提高煙片復烤機小護板可靠性的應用研究

王林寶WANG Lin-bao；李國章LI Guo-zhang；吳永昆WU Yong-kun；梁逢春LIANG Feng-chun

（①云南昆船煙草設備有限公司，昆明650236；②云南煙葉復烤有限責任公司石林復烤廠，石林652200）

0 引言

在煙草加工行業(yè)中，煙片復烤機是打葉復烤生產(chǎn)線的關鍵設備，處于生產(chǎn)線后段，其運行穩(wěn)定性要求較高，一旦出現(xiàn)故障停機，將導致整條生產(chǎn)線停產(chǎn)，還可能產(chǎn)生近1噸左右的煙葉報廢，給復烤企業(yè)帶來損失。因此煙片復烤設備的可靠性要求較高。

現(xiàn)有煙片復烤機多采用雙側交替進風隧道式結構，采用隧道式濕熱空氣強制循環(huán)對流技術對煙片進行復烤加工，即功能熱風需穿透移動輸送網(wǎng)帶承載的散狀煙片，對煙片進行干燥、冷卻、回潮加濕等工藝處理。散狀的煙片在被功能熱風穿透時會出現(xiàn)飛揚及飄灑情況。在循環(huán)的移動輸送網(wǎng)帶兩側與固定側板間設置小護板。左右小護板通過螺釘分別安裝在每節(jié)輸送網(wǎng)帶的左右兩側，并與輸送鏈條連接。輸送鏈條節(jié)距200mm，在主動大鏈輪的拖動下，在近60m 的煙片復烤機隧道內(nèi)沿支撐導軌運動，運動速度約12m/min。小護板呈魚鱗狀前后順次搭接，搭接段長度約115mm。小護板與固定側板（大護板）間高度方向有約30mm 的毛氈密封段。固定的毛氈密封段與移動的小護板需緊密貼合，形成垂直密封面，保護飛揚及飄灑的煙片不從側面漏出輸送網(wǎng)帶。常用的煙片復烤機設置約1000~1200 件小護板。由于小護板變形、磨損、安裝緊固、大護板貼緊程度不同等等多種因素，煙片復烤機運行時，在垂直密封面對小護板的頂緊力作用下，小護板沿傳動大鏈輪在轉彎回轉時，個別小護板可能出現(xiàn)勾頭、側倒甚至緊固件松動及脫落現(xiàn)象，導致設備故障停機。

所以提高煙片復烤機小護板的可靠性，避免由于小護板導致的故障是非常必要的。本文將結合小護板的可靠性設計及安全報警技術研究及改進在實際應用過程中的效果進行論述分析。

1 傳統(tǒng)結構

目前打葉復烤生產(chǎn)線上使用的煙片復烤機的小護板采用1.5mm 的不銹鋼板加工，連接耳座處采用折直角彎，前后搭接處壓1.5mm 的圓弧下沉面。其結構形式見圖1（傳統(tǒng)小護板）。

圖1 傳統(tǒng)小護板

由于輸送隧道較長，小護板安裝在3.5m 寬的輸送網(wǎng)帶左右兩側，其運行過程無法保證直線運行。在實際使用過程中，由于小護板直角邊強度差，經(jīng)常出現(xiàn)與大護板間隙大，導致漏料。為減小間隙及漏料，安裝調(diào)試時，經(jīng)常會不斷增加對大護板的頂緊力，使固定的密封段與移動的小護板貼合更緊密，導致小護板受到的側向力較大，產(chǎn)生較大變形。長時間使用，在反復交變力作用下，小護板強度降低，出現(xiàn)塑性變形。小護板在沿傳動大鏈輪轉彎回轉時，個別小護板出現(xiàn)勾頭、側倒或脫落。由于缺乏檢測手段，需依賴人工對小護板工況進行定時定期檢查，小護板出現(xiàn)問題往往都屬于突發(fā)情況，人工不能有效預判，并且出現(xiàn)問題時人員難于及時發(fā)現(xiàn)。生產(chǎn)過程出現(xiàn)問題時如果不及時處理，后續(xù)的小護板失去搭接基礎，在下一個轉彎回轉處會導致接連順序犁倒問題。犁倒的小護板見圖2（犁倒的小護板）。小護板梨倒后就失去密封作用，造成大量煙片撒落出輸送網(wǎng)帶，遺留在煙片復烤機內(nèi)部，導致設備故障停機。犁倒的小護板矯形修復難度大，變形嚴重的只能報廢。另一方面，由于小護板數(shù)量較多，拆裝技術難度大、要求高，拆裝、矯形耗時費力。一旦小護板出現(xiàn)順序梨倒，會導致生產(chǎn)線停產(chǎn)36 小時以上，打亂復烤企業(yè)的生產(chǎn)組織，同時還產(chǎn)生近1 噸左右的煙葉報廢，給復烤企業(yè)帶來經(jīng)濟損失。

圖2 犁倒的小護板

2 改進研究

針對小護板犁倒這一困擾煙葉復烤企業(yè)多年的問題，相關技術團隊進行了技術研究及改進設計，并且進行多種方式的技術改進嘗試，逐步優(yōu)化結構，徹底解決了此問題。

2.1 提高小護板直角邊強度

小護板結構改進設計。小護板連接耳座折直角彎處增加沖壓加強筋，加強筋呈底邊長15mm 高度40mm 的梯形，沖壓深度3mm，采用沖壓模具一次沖壓成型，提高小護板與連接耳座的強度以及直角保持能力。（見圖3）。為保證與原小護板的互換通用性，結構改進設計時連接尺寸和外形尺寸不變。小護板增加沖壓加強筋，在原沖壓模具上進行功能增補，同時增加了一個沖壓工序，沒有增加材料成本。結構改進后的小護板加工成本增加約5%；沖壓模具功能增補的費用約2000 元，由于小護板在我公司為標準產(chǎn)品，并且每年用于產(chǎn)品和備件的銷售數(shù)量較大，基本可以忽略分攤到單件上模具費用。

圖3 提高小護板直角邊強度

通過對比測試，增加沖壓加強筋的小護板產(chǎn)生2°側向變形時，其承受側向力是改進前的1.5 倍，并且零件垂直度合格率由改進前的96.5%提高到100%。改進后的小護板結構對提高小護板直角邊強度起到非常明顯的效果，并且費用增加不多。

2.2 改進大護板頂緊及調(diào)節(jié)機構

大護板頂緊機構改進設計。烤片機干燥區(qū)是由多個箱體組合而成，每個箱體是相對獨立的，大護板上端掛裝在每個箱體的框架上，下端每間隔1m 左右設置活動支撐，通過彈簧頂支在箱體框架上，依靠彈簧伸縮補償箱體大護板下段與移動小護板的間隙（見圖4）。通過改進設計，在每個箱體左右兩側的大護板頂緊彈簧的導向桿處設置調(diào)節(jié)螺栓并減小頂緊彈簧彈性系數(shù)（見圖5）。彈簧彈性系數(shù)由改進前的7N/mm 改為4N/mm，調(diào)節(jié)螺栓調(diào)節(jié)量為20mm，同時在雙側交替進風復烤隧道兩側預留大護板頂緊彈簧調(diào)節(jié)操作口，便于大護板頂緊力的精細調(diào)節(jié)。安裝調(diào)試以及生產(chǎn)過程可通過對大護板頂緊度的精細化調(diào)節(jié)，保證大護板下段基本呈直線，并且具備基本相同的頂緊力，保證小護板在運動過程中的不同位置與大護板的側向力基本相同，避免忽大忽小的問題。同時也有效保證了每節(jié)輸送網(wǎng)帶的左右兩側的側向力基本相同，避免左右受力不均勻的問題。

圖4 改進設計前大護板頂緊機構

圖5 改進設計的大護板頂緊機構

大護板頂緊及調(diào)節(jié)機構改進后，毛氈密封段與移動的小護板的貼合更均勻，更緊密，飛揚及飄灑的煙片從側面漏出輸送網(wǎng)帶的現(xiàn)象得到非常明顯的解決，每個班次漏料量由10kg 降到3kg，并且漏出的物料多為碎末，基本沒有成品煙片漏出。同時有效降低的小護板與密封毛氈的磨損量，密封毛氈備件由1 年一換變?yōu)? 年一換，小護板備件由3 年一換變?yōu)? 年一換。在有效降低成品加工損失的同時降低小護板和密封毛氈備件的訂購費用以及更換人工費用，有效為復烤企業(yè)提高成品產(chǎn)出率并節(jié)約生產(chǎn)成本。

2.3 增加小護板清刷裝置

功能改進設計?；爻奔訚穸蔚母缓毼⑺w粒的高溫高濕氣流在運動過程中遇到溫度偏低的物體就會形成結露。小護板在通過煙片復烤機的回潮區(qū)時，表面會形成結露，導致小護板表面粘附煙片、粉塵、煙油以及雜質(zhì)。長期不清理，導致小護板搭接縫間殘存雜物引起縫隙加大以及受力不均等問題。

在回程段的出料口下方增加小護板清刷裝置，生產(chǎn)過程清刷小護板。當小護板在運動過程中途經(jīng)清掃裝置時，冠狀毛刷通過驅(qū)動裝置使毛刷繞刷軸的軸心轉動，旋轉的冠狀毛刷與小護板接觸，從而實時掃除粘帶在小護板上的煙片、粉塵、煙油以及雜質(zhì)，避免小護板在生產(chǎn)過程不斷粘黏雜物，導致小護板搭接縫間殘存雜物引起縫隙加大并發(fā)生變形。實際應用證明，小護板清刷裝置能及時清理小護板粘附和夾帶的煙片及煙垢，減少小護板搭接縫間殘存雜物導致縫隙加大以及受力不均等問題。（見圖6）。

圖6 小護板清刷裝置

增加小護板清刷裝置后，小護板粘接煙垢及雜質(zhì)的問題得到解決，確實降低了成品片煙霉變風險，成品煙包霉變反饋數(shù)量由5 箱降低為2 箱，得到煙草工業(yè)客戶的好評。

2.4 增加小護板位置監(jiān)測及安全保護裝置

增加安全保護裝置，實時監(jiān)測記錄小護板位置。小護板檢測裝置有效實時檢測小護板的位置，便于操作人員預測小護板可能出現(xiàn)的變形問題，并根據(jù)情況對小護板進行提前維護處理，避免較多數(shù)量的小護板變形或傾倒給校形或更換帶來繁雜的工作量，影響正常生產(chǎn)。

在回程段的出料口下方增加光電測距傳感器，時時檢測左右小護板的位置信息，并輸出反饋到電控系統(tǒng)（見圖7）。結合實際小護板變形量設置為±8mm、±15mm 和＞±15mm 三檔。當檢測反饋的小護板左右位置在±8mm 范圍內(nèi)變化時，控制系統(tǒng)認為小護板處于正常工況；當檢測反饋的小護板左右位置出現(xiàn)在±8 至±15mm 范圍內(nèi)變化時，控制系統(tǒng)認為小護板運行處于非正常工況，則發(fā)出聲光報警，需要人工現(xiàn)場觀察確認小護板是否能滿足繼續(xù)生產(chǎn)的要求，如果能滿足繼續(xù)生產(chǎn)的要求，可在設備停機后進行處理，則由人工確認故障，設備繼續(xù)生產(chǎn)，但系統(tǒng)記錄提示維修人員需停機后對小護板進行檢修，檢修完成后進行故障確認；當檢測反饋的小護板左右位置出現(xiàn)＞±15mm時，控制系統(tǒng)認為小護板運行處于非正常工況，已經(jīng)不能滿足繼續(xù)生產(chǎn)的要求，前端設備需停止進料，同時發(fā)出聲光報警，需要人工及時現(xiàn)場觀察確認小護板是否能滿足運行回程半周的要求，如果能滿足，可在設備回程半周運行后停機，把已經(jīng)進入設備內(nèi)的物料輸出設備后再對變形的小護板進行處理，同時由人工確認故障，設備可持續(xù)運行，當小護板沿回程半周進入到進料口處時停止運行，人工及時處理變形的小護板，排出故障。如果不能滿足繼續(xù)生產(chǎn)的要求，或小護板左右位置持續(xù)出現(xiàn)＞±15mm，或超過60秒未進行人工確認故障，控制系統(tǒng)認為小護板運行處于危險運行工況，需及時停機排除故障，前端設備停止進料，同時持續(xù)發(fā)出聲光報警。

圖7 小護板位置監(jiān)測裝置

增加小護板位置監(jiān)測及安全保護裝置，更好的保障了小護板的運行安全。正常工作過程，小護板巡檢間隔時間由4 小時/次延長至7 天/次。近5 年統(tǒng)計結果，小護板意外變形導致的備件更換數(shù)量由300 件/年降低為20 件/年。

3 應用效果

結合石林復烤廠提高煙片復烤機小護板可靠性的應用研究項目，經(jīng)過多年的使用驗證及統(tǒng)計結果，項目取得非常明顯的效果。近5 年統(tǒng)計計算結果：①由于班次漏料量的減少，每個烤季減少21 萬元的漏料損失；②由于成品煙包霉變風險和數(shù)量的降低，煙草工業(yè)客戶對石林復烤廠的綜合評分提升了1.5 分；③小護板和密封毛氈備件訂購及更換維修費用支出平均降低5.5 萬元/烤季；④小護板巡檢巡查工作量由10 人.天/烤季降低到0.5 人.天/烤季。

4 結束語

提高煙片復烤機小護板可靠性應用研究在石林復烤廠的應用取得明顯成果，之后的近5 又在多臺雙側交替進風煙片復烤設備中應用。我公司針對此技術的應用成果進行了專項技術跟蹤及用戶回訪，小護板可靠性應用研究成果確實解決了煙片復烤及小護板勾頭、側倒或脫落導致的接連順序犁倒問題，取得的效果與石林復烤廠基本一致。在設備管理、使用、操作及維護等方面都起到的積極推進作用，得到用戶的一致好評，確實提高了昆船煙草設備有限公司雙側交替煙片復烤機的市場競爭力。