殘煙線防堵塞檢測裝置的改進

袁書豪，李永杰

（河南中煙工業有限責任公司漯河卷煙廠，河南漯河 462000）

0 引言

殘煙處理設備主要通過切刀與煙支做相對運動，劃開殘煙支的卷煙紙和濾嘴棒的水松紙，使其分離，最終實現煙絲與非煙絲物質相互脫離。回收處理后的殘煙絲，按照工藝配方要求在摻兌工序通過定量喂料設備根據設備比例摻入成品煙絲工序，達到提高煙絲綜合利用率，降低原料消耗的目的。殘煙支是在煙支卷接過程中剔除的不合格煙支，分為煙支斷殘、漏氣、爆口、濾嘴毛接口、卷煙支搭扣飛邊等種類，針對不同缺陷的煙支，殘煙設備處理的效率和質量直接影響到回收煙絲的剝凈率和品質（圖1）。

圖1 殘煙支處理設備監控畫面

1 存在問題及現狀分析

1.1 設備工作流程

殘煙處理設備處理殘煙的過程為：將殘煙支經過第一道工序定量上料；由提升輸送帶輸送到第二道工序篩分理支，該工序主要作用是將雜亂無章的煙支整理成沿振動篩分理支設備平行的規則運動；第三道工序開條托輥和開條切刀，切刀沿煙支方向將卷煙紙和水松紙切開；經過切刀之后的煙支輸送到第四道工序螺旋式垂直提升機，將煙絲與紙花分離；垂直提升設備將煙支輸送到第五道工序終端篩分和松散篩分，該工序主要是將未分離干凈的煙支再次分離，殘煙支經過以上工序處理后最終形成紙花和回收用的殘絲。

1.2 設備現狀及問題分析

在定量上料工序，提升設備雖有變頻控制功能，能夠實現輸送速度可調。但在實際生產過程中，由于缺少料位檢測和勻料裝置，人工倒入上料時，不同的操作人員上料效率不同，同一個操作工不同時間段上料量也不同，導致生產過程中流量不均勻。即使提升輸送機運行速度恒定，由于料位高度的變化，也不能保證流量恒定，甚至會因流量過大出現堵塞等現象，煙支扭曲變形、擠壓疊加，影響篩分理支效果和生產的連續性、穩定性（圖2）。

圖2 殘煙線現場

在經過最后一道工序螺旋輸送打輥處理后，紙花從下料口進入容器，操作人員根據紙花堆積情況，將其轉移到紡織袋里等待集中處理。在這一過程中，由于煙花比較松散，容易堆積到打輥下料口處，堵塞打輥下料口，如果發現不及時，當堵塞嚴重時就容易形成打輥卡死現象、打輥速度降低。操作工發現煙花堵塞打輥時，需要人工疏通處理，在此過程中也存在一定的安全隱患，堵塞問題解決后，打輥阻力減小又瞬間高轉速運行，容易引起人身傷害事故的發生。如果堵塞發現和處理不及時，就會造成設備過載跳閘，導致殘煙線停機，影響設備運行的穩定性和連續線，造成煙支的剝離效果差。因此，亟需通過設備改進，消除生產現場安全隱患，完善風險管控措施，減少設備堵塞停機，提高設備的運行效率。

2 改進措施

2.1 防堵塞檢測裝置

螺旋輸送打輥出料口安裝紙花堵塞檢測裝置，在出口左右兩個防護面板上分別開孔，根據光電開關的大小將圓孔直徑定為30 mm，兩圓孔中心連線與紙花下落方向垂直，便于檢測落料情況。同時，為防止兩圓孔被煙花堵塞，影響檢測的準確性，在圓孔內表面加裝透明的有機玻璃擋板，有機玻璃板與左右兩端的防護面板相固定，防止煙塵浸入。最后在圓孔外表面加設一對對射式光電開關，一端為信號發射，另一端為信號接收，通過光信號檢測并反饋紙花堆積情況。檢測裝置電源由可編程控制器提供，光電開關檢測信號反饋線連接到殘煙線PLC 數字量輸入模塊中，至此完成紙花檢測裝置的硬件連接工作（圖3）。

圖3 自動檢測裝置

2.2 定量喂料檢測控制

在喂料機煙支進料端加裝鏡反射光電開關，位于提升帶底部上料處，用于限定輸送到提升帶的物料高度，防止因流量過大造成的進料端堵料現象和篩分理支效果，同時改進喂料設備的控制程序，根據來料的檢測情況來控制不同設備的啟停。喂料設備輸送物料開始時，殘煙支較少，光電開關檢測正常，當煙支堆積到一定高度，物料遮擋光電開關，光信號被遮擋，判定為物料充足，控制系統向進料端發出停止輸送命令，防止煙支過量擠壓堆疊。同進，由于提升機的不斷輸送，物料逐漸脫離遮擋區域，此時，控制程序判斷物料供給不足，允許進料，直到光電開關再次被遮擋而停止進料。如此循環進行，防止物料過量供給。

為避免人為因素加大煙支供給量，影響煙支剝凈效果，對控制提升機變頻器上限進行調整。根據在不同參數的運行實驗，30 Hz 頻率能夠充分滿足流量需要，最終根據實驗結果將變頻器頻率上限由50 Hz 調整為30 Hz，當人機界面上修改頻率超過限定值時，程序判定輸入無效，仍按限定速度運行，防止設備過載，保障流量均衡穩定（圖4）。

圖4 PLC 現場實物

2.3 程序邏輯控制

將紙花檢測信號集成到殘煙線電控程序，當光電開關檢測到物料信號時，反饋信號輸入到PLC 數字量輸入模塊，狀態指示燈亮，表示有高電平信號輸入，程序自動采集。相反，無物料時狀態指示燈不亮，檢測信號無異常發生，程序采集為低電平信號。檢測信號串聯在自動生產控制系統內，并根據不同條件設定延時功能，避免信號誤采集或設備誤動作。檢測信號無異常時程序正常啟動，設備運行條件不變。當檢測到異常堵料發生時，觸發異常信號反饋，控制系統發出異常指令，此狀態持續時間超過30 s 后，殘煙線設備逆序停機，嚴重時全線停止運行。同時聯動的電控聲光蜂鳴器物料輸出報警，提醒操作人員處理，直至設備異常處理完畢、報警解除，需要在現場觸摸屏上進行人工復位操作，重新組合啟動后設備才能再次進入生產狀態，避免處理過程中設備自啟動造成安全隱患（圖5）。

圖5 自動檢測系統工作流程

3 應用效果

（1）通過定量喂料檢測裝置和恒速改進，有效避免殘煙支因過量供給而造成的堵塞現象，減少物料在提升帶底部的擠壓、翻轉、變形、造碎等問題，進一步減少物料不均勻現象和造碎，保障流量穩定。

（2）通過加裝紙花自動檢測裝置，能夠準確地檢測到螺旋輸送打輥下料口是否堵塞，并且在堵塞發生時能及時停止螺旋打輥電機，同時在連鎖裝置的控制下，前道工序能依次逆序停機，保障操作工的人生安全，提高設備的本質安全性。經過一個月的試運行和持續優化，該裝置與設備報警裝置通過聯動，在紙花堆積過多時，能夠通過聲光報警提醒操作人員及時處置，避免堵塞情況發生，檢測裝置靈敏度高，控制程序合理，未發生因紙花處理不及時造成的停機現象，保障了設備平穩連續運行，提升作業效率。

（3）通過上述改進，有效解決了殘煙支處理線設備堵塞問題。項目實施改進以來，通過不斷改進和持續優化，設備運行穩定，物料造碎明顯降低，經過實際檢測，每班次物料堵塞由平均改進前的0.82 次降低到0 次；煙絲剝凈率由96.7%提升到99.1%，減少原料損耗，提高物料利用率和產品控制水平，并降低職工勞動強度，優化現場安全作業環境。