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      濾棒發(fā)射管道自動清堵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用*

      2021-12-03 05:56:06田惠蘭
      機(jī)械研究與應(yīng)用 2021年5期
      關(guān)鍵詞:濾棒發(fā)射機(jī)接收機(jī)

      田惠蘭

      (湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司,湖南 郴州 423000)

      0 引 言

      近年來,隨著我國工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展,卷煙廠內(nèi)設(shè)備自動化成為了煙草設(shè)備發(fā)展的趨勢。為了降低勞動強(qiáng)度,提高生產(chǎn)率,越來越多的煙草廠引入了濾棒發(fā)射裝置來將濾棒從發(fā)射機(jī)處發(fā)射到濾棒接收站處。但濾棒發(fā)射在經(jīng)過長時間工作以后,難免會造成堵塞的問題。為了對被堵塞的濾棒發(fā)射管道進(jìn)行清堵,筆者設(shè)計(jì)了一套自動清堵系統(tǒng),用以提高生產(chǎn)效率,降低人工勞動強(qiáng)度。

      1 濾棒發(fā)射管道清堵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

      1.1 結(jié)構(gòu)與原理

      全自動濾棒管道清堵裝置包括反吹裝置、自動拔管裝置。反吹裝置用于濾棒輸送管道堵塞時清理濾棒的裝置,將一定壓力的壓縮空氣從卷煙機(jī)濾棒入口端反向流向發(fā)射機(jī)出口端,使堵塞的濾棒從管道中清理出來。反吹裝置由控制系統(tǒng)、卷煙機(jī)反吹裝置、發(fā)射機(jī)自動拔管裝置組成,實(shí)現(xiàn)管道的全自動清理功能,如圖1所示。

      圖1 全自動濾棒管道清堵裝置示意圖

      自動拔管裝置由平移氣缸和升降氣缸組成,啟動反吹后,平移氣缸分離,經(jīng)過屏幕運(yùn)行參數(shù)設(shè)置的平移時間后,升降氣缸下降,使得管道分開一定距離并相互錯開,處于不同平面內(nèi),再經(jīng)過屏幕運(yùn)行參數(shù)設(shè)置的下降時間后系統(tǒng)進(jìn)入反吹操作。氣缸動作壽命平均為800萬次,整套裝置采用鋼材固定,結(jié)構(gòu)牢靠,性能穩(wěn)定,如圖2所示。

      圖2 自動拔管裝置安裝位置圖

      濾棒發(fā)射管道自動清堵系統(tǒng)啟動后,發(fā)射機(jī)發(fā)出的脈沖信號通過濾棒交換系統(tǒng)反饋至堵塞檢測裝置控制器,在設(shè)定時間內(nèi)沒有接收到發(fā)射機(jī)發(fā)出的信號,即判斷該條濾棒輸送通道發(fā)生了堵塞,人機(jī)界面會將堵塞管道報(bào)警提示,指引工作人員進(jìn)行反吹操作,由工作人員在觸摸屏上進(jìn)行反吹清理操作,無需人工拆管清理。

      1.2 工藝流程

      1.2.1 濾棒正常輸送工藝流程

      發(fā)射機(jī),自動拔管裝置,交換中心,反吹清堵裝置,接收機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)通訊方式連接成一個有機(jī)整體。在交換中心與反吹裝置處配置有濾棒堵塞檢測功能,當(dāng)出現(xiàn)濾棒堵塞或者接收機(jī)請求清掃管道時,系統(tǒng)自動采集接收機(jī)對接的發(fā)射機(jī)發(fā)射通道,啟動自動拔管裝置將自動管道拔開,然后再啟動自動反吹裝置。如圖3所示。

      圖3 濾棒正常輸送工藝流程

      1.2.2 防堵裝置清堵流程

      濾棒輸送發(fā)生堵塞時:①發(fā)射機(jī)停止發(fā)射慮棒;②自動拔管裝置的拔插氣缸和頂升氣缸先后退回,使快拔接頭斷開對接;③反吹清堵裝置反吹清堵(步驟如圖4所示)。

      圖4 濾棒輸送發(fā)生堵塞時防堵裝置清堵流程

      清堵完畢后:①反吹吹氣口斷氣;②反吹清堵裝置氣缸頂出,恢復(fù)到正常輸送狀態(tài);③頂升氣缸跟拔插氣缸先后頂出,恢復(fù)正常輸送狀態(tài);④發(fā)射機(jī)啟動。

      2 設(shè)計(jì)應(yīng)用

      2.1 管道堵塞檢測方式的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)

      管道堵塞檢測方式:系統(tǒng)通過發(fā)射機(jī)發(fā)射信號、交換中心堵塞檢測信號、反吹裝置堵塞檢測信號、接收機(jī)入口到位檢測信號等方式檢測堵塞。并分段自動診斷,確定濾棒堵塞的大概位置。當(dāng)系統(tǒng)檢測管道堵塞后,自動清堵系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警/燈閃爍提示。然后系統(tǒng)自動或手機(jī)執(zhí)行濾棒反吹清堵程序。

      實(shí)驗(yàn)過程如下:①當(dāng)發(fā)射機(jī)收到要料信號時,發(fā)射機(jī)開始發(fā)射濾棒并將發(fā)射信號反饋至濾棒交換系統(tǒng),然后輸送到對應(yīng)的接收機(jī),此時為正常工作狀態(tài);②當(dāng)交換中心接收到濾棒堵塞信號,而反吹裝置與接收機(jī)入口到位檢測裝置沒有檢測到信號時,說明濾棒堵塞在反吹裝置與發(fā)射機(jī)之間的管道中;③當(dāng)反吹裝置與接收機(jī)入口到位檢測裝置均檢測到堵塞時,說明濾棒已經(jīng)堵塞到接收機(jī)入口或者接收機(jī)濾棒儲存庫已經(jīng)滿料。此時,接收機(jī)繼續(xù)開機(jī)運(yùn)行,當(dāng)運(yùn)行至接收機(jī)濾棒儲存庫處于低位料位時,反吹裝置與接收機(jī)入口到位檢測裝置的堵塞信號還沒有解除,說明反吹裝置前端管道已經(jīng)發(fā)生堵塞;④當(dāng)自動清堵系統(tǒng)檢測到以上堵塞信號或未自動解除堵塞信號,控盒相應(yīng)的指示按鈕燈閃爍。此時,系統(tǒng)自動執(zhí)行反吹或者操作人員啟動反吹執(zhí)行程序;⑤當(dāng)操作人員按下閃爍指示燈,即可通過反吹裝置使用壓縮空氣將濾棒從接收端反吹到發(fā)射端的廢料箱中。待濾棒發(fā)射管道中無濾棒輸出時,清堵裝置正常狀態(tài),整個清堵工作結(jié)束。

      綜上所述,在系統(tǒng)安裝調(diào)試階段可以人為模擬濾棒堵塞情況,然后啟動反吹執(zhí)行程序,檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)效果。

      2.2 管道清堵方式的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)

      濾棒管道清堵反吹裝置的主要由堵塞檢測機(jī)構(gòu)、斜吹機(jī)構(gòu)和提升反吹機(jī)構(gòu)組成。

      (1) 堵塞檢測機(jī)構(gòu)由有機(jī)玻璃管、傳感器和傳感器支架組成,即用于管道堵塞檢測,也可便于人工觀察管道堵塞狀況,有機(jī)玻璃管如圖5所示。

      圖5 有機(jī)玻璃管

      (2) 斜吹機(jī)構(gòu)的功能是當(dāng)管道堵塞時利用壓縮空氣通過小斜孔將兩有機(jī)玻璃管間的濾棒吹開,為下一工序反吹做準(zhǔn)備。

      (3) 提升反吹機(jī)構(gòu)是由提升氣缸和反吹桿組成,濾棒正常輸送時反吹桿上的通孔與輸送管道接通,當(dāng)系統(tǒng)啟動反吹程序時,斜吹機(jī)構(gòu)將兩有機(jī)玻璃管間的濾棒吹開后,提升氣缸將反吹桿提升,讓桿上的反吹孔接通輸送管道,壓縮空氣對輸送管道進(jìn)行反吹。

      清堵反吹裝置安裝在接收機(jī)上方的天花上,避免堵塞時人工清理管道,提高了實(shí)際生產(chǎn)效率,節(jié)省了人力、物力,三維結(jié)構(gòu)圖如圖6所示。

      圖6 清堵反吹裝置三維結(jié)構(gòu)圖

      2.3 管道疏通后檢測方法的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)

      堵塞的濾棒反吹完畢后,濾棒輸送程序啟動后,發(fā)射機(jī)發(fā)出的發(fā)射信號通過濾棒交換系統(tǒng)反饋至堵塞檢測裝置控制器,在設(shè)定時間內(nèi)接收到相應(yīng)的發(fā)射機(jī)發(fā)出的脈沖信號,并且接收機(jī)濾棒儲存庫開始正常緩存濾棒,即管道屬于疏通狀態(tài)。

      3 電控系統(tǒng)

      根據(jù)卷煙廠的不同需求,控制系統(tǒng)可選用德國SIEMENS公司或者美國AB公司的Controllogix5500系列控制系統(tǒng)。系統(tǒng)配置有現(xiàn)場操作的觸摸屏人機(jī)界面,方便現(xiàn)場的操作、參數(shù)設(shè)置和系統(tǒng)監(jiān)控。也可以選裝上位監(jiān)控系統(tǒng),進(jìn)行集中監(jiān)控。

      參數(shù)設(shè)置以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。管道信號控制系統(tǒng)如圖7所示。

      4 結(jié) 論

      濾棒發(fā)射管道自動清堵系統(tǒng)解決了濾棒經(jīng)常堵塞的問題,大大降低了工人的勞動強(qiáng)度,避免管道堵塞需人工參與管道清理的問題,提高了生產(chǎn)效率,裝置的自動化程度也真正實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化煙草企業(yè)的自動化標(biāo)準(zhǔn)。該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn):

      (1) 采用模塊化設(shè)計(jì),針對企業(yè)的設(shè)備情況可隨時進(jìn)行擴(kuò)充。

      (2) 滿足濾棒管道正常輸送,濾棒堵塞時又能自動將濾棒反吹清除出來。

      圖7 管道信號控制系統(tǒng)

      (3) 自動拔管裝置的連接通過特殊設(shè)計(jì),保證濾棒輸送過程中的氣密性。

      (4) 配置濾棒集中收集盒,將系統(tǒng)反吹清除出來的濾棒集中收集,不至于現(xiàn)場凌亂不堪。

      (5) 系統(tǒng)將發(fā)射機(jī),自動拔管裝置,濾棒交換站,反吹清堵裝置,接收機(jī)連接有機(jī)整體,通過信號互鎖功能快速判斷濾棒堵塞的位置,并實(shí)現(xiàn)自動清堵功能。

      (6) 系統(tǒng)配置有現(xiàn)場操作的觸摸屏人機(jī)界面,方便現(xiàn)場的操作、參數(shù)設(shè)置和系統(tǒng)監(jiān)控??蛻粢部梢赃x裝上位監(jiān)控系統(tǒng),進(jìn)行集中監(jiān)控、參數(shù)設(shè)置以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

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