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

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)。