ZL29 型加香濾棒成型機甘油系統(tǒng)的優(yōu)化改進

趙 斌，李 超，孫路芳

（紅云紅河煙草（集團）有限責(zé)任公司曲靖卷煙廠，云南曲靖 655001）

0 引言

目前，ZL29 型加香濾棒成型機生產(chǎn)加香濾棒時，主要采用甘油加香的方法來完成濾棒加香的工藝。其工作原理是把人工調(diào)制好的、混有香精的甘油加注到加香機，再由甘油加香機攪拌并輸送至成型機噴灑室內(nèi)的集合噴嘴，均勻噴灑到已充分開松的絲束上，使卷制成型后的濾棒具有特定的香氣[1-4]。該甘油加香機故障會影響甘油噴灑，進而影響加香濾棒硬度、重量、吸阻和香氣等工藝指標，甚至出現(xiàn)干棒、膠孔等嚴重的A類質(zhì)量缺陷。近年來，針對成型機甘油系統(tǒng)已有較多的研究。沈宗毅等[5]研制了一種快速更換甘油的裝置，解決了KDF2 型成型機快速更換普通甘油和加香甘油耗時耗力且存在浪費等問題；曹斐等[6]設(shè)計了一種甘油自動供應(yīng)系統(tǒng)，實時監(jiān)控甘油系統(tǒng)的運行狀態(tài)，提升了濾棒的智能化生產(chǎn)水平；溫茂榮[7]在噴嘴霧化施加方式的基礎(chǔ)上研制新型甘油施加裝置，提高了KDF2 型成型機濾棒硬度的穩(wěn)定性；董麗艷[8]在KDF3 型和KDF4 型成型機甘油系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對KDF 型成型機硬件和控制部分進行改進，提高了濾棒吸阻的穩(wěn)定性和減少了原輔材料的浪費；李斌[9]對KDF4 型濾棒成型機甘油系統(tǒng)的噴霧形狀、噴涂壓力、甘油流量等進行研究，引入甘油施加量調(diào)整系數(shù)，提高了甘油施加量的準確性。

上述研究從不同方面對多個機型的成型機甘油系統(tǒng)進行了改善，關(guān)于ZL29 型加香濾棒成型機甘油系統(tǒng)中出現(xiàn)回油管易堵塞、恒溫箱存在空吸現(xiàn)象等問題的研究則鮮見報道。為此，對ZL29 型加香濾棒成型機甘油系統(tǒng)進行優(yōu)化改進，以期排除潛在的質(zhì)量隱患。

1 問題分析

1.1 存在的問題

1.1.1 回油管易堵塞

加香濾棒甘油系統(tǒng)的工作原理如圖1 所示。加香濾棒生產(chǎn)過程中，噴灑室內(nèi)剩余的甘油和集油池（聚集霧化的甘油）內(nèi)的甘油，通過回流管回流到恒溫箱內(nèi)。但是此處的回流管易堵塞，導(dǎo)致回流的甘油聚集在噴灑室和集油池內(nèi)，影響設(shè)備清潔度，存在嚴重的質(zhì)量隱患，需頻繁停機處理。

圖1 甘油系統(tǒng)線路

1.1.2 恒溫箱存在缺料現(xiàn)象

攪拌桶內(nèi)的甘油由輸送泵輸送至恒溫箱，確保恒溫箱內(nèi)有足夠的甘油供給生產(chǎn)。實際生產(chǎn)中，存在攪拌桶內(nèi)的甘油輸送不到恒溫箱的現(xiàn)象，但甘油加香機的液位信息和指示燈均顯示正常。若此種情況發(fā)現(xiàn)不及時，恒溫箱內(nèi)就會出現(xiàn)甘油缺料情況、進而產(chǎn)出干棒，需要報廢處理，造成較高的生產(chǎn)物耗。

1.2 原因分析

1.2.1 油管堵塞原因分析

甘油加香機容器內(nèi)的甘油由輸送泵輸送，因此甘油容器內(nèi)具有壓力。甘油容器集滿甘油后就會溢出，并通過回油管匯入到主回流管。由于溢出的甘油具有壓力，導(dǎo)致主回流管內(nèi)存在反向壓力。當反向壓力小于回流甘油的重力時，集油池和噴灑室甘油依靠重力回流，甘油可以順利回流到恒溫箱內(nèi)，否則就會產(chǎn)生反向回流，導(dǎo)致甘油聚集在主回油管內(nèi)或流入集油池和噴灑室。

1.2.2 空吸現(xiàn)象原因分析

現(xiàn)有設(shè)備恒溫箱液位檢測原理如圖2、圖3 所示。恒溫箱液位由安裝在恒溫箱內(nèi)的浮子開關(guān)進行控制，當液位低于高位檢測點時發(fā)出進料信號，恒溫箱內(nèi)注入甘油。當液位低于低位檢測點時，裝置警示燈變紅，提示攪拌桶內(nèi)沒有甘油，需要人工加注甘油。

圖2 原恒溫箱右蓋

圖3 浮子開關(guān)

由于香精和甘油混合后具有一定的黏度和腐蝕性，黏稠的甘油會增加浮子上下浮動的阻力，并腐蝕浮子開關(guān)，導(dǎo)致現(xiàn)浮子和開關(guān)管的摩擦力增加。當恒溫箱內(nèi)液位處于低位或缺料時，浮子受阻力影響仍然處于高位，濾棒生產(chǎn)繼續(xù)進行，導(dǎo)致產(chǎn)出干棒。

根據(jù)甘油加香機和主機的控制系統(tǒng)原理可知，恒溫箱液位檢測裝置的邏輯判斷程序單一，只有低位和高位檢測點，低位檢測點的位置較低，距離恒溫箱底部僅50 mm，沒有足夠的甘油加注緩沖時間和甘油供給緩沖量。且液位檢測信息無法反饋到主機上，主機無法及時制動，無法避免干棒的產(chǎn)生。

1.3 原因總結(jié)

綜上所述，現(xiàn)有恒溫箱存在的問題有：①回油路線設(shè)計不合理；②液位檢測裝置效果不良，檢測程序單一，沒有安全液位；③液位信息無法反饋到主機，主機不能及時制動。

2 改進方法

根據(jù)上述原因分析，需要對恒溫箱、液位檢測邏輯判斷程序、液位檢測裝置、回油路線等進行優(yōu)化改進。

2.1 恒溫箱改進

在原有恒溫箱的基礎(chǔ)上設(shè)計新的恒溫箱，舍棄了原有的浮子開關(guān)檢測裝置，箱體增高100 mm，增加回油孔Ⅱ，以及外掛非接觸電容式液位檢測裝置。改進后箱體外側(cè)尺寸為340 mm×170 mm×250 mm，箱體壁厚為2 mm，材料為不銹鋼，主要由左側(cè)箱蓋、右側(cè)箱蓋、箱體、非接觸電容式液位監(jiān)測裝置、篩網(wǎng)等組成（圖4、圖5）。

圖4 恒溫箱結(jié)構(gòu)

圖5 恒溫箱改進前后對比

原恒溫箱容積為8.1 L、低位檢測點高度為50 mm、低位檢測點甘油緩沖量為2.7 L，改進后的容積為13.7 L、低位檢測點高度為120 mm、低位檢測點甘油緩沖量為6.7 L。當液位處于低位時，有足夠的甘油加注緩沖時間和甘油供給緩沖量。新的液位檢測裝置運用連通器和非接觸電容式液位檢測裝置[10-11]，檢測管采用易于觀察的玻璃管，避免了甘油阻力和腐蝕性帶來的影響。監(jiān)測裝置共設(shè)有A、B、C 三個液位檢測點，檢測間距可以根據(jù)實際需要進行調(diào)整，同時新增回油孔，以便于管路的優(yōu)化。

2.2 優(yōu)化邏輯判斷程序及聯(lián)機信號

為配合非接觸電容式液位檢測裝置，在PLC 程序中添加新的邏輯判斷程序，并在加香機上安裝時間繼電器，便于主機和加香機聯(lián)機，反饋液面信息和閉環(huán)控制。

優(yōu)化后的控制程序工作原理如圖6 所示：當液位低于檢測點C 點時，在甘油系統(tǒng)觸控屏上出現(xiàn)“恒溫箱液位低”報警畫面，主機停機，報警燈紅色顯示；當液位高于檢測點C，低于檢測點B 時，攪拌桶快速補充甘油至恒溫箱；當液位高于檢測點B 點，低于檢測點A點時，減緩甘油補充速度；當液位高于檢測點A 點時，停止向恒溫箱向補充甘油。

圖6 優(yōu)化后的程序流程

2.3 回油路線優(yōu)化

更改回油管路線，增加回油孔Ⅱ，把甘油容器中溢出的具有壓力的甘油直接輸送至恒溫箱回油孔內(nèi)，避免甘油容器內(nèi)的壓力阻礙主回油管，造成回油堵塞（圖7）。

圖7 優(yōu)化后的甘油系統(tǒng)線路

3 改進效果

3.1 實驗設(shè)計

實驗材料：生產(chǎn)“云煙（小熊貓家園）”煙用濾棒所需原輔材料，包括成形紙、煙用二醋酸纖維絲束5.6Y28000、煙用熱熔膠、冷膠、甘油、香精等。

實驗設(shè)備：2 臺ZL29 型加香濾棒成型機組。

實驗方法：機組平均生產(chǎn)速度為480 m/min，按三班制6 h 運行。正常生產(chǎn)過程中，當成型機甘油系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，分別統(tǒng)計2 臺成型機改進前后回油管堵塞和恒溫箱空吸次數(shù)以及報廢濾棒數(shù)量，統(tǒng)計時間為3 個月。

3.2 數(shù)據(jù)分析

對甘油系統(tǒng)改進前后的工作情況進行測試對比（表1）。其中改進前測試時間為2021 年3—5 月；改進后測試時間為2021 年6—8 月；每盒濾棒約為6000 支。改進前，每臺ZL29 型加香濾棒成型機甘油系統(tǒng)出現(xiàn)回油管堵塞的平均次數(shù)為4.5 次/月，空吸次數(shù)為0.83 次/月，空吸導(dǎo)致濾棒報廢的數(shù)量為13.6 盒/次。改進后，回油管堵塞、空吸的次數(shù)降低至0 次，空吸導(dǎo)致濾棒報廢的數(shù)量為0 盒，甘油系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，徹底解決了回油管易堵塞、恒溫箱存在空吸現(xiàn)象的問題。

表1 甘油系統(tǒng)改進前后工作情況對比

4 結(jié)束語

針對ZL29 型加香濾棒成型機組甘油系統(tǒng)中回油管路易堵塞、恒溫箱缺料的問題，采用設(shè)計新的恒溫箱、更換液位檢測裝置、增加液位邏輯判斷程序和添加聯(lián)機信號等措施對成型機組外掛的甘油加香機進行優(yōu)化改進。以曲靖卷煙廠使用的2 臺ZL29 型加香濾棒成型機為對象進行測試。結(jié)果表明，改進后ZL29 型加香濾棒成型機未出現(xiàn)回油管堵塞和恒溫箱缺料的現(xiàn)象，徹底解決了當前存在的問題，并實現(xiàn)了主機與甘油加香機的聯(lián)機控制，能夠保障加香濾棒生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可靠性。