風力送絲機喂料裝置優化設計及應用

楊 剛 ，魯云強 ，張選順

（紅塔煙草（集團）有限責任公司玉溪卷煙廠，云南 玉溪 653100）

風力送絲機是將煙絲制造與成品卷煙制造連接起來的紐帶，是整個煙支制造過程中重要的一步[1]。紅塔集團玉溪卷煙廠某制絲車間現有的風力送絲機為圓盤式結構，圓盤式風力送絲機具有運行成本低、布置靈活、管理方便等優勢，具有適用于多種距離的水平、垂直和曲線輸送的特點[2]，還具有松散、去雜、除塵、干燥和冷卻等功能，從而在國內外煙草企業得到廣泛應用[3]。但是在日常生產過程中，受送絲機檢測裝置檢測精度及圓盤結構的影響，常常導致煙絲堵料或溢料，進而影響卷接機臺時產量，同時加大維修和管理難度[4]。文章通過改變傳感器型號和設計加裝吊錘裝置解決了圓盤式風力送絲機喂料裝置堵料和溢料的故障問題，保證了該設備在生產過程中的可靠性。

1 現狀分析

現有圓盤式風力送絲機的喂料裝置如圖1所示?？梢钥闯鏊徒z機圓盤落料口面是傾斜的，而煙絲進入圓盤后需要通過超聲波測距傳感器進行測量，控制后端計量管的啟停，以保證圓盤內的煙絲量始終處于適中狀態。但是由于傳感器檢測煙層厚度的精度不夠，極易發生誤檢測，對進入圓盤的煙絲量難以控制，同時超聲波傳感器會檢測到圓盤的斜面從而發出錯誤信號，導致煙絲堵料，嚴重影響卷接機臺時產量，加大修理人員維修難度[5]。另外，由于送絲機圓盤面為傾斜的錐面，沒有相應的撥料裝置將物料撥平，煙絲會在上面堆積，也常常導致送絲機堵料或溢料，加大現場管理難度，造成停機斷料，影響生產[6]。

圖1 圓盤式風力送絲機的喂料裝置

研究小組統計了2020年該制絲生產線共計215批次的生產數據，結果如表1所示。從表1中數據分析統計可得出，2020年全年因該圓盤式風力送絲機喂料裝置故障而發生停機斷料的次數為43次，約為0.20次/批，停機斷料情況的發生，嚴重影響了卷煙生產效率，甚至危及產品的抽吸質量，事關整個品牌的發展，所以解決此問題刻不容緩。

表1 2020年1—12月送絲機故障率統計

2 喂料裝置改進及實施方案

2.1 傳感器升級改造

該圓盤式風力送絲機現檢測煙層厚度的傳感器為LEUZE（勞易測）超聲波傳感器，經過查詢備件庫及咨詢相關方面，得知該傳感器已停產。結合現有資源，發現該車間生產線在儲柜、喂料機的控制上均已采用P+F（倍加福）的數字式激光測距傳感器進行控制，激光測距傳感器配置簡單、測量精度高、帶數字顯示，方便控制及查看[7]，因此采用P+F（倍加福）激光測距代替原來的LEUZE（勞易測）傳感器，提升控制精度和控制的準確性，保證所測得的煙層厚度的準確性。根據需求設計了電氣控制原理圖，如圖2所示，根據原理圖安裝了對應的支架、倍加福激光測距傳感器等部件，安裝完成后如圖3所示。

圖2 激光測距傳感器電氣控制原理圖

圖3 激光測距傳感器安裝完成

2.2 上位機界面開發

根據電氣原理圖及實際需求，利用SIMATIC STEP7軟件開發PLC控制程序及上位機界面[8]，上位機界面包括最大煙層厚度設定、最小煙層厚度設定、當前實際煙層厚度等，上位機界面如圖4所示，開發完成后進行程序聯調，測試正常。

圖4 激光測距傳感器上位機界面

2.3 煙絲撥平裝置設計與制作

針對送絲機圓盤面為傾斜的錐面，其上易堆積煙絲的問題，結合功能需求設計吊錘將錐面上的煙絲撥平。由于自身技術條件限制，研究小組采取與第三方外協廠家合作進行吊錘制作的方式。研究小組提供吊錘設計圖紙，與第三方外協廠家合作制作的吊錘，達到了上述所要求的功能需求，并在此基礎上進行了優化、美化設計，更符合實際生產需求，吊錘安裝完成后進行聯機調試。測試發現吊錘的撥料作用很好，保證了圓盤內煙絲的均勻性，符合實際生產需求。制作的吊錘實物圖如圖5所示。

圖5 吊錘實物圖

3 實際應用效果

3.1 堵料故障次數對比驗證

按照前文設計方案改造完成后，小組成員繼續對該圓盤式風力送絲機工作情況進行了為期一年的跟蹤調查，并與上一年度（改造前）的情況進行了對比分析，結果如表2所示。從表2中數據可以看出，送絲機堵料故障次數平均值由原來的0.20次/批降低到0次/批，堵料故障次數大幅降低，保證正常生產組織效率的同時保障了煙絲產品質量，達到了較好的改進效果。

表2 改進前后送絲機堵料故障次數對比統計表

3.2 成本及效益分析

該項目主要改造成本如下：制作支架、安裝激光測距傳感器、制作撥料吊錘及布線的成本。改造過程主要在研究小組成員的自學以及項目顧問的指導下自己設計開發完成，沒有產生額外的人工成本，改造后產生了較好的經濟效益。本次改造成本約為1 000元，每批次煙絲重量為1 050 kg，煙絲的價格根據本車間所生產煙絲牌號的平均價格計算，煙絲價格約為50元/kg，改造前每年因為風力送絲機停機堵料故障而造成煙絲報廢的批次為兩批，改造后取得的經濟效益計算如下：

節約的經濟收益=單批次煙絲重量×煙絲價格×報廢批次數-改造成本=1 050×50×2-1 000=10.4萬元。

根據上述分析可知，改造后的風力送絲機相較于改造前，每年能增加的經濟效益約為10.4萬元，經濟效益顯著，通過本次改造為企業節約了原材料，降低了企業的生產成本。

4 結語

文章分析了風力送絲機堵料故障發生頻次高的原因，從提高傳感器檢測精度、增加煙絲撥平裝置兩方面對存在的問題進行解決，同時設計開發上位機顯示界面，方便操作人員隨時監測設備運行情況。應用結果表明，改進后的風力送絲機喂料裝置運行穩定可靠，堵料故障頻次大幅減少，有效提高了卷煙加工過程的穩定性和連續性，降低了原材料的消耗，提高了煙絲利用率和產品質量，減小了現場管理的難度[9]，達到了設備改進的預期效果，體現了小、實、活、新的特點[10]，對于采用相同型號的加絲機設備的改造具有較大的借鑒意義及推廣價值。