(fā)展,設(shè)備工作強(qiáng)度不斷增大,生產(chǎn)效率、自動化程度越來越高,同時設(shè)備更加復(fù)雜、各部分的關(guān)聯(lián)愈中密切,從而往往某處微小故障就爆發(fā)鏈鎖反應(yīng),導(dǎo)致整個設(shè)備乃至與設(shè)備有關(guān)的環(huán)境遭受嚴(yán)重的毀壞,這不僅會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失,而且會危及生產(chǎn)安全,所以選擇合適的冷卻系統(tǒng)使卷煙設(shè)備工作在合適的溫度是保障設(shè)備高效率運(yùn)行的關(guān)鍵。冷卻水循環(huán)系統(tǒng)對溫度的控制能力強(qiáng)使高速機(jī)組能更好的保持在一定溫度,從而保護(hù)設(shè)備運(yùn)行過程中不會因溫度過高產(chǎn)生故障。M5 高速卷煙機(jī)采用冷卻水進(jìn)行冷卻。由于卷煙生產(chǎn)過程中機(jī)器內(nèi)的電控柜和煙槍等運(yùn)動部件會產(chǎn)生一定的熱量,需持續(xù)用冷卻水進(jìn)行冷卻。M5 的冷卻裝置由三部分構(gòu)成——機(jī)器內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)和熱交換器。電機(jī)M101S 驅(qū)動水泵,水泵驅(qū)動機(jī)器內(nèi)的冷卻水沿著內(nèi)循環(huán)線路不斷循環(huán),冷卻水循環(huán)時通過熱交換器和冷卻板等帶走電機(jī)、電柜等產(chǎn)生的熱量。 熱交換器在機(jī)器內(nèi)室封閉的情況下按照空氣循環(huán)原理進(jìn)行工作。配電箱和機(jī)房內(nèi)的溫度由一個溫度傳感器監(jiān)控。 如果機(jī)器內(nèi)的溫度超過范圍,則機(jī)器停機(jī)并顯示故障信息。內(nèi)部循環(huán)工作主要由壓力檢測器和溫度檢測進(jìn)行監(jiān)控。 S13S 監(jiān)控機(jī)器冷卻水壓力,當(dāng)檢測到壓力過低時停機(jī)并報警該壓力在壓力表上顯示。 溫度檢測器S92S 檢測機(jī)器內(nèi)冷卻水的溫度, 并控制電機(jī)閥Y101S 對冷卻循環(huán)進(jìn)行調(diào)節(jié)。 當(dāng)S92S 檢測到機(jī)器的冷卻水溫度達(dá)到第一開關(guān)點時, 閥門Y101S 立刻被打開,來自動力車間的冷卻水沿著外循環(huán)的線路循環(huán), 在熱交換器處, 外循環(huán)冷卻水將機(jī)器內(nèi)循環(huán)冷卻水的熱量帶走,從而使得機(jī)器內(nèi)循環(huán)冷卻水的溫度降低。 當(dāng)S92S 檢測到機(jī)器冷卻水溫度達(dá)到開關(guān)點減第一滯后值時,閥門Y101S 被關(guān)閉。 此時來自動力車間的冷卻水在閥門處往下的線路循環(huán),熱交換器不工作。 如果機(jī)器的冷卻水溫度達(dá)到第二開關(guān)點,則會停機(jī)出現(xiàn)一條溫度過高報警信息。

2 存在的問題

在卷煙機(jī)實際運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn), 由于冷卻系統(tǒng)工作異常導(dǎo)致電控柜和某些重要部件溫度異常升高, 直至溫度過高報警停機(jī)。由于設(shè)備智能化程度越來越高精密的電子元件對溫度要求也越來越高,不適宜的溫度可能會對電氣設(shè)備產(chǎn)生干擾使電控系統(tǒng)工作不穩(wěn)定, 過高的溫度也會加快元器件老化和活動部位磨損加劇。此外PROTOS-M5 送上電后在停機(jī)狀態(tài)模塊驅(qū)動器等在電源接通的情況下在密閉電柜內(nèi)也會產(chǎn)生大量熱量,如果剛好冷卻系統(tǒng)因某些原因如外部冷卻水未供應(yīng)或內(nèi)部循環(huán)水泵停止工作會使電柜溫度不斷上升造成電柜內(nèi)驅(qū)動器等元器件燒壞。

3 原因分析

3.1 溫濕度不達(dá)標(biāo)

在高溫潮濕的環(huán)境下工作會影響冷卻系統(tǒng)的冷卻效果, 為了研究車間溫濕度是否對冷卻系統(tǒng)有很大影響,對車間溫濕度展開調(diào)查。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)卷包二區(qū)溫度在規(guī)定的22℃±2℃范圍內(nèi),濕度在規(guī)定的60%±5%范圍內(nèi)。 一般情況下波動不大列為非要因。

3.2 冷卻液效果不佳

即使新更換的冷卻水經(jīng)過軟化處理了, 但還會含有一定的礦物質(zhì),這些礦物質(zhì)又會沉積于水套等處形成水垢影響水流量。 循環(huán)過程中冷卻水的空氣含量多會容易產(chǎn)生氣泡并一起帶入循環(huán)管路中,在熱交換器管路中空氣的含量太多會影響冷卻效果。

3.3 內(nèi)循環(huán)元件故障

內(nèi)循環(huán)主要由電機(jī)M101S 驅(qū)動水泵,水泵驅(qū)動機(jī)器內(nèi)的冷卻水沿著內(nèi)循環(huán)線路不斷循環(huán),冷卻水循環(huán)時通過熱交換器和冷卻板等帶走電機(jī)、電柜等產(chǎn)生的熱量。 并通過壓力和溫度檢測進(jìn)行監(jiān)控, 當(dāng)電機(jī)運(yùn)行不暢影響正常冷卻水循環(huán)會產(chǎn)生溫度故障報警。

3.4 外部循環(huán)的影響

機(jī)器通過閥門Y101S 控制外循環(huán)路徑。 設(shè)備溫度太高時外循環(huán)冷卻水通過過熱交換器帶走內(nèi)循環(huán)中的熱量,溫度達(dá)到合理范圍后閥門動作使冷卻水從前部管路循環(huán)不經(jīng)過熱交換器。當(dāng)來自動力車間的冷卻水溫度過高或閥門卡住不動作時會使內(nèi)循環(huán)熱量無法及時排除從而造成設(shè)備溫度過高。

4 解決方法

4.1 有針對性的管控要求

選用優(yōu)質(zhì)冷卻液減少積垢的產(chǎn)生,當(dāng)冷卻水壓力不足時及時補(bǔ)充冷卻水。 冷卻系統(tǒng)中裝有各種排氣機(jī),通過這些排氣機(jī)可以釋放出冷卻回路中的空氣。制定計劃定期檢查管路并及時排出多余的空氣,以保證良好的冷卻循環(huán)。 對外部循環(huán)管路也要適時清理防止長時間使用積垢過多引起堵塞。

4.2 溫度過高斷電保護(hù)機(jī)制

由于PROTOS-M5 在檢修保養(yǎng)期間即使沒有生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn),變頻器、模塊等主要發(fā)熱器件在密閉電柜內(nèi)會產(chǎn)生熱量,如果冷卻系統(tǒng)未正常運(yùn)行電柜內(nèi)溫度將無法散出容易使元器件損壞。 可以在容易損害的器件邊上安裝溫度檢測,當(dāng)溫度超過安全值時自動切斷設(shè)備電源,從而避免設(shè)備在維保期間因冷卻系統(tǒng)未工作電柜內(nèi)元器件持續(xù)過熱而損壞。

4.3 外部循環(huán)溫度監(jiān)測的方法

設(shè)備溫度過高部分原因是外部循環(huán)未正常工作引起的。 為了保證冷卻效果的有效性,并能實時監(jiān)控溫度的變化,尤其是當(dāng)溫度達(dá)到預(yù)先設(shè)定的報警值時,能夠控制機(jī)臺停機(jī)。 我們可以在外部循環(huán)熱交換器管道入口進(jìn)行溫度和流量檢測,監(jiān)控外部循環(huán)的工作狀態(tài)。 當(dāng)來自動力車間冷卻水未開啟、 冷卻管路堵塞或閥門Y101S 卡住時能及時報警,來保護(hù)電器柜內(nèi)元器件不因持續(xù)過熱而損壞。

5 結(jié)論

M5 卷煙機(jī)自身配套的冷卻系統(tǒng)存在的問題主要是停機(jī)時若冷卻系統(tǒng)未正常工作密閉電柜產(chǎn)熱較大容易損壞元器件,外部冷卻循環(huán)沒有進(jìn)行有效監(jiān)控。 當(dāng)卷煙機(jī)在外循環(huán)未正常運(yùn)行下,無法有效的對設(shè)備內(nèi)部的元件進(jìn)行冷卻,從而影響設(shè)備的性能,降低機(jī)臺的生產(chǎn)效率。通過對冷卻系統(tǒng)的定期維護(hù)保養(yǎng)和加裝斷電保護(hù)控制裝置溫度、流量監(jiān)測等,能有效保證冷卻循環(huán)的供應(yīng),提高了冷卻效率,降低了電氣元件的老化程度,消除了安全隱患,有利于設(shè)備的可靠運(yùn)行。