蘇小燕，俞裕波，卓麗云

（廈門華天涉外職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電與汽車工程學(xué)院，福建 廈門 361000）

KDF2氣壓系統(tǒng)改造

蘇小燕，俞裕波，卓麗云

（廈門華天涉外職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電與汽車工程學(xué)院，福建 廈門 361000）

針對(duì)AF-KDF2濾棒成型機(jī)組氣壓系統(tǒng)設(shè)備老化、系統(tǒng)設(shè)計(jì)布置雜亂無(wú)章給設(shè)備的日常生產(chǎn)和維護(hù)人員的維修管理帶來(lái)諸多不便等問(wèn)題，首先從設(shè)備的日常生產(chǎn)效率記錄和設(shè)備日常維護(hù)總結(jié)中找出問(wèn)題原因，然后從氣壓系統(tǒng)的氣源、設(shè)備及工作環(huán)境入手，得出解決問(wèn)題的最佳方案。經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證，改造后系統(tǒng)的生產(chǎn)速度有了明顯提高，減少了設(shè)備維修次數(shù)，達(dá)到了企業(yè)生產(chǎn)目的。

濾棒成型機(jī)；設(shè)備維護(hù)；氣壓系統(tǒng)；改造；安裝設(shè)計(jì)

AF-KDF2濾棒成型機(jī)組是豪尼（HAUNI）公司設(shè)計(jì)、制造的醋纖濾棒成型機(jī)組。中國(guó)煙草總公司于20世紀(jì)90年代初引進(jìn)該機(jī)組的全套制造技術(shù)，由上海煙草工業(yè)機(jī)械廠及沈陽(yáng)飛機(jī)制造公司開發(fā)制造，生產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)化機(jī)型為ZL22型濾棒成型機(jī)組。KDF2（ZL22）機(jī)組包括3臺(tái)單機(jī)：AF2（YL12）開松機(jī)、KDF2（YL22）成型機(jī)和HCF80（YJ35）裝盤機(jī)，額定生產(chǎn)能力為400 m/ min，是國(guó)產(chǎn)中速醋纖濾棒成型機(jī)組。

AF-KDF2濾棒成型機(jī)組的氣壓系統(tǒng)包括了AF2供氣系統(tǒng)和KDF2供氣系統(tǒng)。AF2供氣系統(tǒng)包括控制各用氣點(diǎn)動(dòng)作的高壓壓縮空氣系統(tǒng)和保證AF2空氣開松器的低壓壓縮空氣系統(tǒng)；KDF2供氣系統(tǒng)包括高壓供氣系統(tǒng)、低壓氣源和負(fù)壓氣源。AF-KDF2濾棒成型機(jī)組經(jīng)過(guò)十幾年的使用，設(shè)備設(shè)計(jì)上的不足逐漸顯露，雖然設(shè)備的很多部分經(jīng)過(guò)多次改造，但是在氣壓系統(tǒng)上還是保持著原來(lái)的模式，有些氣路已經(jīng)不再使用了，而有些氣路卻是后面補(bǔ)充的，這就造成了氣動(dòng)系統(tǒng)雜亂無(wú)章，給設(shè)備日常生產(chǎn)、維護(hù)與管理帶來(lái)不便，對(duì)生產(chǎn)造成較大影響。本文針對(duì)AF-KDF2濾棒成型機(jī)組的氣動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足機(jī)器生產(chǎn)需要、故障維修費(fèi)用和維修時(shí)間逐年增加等問(wèn)題，找出原因，采取相應(yīng)的對(duì)策。

1 問(wèn)題分析

（1）AF2 開松器采用的是低壓壓縮空氣，是通過(guò)交流電機(jī)帶動(dòng)旁通式鼓風(fēng)機(jī)為開松器輸送絲束開松的氣壓。低壓壓縮空氣由軟管引入分配箱后，再通過(guò)3根軟管分別引入到第一、第二、第三級(jí)空氣開松器的窄槽風(fēng)口處將絲束開松展開。查詢AF-KDF2濾棒成型機(jī)組AF2開松部分近4個(gè)月的維修記錄，發(fā)現(xiàn)AF2開松故障主要發(fā)生在AF2旁通式鼓風(fēng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)部位，具體維修情況見表1。因此， AF2旁通式鼓風(fēng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障是氣壓系統(tǒng)發(fā)生故障的主要原因。

表1 AF2開松故障統(tǒng)計(jì)情況

（2）通過(guò)一整天連續(xù)不斷地測(cè)量各機(jī)臺(tái)的溫度（表2），發(fā)現(xiàn)其實(shí)際溫度均未超過(guò)其最高溫度40 ℃，因此設(shè)備的溫度并非設(shè)備氣壓系統(tǒng)故障的要因。

（3）檢查管道壓縮空氣質(zhì)量。通過(guò)對(duì)每臺(tái)設(shè)備的壓縮空氣的含水量進(jìn)行空壓露點(diǎn)監(jiān)測(cè)，結(jié)果見表3。選擇7月10日2#機(jī)組的含水量進(jìn)行計(jì)算。壓縮空氣含水量（即質(zhì)量濃度）為11 g/m3，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下空氣的質(zhì)量濃度為29×1 000/22.4=1 294 g/m3，則壓縮空氣中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11/1 294≈0.8%＜2.5%。因此，壓縮空氣含水量符合設(shè)備生產(chǎn)要求，即含油量不大于0.1%，含水量不大于2.5%。

表2 機(jī)組設(shè)備實(shí)際運(yùn)行溫度記錄表 ℃

2 制定對(duì)策

根據(jù)上述故障要因分析，提出對(duì)策方案，如表4所示。

根據(jù)AF2旁通式鼓風(fēng)機(jī)故障率高的要因，由表4可知，選擇方案二，即采用中央壓縮空氣供給的對(duì)策，以實(shí)現(xiàn)取消鼓風(fēng)機(jī)供氣，將AF2開松機(jī)的故障維修時(shí)間降低90%，即將維修時(shí)間從75 min/月降低至7.5 min/月的目標(biāo)。

表3 AF-KDF2濾棒成型機(jī)組壓縮空氣含水量實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表

表4 不同AF2開松供氣方案的選擇

3 方案的實(shí)施

3.1 氣壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了解決AF2鼓風(fēng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)故障率高的問(wèn)題，我們采用中央空氣供給的對(duì)策。根據(jù)設(shè)備使用情況，整理出以下幾點(diǎn)要求：（1）原有的開松氣源壓力為1.6×104Pa，壓縮空氣流量約為250 L/min，而中央供氣的氣源壓力為5.5×105Pa，因此我們需要配合選取合適的調(diào)壓閥；（2）壓縮空氣直接作用在絲束上，我們需要對(duì)壓縮空氣進(jìn)行過(guò)濾，故需選用過(guò)濾器；（3）管道管徑的大小能否滿足流量的要求；（4）當(dāng)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候，開松器的氣源才導(dǎo)通，因此，需要添加一個(gè)電磁換向閥，控制壓縮空氣的開關(guān)。設(shè)計(jì)出來(lái)的氣路圖如圖1所示。

圖1 開松氣壓設(shè)計(jì)圖

3.2 器件的選型

（1）減壓閥的選用

在氣壓元件的選擇上，只要能夠滿足開松所需的壓力和空氣流量即可。利用公司質(zhì)管部已有的風(fēng)速測(cè)速計(jì)，測(cè)量開松器出口處的風(fēng)速，只要能夠保證設(shè)備改造前后的各個(gè)開松器出口風(fēng)速大致不變，絲束的開松質(zhì)量就能得到保證。為了保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，根據(jù)開松器出風(fēng)口的形狀，選取a、b、c三個(gè)出口位置（見圖2）進(jìn)行測(cè)量。改進(jìn)前開松器出口風(fēng)速見表5。

圖2 開松器風(fēng)速測(cè)試點(diǎn)

表5 KDF2設(shè)備開松器出口風(fēng)速

由表5可見，在設(shè)備穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)，不同設(shè)備的各個(gè)開松器出口風(fēng)速差別不大，選用3#設(shè)備作參考。根據(jù)原來(lái)AF2 鼓風(fēng)機(jī)的壓力為1.6×104Pa，壓縮空氣流量約為250 L/min，初選帶過(guò)濾的減壓閥AW4000進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。AW4000使用參數(shù)為：調(diào)壓范圍0.05 ～0.7 MPa，過(guò)濾等級(jí)5 μm，氣接口G1/2，標(biāo)準(zhǔn)額定流量4 000 L/min。

將管道連接好，調(diào)節(jié)減壓閥，當(dāng)?shù)谝婚_松器出口位置b風(fēng)速達(dá)到3#機(jī)參考值25 m/s、減壓閥壓力為0.27 MPa時(shí)，測(cè)得各開松器風(fēng)速見表6。當(dāng)減壓閥壓力為0.65 MPa時(shí)，各開松器風(fēng)速見表7。

表6 壓力為0.27 MPa時(shí)各開松器風(fēng)速

表7 壓力為0.65 MPa時(shí)各開松器風(fēng)速

綜上所述，選用帶過(guò)濾的減壓閥AW4000是合適的。

（2）電磁閥的選用

根據(jù)管徑和安裝電壓，我們選擇常閉二位二通直動(dòng)電磁閥，型號(hào)為PU220-06。安裝電路如圖3所示。

圖3 電磁閥安裝電路圖

3.3 安裝設(shè)計(jì)

（1）為了減少占地面積，使得擺放更加合理大方，我們對(duì)氣動(dòng)元件擺放位置進(jìn)行了設(shè)計(jì)，如圖4所示。

（2）根據(jù)氣動(dòng)元件的大小選擇框架的長(zhǎng)和寬為1 210 mm和450 mm。

（3）安裝氣動(dòng)元件，對(duì)電磁閥重新布線、接線并完成調(diào)試，并對(duì)每個(gè)氣管接頭進(jìn)行標(biāo)示，方便目視化管理。改造后的設(shè)備圖如圖5、圖6所示。

將氣動(dòng)元件安裝在設(shè)備外面，設(shè)備的內(nèi)空間變得簡(jiǎn)潔寬敞，使得拆裝和調(diào)試變得方便，維修的工作量大大減少。另外，給每個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的管道都做上標(biāo)志，便于目視化管理，氣壓的調(diào)節(jié)也更加清晰、安全。

圖4 氣動(dòng)元件擺放設(shè)計(jì)

圖5 設(shè)備改造前后對(duì)比圖

圖6 成果圖

4 效益估算

針對(duì)氣壓系統(tǒng)的改造，進(jìn)行效益估算：（1）對(duì)氣壓大小進(jìn)行點(diǎn)檢時(shí)，不需要在運(yùn)行時(shí)打開防護(hù)罩，可大大減少設(shè)備安全隱患。（2）氣路的改造成功和目視化管理的應(yīng)用，使得設(shè)備操作起來(lái)更加得心應(yīng)手，AF-KDF2濾棒成型機(jī)組的維修更加簡(jiǎn)單，減少了維修人員的工作量。（3）系統(tǒng)改造后，機(jī)組的故障總停機(jī)時(shí)間將比原來(lái)每月減少約200 min。如果設(shè)備按380 m/min速度生產(chǎn)，每月將可以多生產(chǎn)76 000 m的濾棒，無(wú)形中提高了車間的生產(chǎn)能力。（4）濾棒的吸阻將更加穩(wěn)定，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的提高提供了有力的保證。

5 結(jié)束語(yǔ)

不論從外觀設(shè)計(jì)還是實(shí)際使用效果來(lái)看，該設(shè)備改造后的氣壓系統(tǒng)比改造前有了很大的改善，但是仍有需要提高的地方，比如老化器件等的修復(fù)和使用等，以后我們將作進(jìn)一步的研究。

［1］ 李培珍，尹玉亮，顧總磊.氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用及其元件發(fā)展趨勢(shì)［J］.科技資訊，2007（19）：28.

［2］ 張宏友.液壓與氣動(dòng)技術(shù)［M］.大連：大連理工大學(xué)出版社，2008：210-218.

［3］ 雷天覺.新編液壓工程手冊(cè)［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社，1998：2-87.

［4］ 趙彤.氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展及在新領(lǐng)域中的應(yīng)用［J］.液壓氣動(dòng)與密封，2004（2）：1-5.

［5］ 吳劍.氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能的重要性［J］.江西能源，2004（1）：49-50.

［6］ 吳振順.氣壓傳動(dòng)及控制［M］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003：150-171.

【責(zé)任編輯 黃艷芹】

Improvement of KDF2 Pneumatic System

SU Xiaoyan, YU Yubo, ZHUO Liyun
（School of Mechanical-electronic and Automobile Engineering, Xiamen Huatian International Vocation Institute, Xiamen 361000, China).

In view of the AF-KDF2 filter rod forming pressure system equipment aging, system desultory design layout and the problems for equipment daily production and maintenance, this thesis first identified the reasons on the record of the equipment daily production efficiency and equipment daily maintenance, then worked out the best solution from the gas source, equipment and working environment of the pneumatic system. In practice, the speed of the transformed system was obviously improved, the maintenance times were reduced, meeting the needs of the enterprise.

filter rod forming machine； equipment maintenance； pneumatic system； modification； installation design

TH182

A

2095-7726（2015）03-0040-05

2014-10-12

蘇小燕（1985-），女，福建廈門人，講師，碩士研究生，研究方向：機(jī)械工程及自動(dòng)化。