普云偉 方瑞萍 肖智斌 吳昌潤 朱 娜

（紅云紅河煙草（集團）有限責(zé)任公司會澤卷煙廠，云南 會澤 654200）

0 引言

煙草制絲過程中會產(chǎn)生大量高溫、高濕、有異味的廢氣，這些廢氣的釋放不僅會對周圍環(huán)境造成污染，還會造成能源浪費[1]。這部分廢氣的主要成分是芳香烴、烷烴和酚類等有機物，在排入大氣前需要經(jīng)過除塵除異味和排潮除異味處理，目前使用最多的排潮除異味系統(tǒng)由增配風(fēng)機和低溫等離子除異味機組成，含水汽和雜質(zhì)的氣體由增配風(fēng)機送入除異味機，經(jīng)過低溫等離子反應(yīng)將有害成分凈化，轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)。增配風(fēng)機是排潮除異味系統(tǒng)的中段增壓設(shè)備，其作用是對各工藝主機排潮管內(nèi)的廢氣進行增壓，使各管路內(nèi)的廢氣能順利進入靜壓箱及后段的高壓等離子發(fā)生器[2]。近年來，圍繞節(jié)能降耗，對煙草異味處理系統(tǒng)控制方式改進與優(yōu)化的研究較多[3-5]，但對設(shè)備缺陷改進的研究較少。該文對某卷煙廠制絲線異味處理系統(tǒng)增配風(fēng)機的聯(lián)接方式進行改進研究，從根本上解決了電機頻繁燒毀的問題。

1 增配風(fēng)機概況

異味處理系統(tǒng)增配風(fēng)機的啟動與停止由主機設(shè)備控制，一經(jīng)運行起來，就按設(shè)定頻率運行直至制絲主機設(shè)備停止運行。相應(yīng)的變頻器控制相應(yīng)的電機進行轉(zhuǎn)動，電機通過機械傳動帶動葉輪轉(zhuǎn)動，廢氣由風(fēng)機送入異味處理靜壓箱。當(dāng)相應(yīng)增配風(fēng)機出現(xiàn)故障停止運行時，監(jiān)控系統(tǒng)將會出現(xiàn)相應(yīng)報警信息。一旦增配風(fēng)機出現(xiàn)報警停止運行，由于連鎖控制的原因，相應(yīng)的主機設(shè)備也會隨之停止運行，導(dǎo)致停機斷料，影響生產(chǎn)的連續(xù)性。據(jù)統(tǒng)計，增配風(fēng)機發(fā)生故障的次數(shù)見表1，經(jīng)過8各月的跟蹤觀察，平均故障次數(shù)為3.5次，遠(yuǎn)高于車間所要求的故障頻次，因此有必要對風(fēng)機燒毀問題進行研究。

表1 改進前增配風(fēng)機故障次數(shù)統(tǒng)計

2 增配風(fēng)機燒毀的原因

為找到增配風(fēng)機燒毀的根本原因，該文從電機工作環(huán)境、電機運行負(fù)載、缺相運行、電機結(jié)構(gòu)等方面進行深入分析。首先對環(huán)境溫度進行測試驗證，增配風(fēng)機房的環(huán)境溫度一般在21℃～26℃，均低于增配風(fēng)機電機的額定環(huán)境溫度40℃，環(huán)境濕度為58%～63%RH，符合要求。其次經(jīng)過逐一分析，法蘭與輸出軸密封性能極差，電機與葉輪存在串氣，導(dǎo)致廢氣流竄到電機內(nèi)部，使電機受潮，這是造成電機燒毀的根本原因。該研究針對電機與葉輪存在的串氣現(xiàn)象，對風(fēng)機與電機的聯(lián)接方式進行了改進，使電機免受受潮影響而燒毀。

3 電機與葉輪聯(lián)接方式的選擇

電機與葉輪的聯(lián)接方式有兩種：盤式聯(lián)軸器聯(lián)接和傳動軸聯(lián)接，為了找到更合適的改進方法，該文從改造費用、改造耗時、難易程度三方面進行對比分析，見表2。

表2 聯(lián)接方式的對比

通過分析比較，采用傳動軸聯(lián)接較為經(jīng)濟，便于安裝，運行平穩(wěn)性較好，所以采取傳動軸聯(lián)接。

4 電機與葉輪聯(lián)接方式的改進實施

4.1 確定加工件材質(zhì)

增配風(fēng)機內(nèi)流動介質(zhì)為各烘絲機、回潮機及加香加料機產(chǎn)生的各類工藝廢氣，該類廢氣不僅含有大量水分，還具有一定的腐蝕性。為保證電機支座及傳動軸滿足實際工況需要，小組成員綜合以上因素，提出45#鋼、40Gr不銹鋼及QT400-15球墨鑄鐵三種備選材質(zhì)。綜合考慮以上三種材料的耐腐蝕性、力學(xué)性能、可加工性以及經(jīng)濟性，40Gr不銹鋼的綜合力學(xué)性能好，最終選擇40Gr不銹鋼為電機支座及傳動軸的加工材料。

4.2 確定設(shè)計尺寸

拆卸增配風(fēng)機，對電機支座及傳動軸加工過程中涉及的相關(guān)尺寸進行測量，實測內(nèi)容及參數(shù)見表3，然后根據(jù)測量尺寸進行加工制作。

表3 實測參數(shù)表

4.3 三維實體建模，裝配干涉檢查

根據(jù)之前實測所獲得的相關(guān)尺寸參數(shù)，運用SolidWorks對傳動軸及電機支座進行實體建模，如圖1、圖2所示。

圖1 傳動軸實體模型

圖2 電機支座實體模型

通過模擬裝配可知所設(shè)計的傳動軸滿足風(fēng)機與電機的裝配要求。在SolidWorks界面中，單擊“裝配體”工具欄中的“干涉檢查”按鈕，或者選擇“工具”/“干涉檢查”菜單命令，在“屬性管理器”中彈出“干涉檢查”屬性管理器，設(shè)置裝配體干涉檢查屬性。在“所選零部件”選項組中，系統(tǒng)默認(rèn)選擇整個裝配體為檢查對象，在“選項”選項組中，選中“使用干涉零件透明”復(fù)選框，在“非干涉零部件”選項組中，選中“使用當(dāng)前項”復(fù)選框，如圖3所示。結(jié)果表明，各部件裝配無干涉，相關(guān)設(shè)計尺寸滿足模擬裝配要求。

圖3 增配風(fēng)機干涉檢查

4.4 繪制加工圖

根據(jù)Solidworks相關(guān)設(shè)計尺寸，應(yīng)用AutoCAD繪制傳動軸及電機支座的二維加工圖紙。

4.4.1 傳動軸二維加工圖

根據(jù)現(xiàn)場測量尺寸，設(shè)計聯(lián)接軸的總長度為165mm，輸出端長度為76mm，軸兩端外徑分別為70mm和38mm，如圖4所示。

圖4 傳動軸二維加工圖

4.4.2 電機支座二維加工圖

根據(jù)實際測量數(shù)據(jù)，設(shè)計電機支座的高度為120mm，上下底座直徑分別為350mm和300mm，上下底座上分別設(shè)計四個螺孔，用于螺栓與地面、電機的安裝固定，電機支座二維加工圖如圖5所示。

圖5 電機支座二維加工圖

4.5 傳動軸加工制作

根據(jù)加工圖紙制作傳動聯(lián)接軸及電機支座。傳動軸是旋轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑，由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及相應(yīng)的端面組成，加工過程中須注意表面粗糙度、位置精度、幾何形狀精度和尺寸精度。根據(jù)實際加工尺寸，毛坯采用棒料，先車端面，然后鉆中心孔，再用頂尖支承候車削外圓，有利于安裝的牢固性，并能保證較好的同軸度。

4.6 現(xiàn)場安裝、調(diào)試

進行現(xiàn)場安裝、調(diào)試，確保各部位聯(lián)接緊固、有效，電機接線正確。單機運行工況較好，無明顯異響及振動?，F(xiàn)場安裝好的裝置如圖6所示。

圖6 配風(fēng)機傳動軸安裝實物圖

5 效果檢查

該文連續(xù)五天對改進的增配風(fēng)機工作電流進行了測量和跟蹤，結(jié)果見表4。

表4 工作電流效果跟蹤統(tǒng)計

測量結(jié)果表明，增配風(fēng)機實際電流已降至工作電流以下，且電機異常振動情況已完全消除，干燥槽電機輸入電流降至額定電流以下，且電機表面溫度大幅下降，干燥槽電機過載次數(shù)為0次，干燥槽系統(tǒng)故障合計0次，實施效果明顯。

經(jīng)過6個月的驗證，故障次數(shù)統(tǒng)計阿金表5，9臺增配風(fēng)機的月平均故障次數(shù)為0.33次/月。

表5 5月—10月增配風(fēng)機故障次數(shù)統(tǒng)計

對發(fā)生故障的原因進行分析，結(jié)果見表6。

表6 5月—10月增配風(fēng)機故障情況調(diào)查（次）

通過分析，產(chǎn)生的故障要么是由風(fēng)機引起，要么是由信號引起，電機燒毀導(dǎo)致的故障情況已完全解決，采用傳動軸聯(lián)接的方式能夠有效防止水汽和雜質(zhì)進入電機內(nèi)部。

6 結(jié)語

異味處理系統(tǒng)在卷煙制絲生產(chǎn)過程中具有重要作用，增配風(fēng)機在異味處理系統(tǒng)中提供傳輸動能，其工作性能的好壞會直接影響制絲整個生產(chǎn)線。該研究分析了增配風(fēng)機電機頻繁燒毀的根本原因，制定了解決方案，進行了對策實施。效果驗證表明，將風(fēng)機與葉輪的聯(lián)接方式改為傳動軸聯(lián)接，能夠有效解決“串氣”問題，防止水汽和雜質(zhì)進入電機內(nèi)部，可延長電機壽命，降低故障頻率，確保制絲線的平穩(wěn)、連續(xù)運行。該種聯(lián)接裝置具有一定的創(chuàng)新性，并獲得了國家專利局認(rèn)可[6]，在行業(yè)內(nèi)外都具有較好的推廣應(yīng)用價值。