卷煙制絲線異味處理系統增配風機的改進

普云偉 方瑞萍 肖智斌 吳昌潤 朱 娜

（紅云紅河煙草（集團）有限責任公司會澤卷煙廠，云南 會澤 654200）

0 引言

煙草制絲過程中會產生大量高溫、高濕、有異味的廢氣，這些廢氣的釋放不僅會對周圍環境造成污染，還會造成能源浪費[1]。這部分廢氣的主要成分是芳香烴、烷烴和酚類等有機物，在排入大氣前需要經過除塵除異味和排潮除異味處理，目前使用最多的排潮除異味系統由增配風機和低溫等離子除異味機組成，含水汽和雜質的氣體由增配風機送入除異味機，經過低溫等離子反應將有害成分凈化，轉化為無害物質。增配風機是排潮除異味系統的中段增壓設備，其作用是對各工藝主機排潮管內的廢氣進行增壓，使各管路內的廢氣能順利進入靜壓箱及后段的高壓等離子發生器[2]。近年來，圍繞節能降耗，對煙草異味處理系統控制方式改進與優化的研究較多[3-5]，但對設備缺陷改進的研究較少。該文對某卷煙廠制絲線異味處理系統增配風機的聯接方式進行改進研究，從根本上解決了電機頻繁燒毀的問題。

1 增配風機概況

異味處理系統增配風機的啟動與停止由主機設備控制，一經運行起來，就按設定頻率運行直至制絲主機設備停止運行。相應的變頻器控制相應的電機進行轉動，電機通過機械傳動帶動葉輪轉動，廢氣由風機送入異味處理靜壓箱。當相應增配風機出現故障停止運行時，監控系統將會出現相應報警信息。一旦增配風機出現報警停止運行，由于連鎖控制的原因，相應的主機設備也會隨之停止運行，導致停機斷料，影響生產的連續性。據統計，增配風機發生故障的次數見表1，經過8各月的跟蹤觀察，平均故障次數為3.5次，遠高于車間所要求的故障頻次，因此有必要對風機燒毀問題進行研究。

表1 改進前增配風機故障次數統計

2 增配風機燒毀的原因

為找到增配風機燒毀的根本原因，該文從電機工作環境、電機運行負載、缺相運行、電機結構等方面進行深入分析。首先對環境溫度進行測試驗證，增配風機房的環境溫度一般在21℃～26℃，均低于增配風機電機的額定環境溫度40℃，環境濕度為58%～63%RH，符合要求。其次經過逐一分析，法蘭與輸出軸密封性能極差，電機與葉輪存在串氣，導致廢氣流竄到電機內部，使電機受潮，這是造成電機燒毀的根本原因。該研究針對電機與葉輪存在的串氣現象，對風機與電機的聯接方式進行了改進，使電機免受受潮影響而燒毀。

3 電機與葉輪聯接方式的選擇

電機與葉輪的聯接方式有兩種：盤式聯軸器聯接和傳動軸聯接，為了找到更合適的改進方法，該文從改造費用、改造耗時、難易程度三方面進行對比分析，見表2。

表2 聯接方式的對比

通過分析比較，采用傳動軸聯接較為經濟，便于安裝，運行平穩性較好，所以采取傳動軸聯接。

4 電機與葉輪聯接方式的改進實施

4.1 確定加工件材質

增配風機內流動介質為各烘絲機、回潮機及加香加料機產生的各類工藝廢氣，該類廢氣不僅含有大量水分，還具有一定的腐蝕性。為保證電機支座及傳動軸滿足實際工況需要，小組成員綜合以上因素，提出45#鋼、40Gr不銹鋼及QT400-15球墨鑄鐵三種備選材質。綜合考慮以上三種材料的耐腐蝕性、力學性能、可加工性以及經濟性，40Gr不銹鋼的綜合力學性能好，最終選擇40Gr不銹鋼為電機支座及傳動軸的加工材料。

4.2 確定設計尺寸

拆卸增配風機，對電機支座及傳動軸加工過程中涉及的相關尺寸進行測量，實測內容及參數見表3，然后根據測量尺寸進行加工制作。

表3 實測參數表

4.3 三維實體建模，裝配干涉檢查

根據之前實測所獲得的相關尺寸參數，運用SolidWorks對傳動軸及電機支座進行實體建模，如圖1、圖2所示。

圖1 傳動軸實體模型

圖2 電機支座實體模型

通過模擬裝配可知所設計的傳動軸滿足風機與電機的裝配要求。在SolidWorks界面中，單擊“裝配體”工具欄中的“干涉檢查”按鈕，或者選擇“工具”/“干涉檢查”菜單命令，在“屬性管理器”中彈出“干涉檢查”屬性管理器，設置裝配體干涉檢查屬性。在“所選零部件”選項組中，系統默認選擇整個裝配體為檢查對象，在“選項”選項組中，選中“使用干涉零件透明”復選框，在“非干涉零部件”選項組中，選中“使用當前項”復選框，如圖3所示。結果表明，各部件裝配無干涉，相關設計尺寸滿足模擬裝配要求。

圖3 增配風機干涉檢查

4.4 繪制加工圖

根據Solidworks相關設計尺寸，應用AutoCAD繪制傳動軸及電機支座的二維加工圖紙。

4.4.1 傳動軸二維加工圖

根據現場測量尺寸，設計聯接軸的總長度為165mm，輸出端長度為76mm，軸兩端外徑分別為70mm和38mm，如圖4所示。

圖4 傳動軸二維加工圖

4.4.2 電機支座二維加工圖

根據實際測量數據，設計電機支座的高度為120mm，上下底座直徑分別為350mm和300mm，上下底座上分別設計四個螺孔，用于螺栓與地面、電機的安裝固定，電機支座二維加工圖如圖5所示。

圖5 電機支座二維加工圖

4.5 傳動軸加工制作

根據加工圖紙制作傳動聯接軸及電機支座。傳動軸是旋轉體零件，其長度大于直徑，由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內孔和螺紋及相應的端面組成，加工過程中須注意表面粗糙度、位置精度、幾何形狀精度和尺寸精度。根據實際加工尺寸，毛坯采用棒料，先車端面，然后鉆中心孔，再用頂尖支承候車削外圓，有利于安裝的牢固性，并能保證較好的同軸度。

4.6 現場安裝、調試

進行現場安裝、調試，確保各部位聯接緊固、有效，電機接線正確。單機運行工況較好，無明顯異響及振動。現場安裝好的裝置如圖6所示。

圖6 配風機傳動軸安裝實物圖

5 效果檢查

該文連續五天對改進的增配風機工作電流進行了測量和跟蹤，結果見表4。

表4 工作電流效果跟蹤統計

測量結果表明，增配風機實際電流已降至工作電流以下，且電機異常振動情況已完全消除，干燥槽電機輸入電流降至額定電流以下，且電機表面溫度大幅下降，干燥槽電機過載次數為0次，干燥槽系統故障合計0次，實施效果明顯。

經過6個月的驗證，故障次數統計阿金表5，9臺增配風機的月平均故障次數為0.33次/月。

表5 5月—10月增配風機故障次數統計

對發生故障的原因進行分析，結果見表6。

表6 5月—10月增配風機故障情況調查（次）

通過分析，產生的故障要么是由風機引起，要么是由信號引起，電機燒毀導致的故障情況已完全解決，采用傳動軸聯接的方式能夠有效防止水汽和雜質進入電機內部。

6 結語

異味處理系統在卷煙制絲生產過程中具有重要作用，增配風機在異味處理系統中提供傳輸動能，其工作性能的好壞會直接影響制絲整個生產線。該研究分析了增配風機電機頻繁燒毀的根本原因，制定了解決方案，進行了對策實施。效果驗證表明，將風機與葉輪的聯接方式改為傳動軸聯接，能夠有效解決“串氣”問題，防止水汽和雜質進入電機內部，可延長電機壽命，降低故障頻率，確保制絲線的平穩、連續運行。該種聯接裝置具有一定的創新性，并獲得了國家專利局認可[6]，在行業內外都具有較好的推廣應用價值。