大氮肥尿素包裝縫包機組缺陷及改進

王 杉，倪文躍

（海洋石油富島有限公司，海南東方 572600）

0 引言

海洋石油富島有限公司化肥一部成品裝置于1996 年12 月建成投產(chǎn)，裝置共有6 條包裝生產(chǎn)線（五開一備），每條包裝生產(chǎn)線有兩套縫包機組（由兩臺工業(yè)縫紉機和兩臺折邊機組成，即雙機頭機組）。意大利FISCHBEIN 制造的MOD.90/10000 型縫包機，可實現(xiàn)自動開停，并裝有電磁閥驅(qū)動的線鏈切割器。縫包機的控制采用傳統(tǒng)的繼電器控制回路，觸點多、可靠性差。在投產(chǎn)運行過程中，隨著時間的增長暴露出不少問題，如人工勞動強度增大、工藝指標消耗增加、維修費用和易損件消耗大等，影響了包裝產(chǎn)品質(zhì)量控制，需要進行必要的相關(guān)技術(shù)改造，以進一步提高包裝工作效率。

1 FISCHBEIN 縫包機組存在的問題及分析

1.1 剪切線機構(gòu)故障頻繁

FISCHBEIN 縫包機采用三角皮帶實現(xiàn)無級變速傳動，操作方便，包裝作業(yè)原設(shè)計每條生產(chǎn)線有兩臺縫包機交替使用，縫包機的運行生產(chǎn)中常出現(xiàn)斷針、跳線等故障頻繁，影響產(chǎn)品包裝質(zhì)量及包裝效率。外國專家來調(diào)試處理后情況雖然有所好轉(zhuǎn)，但不能確保縫包機長周期正常包裝作業(yè)。因剪切線機構(gòu)故障陸續(xù)損壞后，改為人工控制完成割線作業(yè)，工作強度增加，線消耗等波動較大。

表1 FISCHBEIN 縫包機性能參數(shù)

1.2 連接固定件定位不牢、經(jīng)常斷裂

由于預(yù)先將工業(yè)縫紉機固定在一塊鋼板上，而此塊鋼板上是設(shè)有3 個與工業(yè)縫紉機固定連接定位孔和3 個與支承架定位連接的定位銷孔（圖1）。再由3 根插銷軸與支承架定位連接，其中在鋼板一側(cè)兩個定位銷支承點是可轉(zhuǎn)動的，便于處理縫紉機故障。這樣是利于縫紉機的穿線、更換三角皮帶和拆下檢修等的問題，但是固定件定位不牢、振動較大，導(dǎo)致支承架經(jīng)常斷裂、插銷軸與孔磨損、經(jīng)常頻繁跳針或斷線等故障。

圖1 改造后的連接固定件

1.3 折邊機故障頻繁、三角皮帶磨損快

編織袋動力輸送部分故障不斷，尿素包裝時袋子上封口折邊經(jīng)常折皺，不能確保上封口合格率。為了方便處理檢修和更換三角皮帶等故障，而設(shè)計將電機預(yù)先固定在一塊可調(diào)整并有手柄的鋼盤上，而非定位固定。因此固定不牢、振動較大，電機和縫包機的皮帶輪之間中心距也比較近，三角皮帶容易發(fā)熱、磨損較快，正常情況下是用3 d 左右，在磨損較快的情況下使用時間甚至不足1 d。

1.4 操作控制系統(tǒng)落后

正常連續(xù)包裝作業(yè)的情況下，操作人員啟動板式輸送機運行時，工業(yè)縫紉機和折邊器同時啟動運行。可是，在沒有袋子折邊和封口的情況下，該機組仍是運行空轉(zhuǎn)而要靠操作人員操作啟動按鈕來控制這些動作。因此在日常工作中要頻繁執(zhí)行這一動作才能控制好線的消耗、降低成本，但卻提高了操作人員的勞動強度和操作難度，導(dǎo)致包裝袋上封口合格率下降、維修工作量增加。

2 改進措施及效果

2.1 整體更新改造為NEWLONG 縫包機

國內(nèi)同類型大氮肥NEWLONG（DS-9C）縫包機具有速度快、運動可靠性好的特點，用其整體替換FISCHBEIN 縫包機，徹底改變縫包機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性差、機件易磨損、噪聲大等缺點。NEWLONG（DS-9C）縫包機采用低傳動結(jié)構(gòu)，耐磨損，可靠性強，重量輕，絕緣性能好，結(jié)構(gòu)緊湊合理等特點，能減輕工人長時間使用的勞動強度，壓緊力可調(diào)，在縫制不同物時，調(diào)整壓力大小，以達到提升工作效率，延長零部件使用壽命，自動剪線，在縫畢時無需人工剪線，只需將尾線引入線槽即可。經(jīng)過調(diào)研論證，2001 年整體更新改造為日本NEWLONG（紐朗）DS-9C 型袋口縫紉機，與現(xiàn)有折邊機配套改造，安裝單機頭，該機型適用于各種包裝袋子，與高速裝袋生產(chǎn)線接合使用較為理想，可使板式輸送機的速度達到25 m/min。采用內(nèi)置油槽潤滑系統(tǒng)，不僅延長了部件的使用壽命，同時也降低了維修成本。

經(jīng)運行檢驗與考核，F(xiàn)ISCHBEIN 縫包機改造為NEWLONG縫包機后，縫包機組故障率低，工作效率高，包裝生產(chǎn)線的連續(xù)作業(yè)運行穩(wěn)定。維護保養(yǎng)工作也較方便，大大減少操作人員的工作強度，線、袋消耗等工藝指標較為穩(wěn)定。

表2 日本NEWLONG（紐朗）DS-9C 型袋口縫紉機參數(shù)

2.2 連接固定件改造

為了減小該設(shè)備的振動，在與該設(shè)備固定連接鋼板另一面加焊一個螺母M16（圖1），通過一根帶彈簧墊圈的螺栓M16×60 mm和一塊中間鉆有一孔Φ17 mm 和厚為15 mm 的鋼板將該設(shè)備固定鎖緊靠著支承吊架上，也起到一定作用。更新改造后的工業(yè)縫紉機是預(yù)先牢牢地定位固定在支承吊架上，再把三角皮與其驅(qū)動電機通過皮帶輪連接，適當調(diào)整并固定牢驅(qū)動電機（其固定位置已設(shè)計有一定的調(diào)整范圍），使三角皮帶張緊適度即可。

經(jīng)運行檢驗與考核，該機組振動就較小，跳針、斷線等故障也大大減少，提高工作效率，保障上封口合格率和產(chǎn)品質(zhì)量。

2.3 折邊機改造

（1）對原有折邊機連接件進行改造，徹底解決連接件振動大、斷裂等結(jié)構(gòu)性問題。切割原有卷邊機連接件，用Φ75 mm 的兩根碳鋼管和δ=5 mm 的鋼板，與原有卷邊機左右導(dǎo)板等連接，并設(shè)有加強筋，防止振動。

（2）拆除原有折邊機驅(qū)動裝置（電機、三角皮帶、皮帶輪、減速機構(gòu)、傳送皮帶和傳送主從動輪等），現(xiàn)編織袋主要靠人工用手扶正后順跟著由板式輸送機與縫包機進行傳送（圖2～圖3）。只要夾袋器卸下袋子保持有足夠距離（被封口的袋子不能有重疊現(xiàn)象，剪切線機構(gòu)自動剪切線兩頭約各留有4～5 cm 線頭即可），調(diào)整板式輸送機與縫包機至二者速度同步，就能達到卷邊封口順暢自如，也便于自身調(diào)整操作和拆卸移開處理工業(yè)縫紉機的相關(guān)故障。

圖2 改造前的折邊機

圖3 改造后的折邊機

表3 改造設(shè)備使用材料

經(jīng)運行檢驗與考核，折邊機改造后效果明顯：①解決了原有折邊機連接件振動大、易斷裂或松動等故障，實現(xiàn)“零檢修”成本；②解決原有折邊機尿素包裝時袋子上封口折皺的產(chǎn)品質(zhì)量問題；③改造后的折邊機操作簡易、輕松、流暢，降低了操作人員的勞動強度；④無需電動驅(qū)動裝置，杜絕自身產(chǎn)生振動所引起的后患，也降低生產(chǎn)成本；⑤電機和縫包機的皮帶輪之間中心距比舊的機組增加了1 倍，因此，改造后的三角皮帶發(fā)熱磨損較少，正常情況下可使用1 年左右，延長使用壽命；⑥本技改方案采用的設(shè)備、鋼材全部為原有設(shè)備和積壓庫存物資，本次技改易加工實施，費用極少，成本較低。

2.4 操作控制系統(tǒng)改造

基于操作控制系統(tǒng)工人操作強度大、包裝線、袋消耗大、包裝袋上封口合格率低的缺陷，對縫包機及控制系統(tǒng)進行改造，采用PLC（可編程控制器）對縫包過程進行自動控制。

2.4.1 FXon 系列可編程控制器簡介

三菱公司生產(chǎn)的FXon 系列PLC 是一種適用于機械設(shè)備的邏輯控制器，具有可靠性高、編程語言簡單、易操作等特點。該系列PLC 分為基本單元和擴展單元、擴展模塊兩類，基本單元即可獨立使用，也可將基本單元與擴展單元、擴展模塊組合使用。此次改造采用的是三菱FX2n.14MR 型PLC，有32 點輸入、32點輸出，輸出形式為繼電器型，每點電流2 A，接大功率負載，掛接電機的部分均使用了中間接觸器。三菱公司生產(chǎn)的中間繼電器，其觸點壽命在百萬次以上，完全能滿足生產(chǎn)的需要。

2.4.2 控制系統(tǒng)的組成

控制系統(tǒng)改造后，縫包機的啟動和切線由光電開關(guān)來控制，縫包電機由變頻器進行調(diào)速。改造后縫包機組的工作流程：V-0511 輸出帶式輸送機運行后，現(xiàn)場開/停車開關(guān)打到開位置，V-0505 倒袋帶式輸送機運行；啟動縫包按鈕，BC-1741 板式輸送機運行，折邊機引入縫包機；包裝袋經(jīng)皮帶觸發(fā)第一道光電開關(guān)感應(yīng)后，經(jīng)PLC 計算輸出，控制縫包機啟動；當包裝袋后端離開切線開關(guān)后觸發(fā)第二道光電感應(yīng)開關(guān)，經(jīng)PLC 計算輸出，控制縫包機停止工作，并控制電磁閥驅(qū)動切線氣缸，帶動切刀將線鏈切斷，然后收回切刀，進入下一個循環(huán)。

2.4.3 程序設(shè)計

（1）依據(jù)縫包機組的工作流程確定編寫程序，其中，M 為控制器內(nèi)部輔助繼電器、T 為定時器、K 為定時器的設(shè)定時間。包裝袋由BC-1741 板式輸送機傳送，經(jīng)折邊前端進入縫包機后，縫包開關(guān)X001 動作，縫包機啟動信號Y001 有輸出，縫包機開始工作。當包裝袋后端離開切線開關(guān)X002 時，縫包機停止工作，同時信號下降沿微分輸出觸發(fā)Ml，Ml 動作設(shè)置MIO，定時器TIO 動作。0.2 s 后，切線信號Y000 有輸出，電磁閥線圈勵磁，驅(qū)動切線氣缸帶動切刀將線鏈切斷。0.2 s 后Y000 被復(fù)位，切刀收回，完成切線過程。

（2）增加光電感應(yīng)開關(guān)，以壓縮空氣為動力控制執(zhí)行割線。光電感應(yīng)開關(guān)操作控制系統(tǒng)由接近開關(guān)感應(yīng)到尿素包后自動控制啟動工業(yè)縫紉機運行封口。在沒有袋子折邊封口的情況下，該設(shè)備由接近開關(guān)感應(yīng)到?jīng)]有尿素包后自動控制停下來。

（3）經(jīng)運行檢驗與考核，操作控制系統(tǒng)改造后效果明顯：縮減設(shè)備的空運轉(zhuǎn)時間，減少各種消耗，降低成本，提高上封口合格率，也降低了操作人員的勞動強度，體現(xiàn)出PLC 在過程自動控制上的可靠性。

3 結(jié)束語

經(jīng)過實踐證明，技改后此機組更加合理實用，操作輕便，可靠性和穩(wěn)定性高，適應(yīng)連續(xù)大量包裝生產(chǎn)運行操作，既解決了包裝機組存在的缺陷，也保證和提高了尿素產(chǎn)品包裝質(zhì)量。設(shè)備故障率降低，維護費用減少，給企業(yè)帶來的經(jīng)濟效果明顯。