劉興輝

（廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司湛江卷煙廠 廣東湛江524033）

卷煙卷接機(jī)是煙草行業(yè)的重要設(shè)備之一，降低能耗是卷煙企業(yè)的競爭要點(diǎn)，是創(chuàng)建優(yōu)秀卷煙工廠的硬條件。為了全面貫徹落實(shí)湛江卷煙廠節(jié)能降耗的工作要求和部署，著力降低生產(chǎn)運(yùn)營成本，保持負(fù)壓供應(yīng)值在生產(chǎn)過程中的穩(wěn)定性，減少負(fù)壓因空載而泄漏造成的不必要的能源消耗，必須對(duì)負(fù)壓供應(yīng)的過程進(jìn)行有效的控制。

1 蜘蛛手機(jī)構(gòu)對(duì)煙支輸送及負(fù)壓供給原理

1.1 蜘蛛手機(jī)構(gòu)吸爪對(duì)煙支輸送原理

蜘蛛手機(jī)構(gòu)如圖1 所示，由抽吸槽、傳送臂、周轉(zhuǎn)輪系、回轉(zhuǎn)盤等組成。抽吸槽是利用負(fù)壓空氣吸住傳煙導(dǎo)軌上的煙支，輸送到接裝機(jī)進(jìn)煙鼓輪的承煙槽內(nèi)。負(fù)壓空氣是由中央集成負(fù)壓系統(tǒng)提供的。在吸氣塊作用區(qū)域，抽吸槽產(chǎn)生負(fù)壓吸力，保證抽吸槽吸住煙支傳送到接裝機(jī)進(jìn)煙鼓輪上，完成煙支輸送過程［1］。

圖1 煙支輸送原理圖

1.2 蜘蛛手機(jī)構(gòu)負(fù)壓供給原理

如圖2所示，負(fù)壓由中央集成負(fù)壓系統(tǒng)提供，經(jīng)管道連接在負(fù)壓吸風(fēng)環(huán)，外殼的氣流孔與齒套軸相通，手臂蓋和齒管組成負(fù)壓通道，負(fù)壓氣流經(jīng)外殼、齒套軸、手臂蓋、齒管、抽吸槽。抽吸槽吸附雙倍長煙支，抓取傳送至MAX進(jìn)煙輪上。

圖2 負(fù)壓供給系統(tǒng)圖

結(jié)合蜘蛛手機(jī)構(gòu)吸爪對(duì)煙支輸送原理及蜘蛛手機(jī)構(gòu)負(fù)壓通道可知，當(dāng)傳煙導(dǎo)軌上沒有煙支時(shí)，蜘蛛手八爪空載，負(fù)壓就處在完全泄漏狀態(tài)。

2 負(fù)壓供給系統(tǒng)能耗大及負(fù)壓值不穩(wěn)定性的原因分析

中央集成負(fù)壓系統(tǒng)連接到機(jī)臺(tái)只是由一個(gè)總開關(guān)控制開閉，當(dāng)總開關(guān)打開，設(shè)備不工作，負(fù)壓就一直在損耗，沒有得到控制。在設(shè)備帶料正常工作時(shí)，負(fù)壓損耗較小，但因設(shè)備在發(fā)生故障停機(jī)和維修人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修時(shí)，蜘蛛手機(jī)構(gòu)的工作負(fù)壓便因空載而完全處于泄漏狀態(tài)。由于負(fù)壓由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水環(huán)泵產(chǎn)生，負(fù)壓泄漏損耗增加了水環(huán)泵電動(dòng)機(jī)工作量，增加了耗電量。中央集成負(fù)壓系統(tǒng)提供的負(fù)壓總量是相對(duì)穩(wěn)定的，當(dāng)設(shè)備都在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，負(fù)壓泄漏少，故比較穩(wěn)定；當(dāng)有的設(shè)備停機(jī)時(shí)，蜘蛛手空載，完全處于泄漏狀態(tài)，負(fù)壓供給氣缸總量就減少，負(fù)壓值減小，造成其他機(jī)臺(tái)因負(fù)壓不穩(wěn)定，鼓輪交接煙支時(shí)會(huì)產(chǎn)生過掉煙支現(xiàn)象。故造成負(fù)壓系統(tǒng)能耗大及負(fù)壓值不穩(wěn)定的原因是負(fù)壓泄漏。因此，要對(duì)蜘蛛手機(jī)構(gòu)負(fù)壓進(jìn)行有效控制，減少負(fù)壓泄漏［2］。

3 對(duì)蜘蛛手機(jī)構(gòu)負(fù)壓供給裝置進(jìn)行改造

3.1 氣動(dòng)控制閥定義、分類及工作原理分析

氣動(dòng)控制閥是指在氣動(dòng)系統(tǒng)中控制氣流的壓力、流量和流動(dòng)方向，并保證氣動(dòng)執(zhí)行元件或機(jī)構(gòu)正常工作的氣動(dòng)元件。氣動(dòng)控制閥的結(jié)構(gòu)可分解成閥體（包含閥座和閥孔等）和閥芯兩部分，根據(jù)兩者的相對(duì)位置，有常閉型和常開型兩種。閥從結(jié)構(gòu)上可以分為截止式、滑柱式和滑板式3類。

截止式方向控制閥具有如下特點(diǎn)。（1）用很小的移動(dòng)量就可以使閥完全開啟，閥的流通能力強(qiáng)，便于設(shè)計(jì)成結(jié)構(gòu)緊湊的大口徑閥。（2）一般采用軟質(zhì)材料（如橡膠等）密封，當(dāng)閥門關(guān)閉后始終存在負(fù)壓，因此，密封性好，泄漏量小，無須借助彈簧也能關(guān)閉。

因?yàn)橹┲胧謾C(jī)構(gòu)負(fù)壓通道口徑比較大及設(shè)計(jì)需要，所以選用常閉型截止式方向控制閥。

常閉型截止式閥的結(jié)構(gòu)及特性：截止式閥的閥芯沿著閥座的軸向移動(dòng)，控制進(jìn)氣和排氣。圖3 所示為二通截止式閥的基本結(jié)構(gòu)。圖3（a）中，在閥的P 口輸入工作氣壓后，閥芯在彈簧和氣體壓力作用下緊壓在閥座上，壓縮空氣不能從A 口流出；圖3（b）中，為閥桿受到向下的作用力后，閥芯向下移動(dòng)，脫離閥座，壓縮空氣就能從P口流向A口輸出。這就是截止式閥的切換原理。

圖3 二通截止閥（常閉型）

為了使閥換向，必須對(duì)閥芯施加一定大小的軸向力，使其迅速移動(dòng)改變閥芯的位置。這種獲得軸向力的方式叫作換向閥的操作方式或控制方式，通?？煞譃闅鈮骸㈦姶?、人力和機(jī)械4種操作方式。氣壓操作方式的加壓控制是指施加在閥芯控制端的壓力逐漸升到一定值時(shí)，使閥芯迅速移動(dòng)換向的控制，閥芯沿著加壓方向移動(dòng)。

3.2 對(duì)蜘蛛手機(jī)構(gòu)負(fù)壓供給管道進(jìn)行改造

如圖4所示，在SE 蜘蛛手工作負(fù)壓供給管道的連接點(diǎn)增加一個(gè)氣動(dòng)控制閥，利用在閥島的SE第一電烙鐵的工作控制壓縮氣路，分接一條控制氣管來對(duì)氣動(dòng)控制閥進(jìn)行同步控制，使SE蜘蛛手工作負(fù)壓供給按需進(jìn)行同步精確開啟與關(guān)閉。在閥島的SE 第一電烙鐵壓縮氣路的閥門是常閉的，當(dāng)SE啟動(dòng)時(shí)，SE第一電烙鐵工作，閥門打開將壓縮空氣供給電烙鐵，同時(shí)，壓縮空氣推開氣動(dòng)控制閥的閥座，接通SE蜘蛛手工作負(fù)壓供給管道。當(dāng)SE第一電烙鐵不工作時(shí)，閥島的閥門關(guān)閉了壓縮空氣，氣動(dòng)控制閥就處于關(guān)閉狀態(tài)，中央集成負(fù)壓系統(tǒng)沒有提供SE 蜘蛛手工作負(fù)壓，故減少消耗負(fù)壓［3］。

圖4 負(fù)壓控制示意圖

3.3 負(fù)壓的工藝要求

壓力值由動(dòng)力車間集中控制室設(shè)定為壓力值-0.07～-0.06MPa。利用新方法對(duì)負(fù)壓進(jìn)行控制后，負(fù)壓的壓力值必須保持穩(wěn)定在該范圍。

4 改造后的效果

4.1 加裝氣動(dòng)控制閥后蜘蛛手工作負(fù)壓目標(biāo)的確認(rèn)

2011年9月11日，對(duì)實(shí)施改造后的設(shè)備試機(jī)生產(chǎn)，記錄數(shù)據(jù)。在9月11日至9月13日的負(fù)壓統(tǒng)計(jì)表中，看到方案實(shí)施后的負(fù)壓供應(yīng)系統(tǒng)滿足蜘蛛手機(jī)構(gòu)的負(fù)壓要求，具體如表1至表3所示。

表1 11日負(fù)壓壓力試驗(yàn)

表2 12日負(fù)壓壓力試驗(yàn)

表3 13日負(fù)壓壓力試驗(yàn)

4.2 結(jié)果

根據(jù)在生產(chǎn)中的實(shí)驗(yàn)，負(fù)壓供應(yīng)的壓力值能完全滿足了蜘蛛手機(jī)構(gòu)正常工作的工藝要求，且供應(yīng)負(fù)壓的壓力值相對(duì)保持穩(wěn)定，不影響其他生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)作，達(dá)到了生產(chǎn)工藝要求的預(yù)期目標(biāo)。

負(fù)壓供給系統(tǒng)氣路控制所需要的氣動(dòng)閥是利用車間淘汰其他舊設(shè)備拆下的“舊件”，不需要另外采購，故所需的改造花費(fèi)為F1=0；動(dòng)力車間水環(huán)泵電動(dòng)機(jī)的功率為75kW，按平均每班次每臺(tái)機(jī)停機(jī)15min 計(jì)算，每年可節(jié)約用電（也即是沒對(duì)負(fù)壓供應(yīng)控制前水環(huán)泵電動(dòng)機(jī)因機(jī)臺(tái)停機(jī)負(fù)壓泄漏的耗電量）0.25h/機(jī)×11機(jī)/班×2班次/d×220工作日/年×75kW×6/12=45 375kW·h，按照用電價(jià)格0.76 元/kW·h 計(jì)算，節(jié)約金額F2=45 375kW·h×0.76元/kW·h=34 485元/年，F(xiàn)=F2-F1=34 485-0=34 485 元，最后得出綜合經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到預(yù)期效果［4-6］。

5 結(jié)語

通過實(shí)施蜘蛛手負(fù)壓供給裝置改造新方法，于2011年7月投入生產(chǎn)至現(xiàn)在未發(fā)生過故障，負(fù)壓供應(yīng)值較穩(wěn)定。通過此次負(fù)壓裝置的改進(jìn)，從而減少負(fù)壓因空載而泄漏造成的不必要的能源消耗，保證了負(fù)壓的穩(wěn)定性，取得了良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，滿足了企業(yè)降能減耗的要求，做到以較少的投入解決了生產(chǎn)中存在的實(shí)際問題，提高了設(shè)備的有效作業(yè)率。