王 杉，倪文躍

（海洋石油富島有限公司，海南東方 572600）

0 引言

海洋石油富島有限公司化肥一部成品裝置于1996 年12 月建成投產(chǎn)，裝置共有6 條包裝生產(chǎn)線（五開一備），每條包裝生產(chǎn)線有兩套縫包機(jī)組（由兩臺(tái)工業(yè)縫紉機(jī)和兩臺(tái)折邊機(jī)組成，即雙機(jī)頭機(jī)組）。意大利FISCHBEIN 制造的MOD.90/10000 型縫包機(jī)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開停，并裝有電磁閥驅(qū)動(dòng)的線鏈切割器?？p包機(jī)的控制采用傳統(tǒng)的繼電器控制回路，觸點(diǎn)多、可靠性差。在投產(chǎn)運(yùn)行過程中，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)暴露出不少問題，如人工勞動(dòng)強(qiáng)度增大、工藝指標(biāo)消耗增加、維修費(fèi)用和易損件消耗大等，影響了包裝產(chǎn)品質(zhì)量控制，需要進(jìn)行必要的相關(guān)技術(shù)改造，以進(jìn)一步提高包裝工作效率。

1 FISCHBEIN 縫包機(jī)組存在的問題及分析

1.1 剪切線機(jī)構(gòu)故障頻繁

FISCHBEIN 縫包機(jī)采用三角皮帶實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)，操作方便，包裝作業(yè)原設(shè)計(jì)每條生產(chǎn)線有兩臺(tái)縫包機(jī)交替使用，縫包機(jī)的運(yùn)行生產(chǎn)中常出現(xiàn)斷針、跳線等故障頻繁，影響產(chǎn)品包裝質(zhì)量及包裝效率。外國(guó)專家來調(diào)試處理后情況雖然有所好轉(zhuǎn)，但不能確保縫包機(jī)長(zhǎng)周期正常包裝作業(yè)。因剪切線機(jī)構(gòu)故障陸續(xù)損壞后，改為人工控制完成割線作業(yè)，工作強(qiáng)度增加，線消耗等波動(dòng)較大。

表1 FISCHBEIN 縫包機(jī)性能參數(shù)

1.2 連接固定件定位不牢、經(jīng)常斷裂

由于預(yù)先將工業(yè)縫紉機(jī)固定在一塊鋼板上，而此塊鋼板上是設(shè)有3 個(gè)與工業(yè)縫紉機(jī)固定連接定位孔和3 個(gè)與支承架定位連接的定位銷孔（圖1）。再由3 根插銷軸與支承架定位連接，其中在鋼板一側(cè)兩個(gè)定位銷支承點(diǎn)是可轉(zhuǎn)動(dòng)的，便于處理縫紉機(jī)故障。這樣是利于縫紉機(jī)的穿線、更換三角皮帶和拆下檢修等的問題，但是固定件定位不牢、振動(dòng)較大，導(dǎo)致支承架經(jīng)常斷裂、插銷軸與孔磨損、經(jīng)常頻繁跳針或斷線等故障。

圖1 改造后的連接固定件

1.3 折邊機(jī)故障頻繁、三角皮帶磨損快

編織袋動(dòng)力輸送部分故障不斷，尿素包裝時(shí)袋子上封口折邊經(jīng)常折皺，不能確保上封口合格率。為了方便處理檢修和更換三角皮帶等故障，而設(shè)計(jì)將電機(jī)預(yù)先固定在一塊可調(diào)整并有手柄的鋼盤上，而非定位固定。因此固定不牢、振動(dòng)較大，電機(jī)和縫包機(jī)的皮帶輪之間中心距也比較近，三角皮帶容易發(fā)熱、磨損較快，正常情況下是用3 d 左右，在磨損較快的情況下使用時(shí)間甚至不足1 d。

1.4 操作控制系統(tǒng)落后

正常連續(xù)包裝作業(yè)的情況下，操作人員啟動(dòng)板式輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)，工業(yè)縫紉機(jī)和折邊器同時(shí)啟動(dòng)運(yùn)行?？墒?，在沒有袋子折邊和封口的情況下，該機(jī)組仍是運(yùn)行空轉(zhuǎn)而要靠操作人員操作啟動(dòng)按鈕來控制這些動(dòng)作。因此在日常工作中要頻繁執(zhí)行這一動(dòng)作才能控制好線的消耗、降低成本，但卻提高了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和操作難度，導(dǎo)致包裝袋上封口合格率下降、維修工作量增加。

2 改進(jìn)措施及效果

2.1 整體更新改造為NEWLONG 縫包機(jī)

國(guó)內(nèi)同類型大氮肥NEWLONG（DS-9C）縫包機(jī)具有速度快、運(yùn)動(dòng)可靠性好的特點(diǎn)，用其整體替換FISCHBEIN 縫包機(jī)，徹底改變縫包機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性差、機(jī)件易磨損、噪聲大等缺點(diǎn)。NEWLONG（DS-9C）縫包機(jī)采用低傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，耐磨損，可靠性強(qiáng)，重量輕，絕緣性能好，結(jié)構(gòu)緊湊合理等特點(diǎn)，能減輕工人長(zhǎng)時(shí)間使用的勞動(dòng)強(qiáng)度，壓緊力可調(diào)，在縫制不同物時(shí)，調(diào)整壓力大小，以達(dá)到提升工作效率，延長(zhǎng)零部件使用壽命，自動(dòng)剪線，在縫畢時(shí)無(wú)需人工剪線，只需將尾線引入線槽即可。經(jīng)過調(diào)研論證，2001 年整體更新改造為日本NEWLONG（紐朗）DS-9C 型袋口縫紉機(jī)，與現(xiàn)有折邊機(jī)配套改造，安裝單機(jī)頭，該機(jī)型適用于各種包裝袋子，與高速裝袋生產(chǎn)線接合使用較為理想，可使板式輸送機(jī)的速度達(dá)到25 m/min。采用內(nèi)置油槽潤(rùn)滑系統(tǒng)，不僅延長(zhǎng)了部件的使用壽命，同時(shí)也降低了維修成本。

經(jīng)運(yùn)行檢驗(yàn)與考核，F(xiàn)ISCHBEIN 縫包機(jī)改造為NEWLONG縫包機(jī)后，縫包機(jī)組故障率低，工作效率高，包裝生產(chǎn)線的連續(xù)作業(yè)運(yùn)行穩(wěn)定。維護(hù)保養(yǎng)工作也較方便，大大減少操作人員的工作強(qiáng)度，線、袋消耗等工藝指標(biāo)較為穩(wěn)定。

表2 日本NEWLONG（紐朗）DS-9C 型袋口縫紉機(jī)參數(shù)

2.2 連接固定件改造

為了減小該設(shè)備的振動(dòng)，在與該設(shè)備固定連接鋼板另一面加焊一個(gè)螺母M16（圖1），通過一根帶彈簧墊圈的螺栓M16×60 mm和一塊中間鉆有一孔Φ17 mm 和厚為15 mm 的鋼板將該設(shè)備固定鎖緊靠著支承吊架上，也起到一定作用。更新改造后的工業(yè)縫紉機(jī)是預(yù)先牢牢地定位固定在支承吊架上，再把三角皮與其驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過皮帶輪連接，適當(dāng)調(diào)整并固定牢驅(qū)動(dòng)電機(jī)（其固定位置已設(shè)計(jì)有一定的調(diào)整范圍），使三角皮帶張緊適度即可。

經(jīng)運(yùn)行檢驗(yàn)與考核，該機(jī)組振動(dòng)就較小，跳針、斷線等故障也大大減少，提高工作效率，保障上封口合格率和產(chǎn)品質(zhì)量。

2.3 折邊機(jī)改造

（1）對(duì)原有折邊機(jī)連接件進(jìn)行改造，徹底解決連接件振動(dòng)大、斷裂等結(jié)構(gòu)性問題。切割原有卷邊機(jī)連接件，用Φ75 mm 的兩根碳鋼管和δ=5 mm 的鋼板，與原有卷邊機(jī)左右導(dǎo)板等連接，并設(shè)有加強(qiáng)筋，防止振動(dòng)。

（2）拆除原有折邊機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置（電機(jī)、三角皮帶、皮帶輪、減速機(jī)構(gòu)、傳送皮帶和傳送主從動(dòng)輪等），現(xiàn)編織袋主要靠人工用手扶正后順跟著由板式輸送機(jī)與縫包機(jī)進(jìn)行傳送（圖2～圖3）。只要夾袋器卸下袋子保持有足夠距離（被封口的袋子不能有重疊現(xiàn)象，剪切線機(jī)構(gòu)自動(dòng)剪切線兩頭約各留有4～5 cm 線頭即可），調(diào)整板式輸送機(jī)與縫包機(jī)至二者速度同步，就能達(dá)到卷邊封口順暢自如，也便于自身調(diào)整操作和拆卸移開處理工業(yè)縫紉機(jī)的相關(guān)故障。

圖2 改造前的折邊機(jī)

圖3 改造后的折邊機(jī)

表3 改造設(shè)備使用材料

經(jīng)運(yùn)行檢驗(yàn)與考核，折邊機(jī)改造后效果明顯：①解決了原有折邊機(jī)連接件振動(dòng)大、易斷裂或松動(dòng)等故障，實(shí)現(xiàn)“零檢修”成本；②解決原有折邊機(jī)尿素包裝時(shí)袋子上封口折皺的產(chǎn)品質(zhì)量問題；③改造后的折邊機(jī)操作簡(jiǎn)易、輕松、流暢，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度；④無(wú)需電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，杜絕自身產(chǎn)生振動(dòng)所引起的后患，也降低生產(chǎn)成本；⑤電機(jī)和縫包機(jī)的皮帶輪之間中心距比舊的機(jī)組增加了1 倍，因此，改造后的三角皮帶發(fā)熱磨損較少，正常情況下可使用1 年左右，延長(zhǎng)使用壽命；⑥本技改方案采用的設(shè)備、鋼材全部為原有設(shè)備和積壓庫(kù)存物資，本次技改易加工實(shí)施，費(fèi)用極少，成本較低。

2.4 操作控制系統(tǒng)改造

基于操作控制系統(tǒng)工人操作強(qiáng)度大、包裝線、袋消耗大、包裝袋上封口合格率低的缺陷，對(duì)縫包機(jī)及控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，采用PLC（可編程控制器）對(duì)縫包過程進(jìn)行自動(dòng)控制。

2.4.1 FXon 系列可編程控制器簡(jiǎn)介

三菱公司生產(chǎn)的FXon 系列PLC 是一種適用于機(jī)械設(shè)備的邏輯控制器，具有可靠性高、編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單、易操作等特點(diǎn)。該系列PLC 分為基本單元和擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊兩類，基本單元即可獨(dú)立使用，也可將基本單元與擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊組合使用。此次改造采用的是三菱FX2n.14MR 型PLC，有32 點(diǎn)輸入、32點(diǎn)輸出，輸出形式為繼電器型，每點(diǎn)電流2 A，接大功率負(fù)載，掛接電機(jī)的部分均使用了中間接觸器。三菱公司生產(chǎn)的中間繼電器，其觸點(diǎn)壽命在百萬(wàn)次以上，完全能滿足生產(chǎn)的需要。

2.4.2 控制系統(tǒng)的組成

控制系統(tǒng)改造后，縫包機(jī)的啟動(dòng)和切線由光電開關(guān)來控制，縫包電機(jī)由變頻器進(jìn)行調(diào)速。改造后縫包機(jī)組的工作流程：V-0511 輸出帶式輸送機(jī)運(yùn)行后，現(xiàn)場(chǎng)開/停車開關(guān)打到開位置，V-0505 倒袋帶式輸送機(jī)運(yùn)行；啟動(dòng)縫包按鈕，BC-1741 板式輸送機(jī)運(yùn)行，折邊機(jī)引入縫包機(jī)；包裝袋經(jīng)皮帶觸發(fā)第一道光電開關(guān)感應(yīng)后，經(jīng)PLC 計(jì)算輸出，控制縫包機(jī)啟動(dòng)；當(dāng)包裝袋后端離開切線開關(guān)后觸發(fā)第二道光電感應(yīng)開關(guān)，經(jīng)PLC 計(jì)算輸出，控制縫包機(jī)停止工作，并控制電磁閥驅(qū)動(dòng)切線氣缸，帶動(dòng)切刀將線鏈切斷，然后收回切刀，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

2.4.3 程序設(shè)計(jì)

（1）依據(jù)縫包機(jī)組的工作流程確定編寫程序，其中，M 為控制器內(nèi)部輔助繼電器、T 為定時(shí)器、K 為定時(shí)器的設(shè)定時(shí)間。包裝袋由BC-1741 板式輸送機(jī)傳送，經(jīng)折邊前端進(jìn)入縫包機(jī)后，縫包開關(guān)X001 動(dòng)作，縫包機(jī)啟動(dòng)信號(hào)Y001 有輸出，縫包機(jī)開始工作。當(dāng)包裝袋后端離開切線開關(guān)X002 時(shí)，縫包機(jī)停止工作，同時(shí)信號(hào)下降沿微分輸出觸發(fā)Ml，Ml 動(dòng)作設(shè)置MIO，定時(shí)器TIO 動(dòng)作。0.2 s 后，切線信號(hào)Y000 有輸出，電磁閥線圈勵(lì)磁，驅(qū)動(dòng)切線氣缸帶動(dòng)切刀將線鏈切斷。0.2 s 后Y000 被復(fù)位，切刀收回，完成切線過程。

（2）增加光電感應(yīng)開關(guān)，以壓縮空氣為動(dòng)力控制執(zhí)行割線。光電感應(yīng)開關(guān)操作控制系統(tǒng)由接近開關(guān)感應(yīng)到尿素包后自動(dòng)控制啟動(dòng)工業(yè)縫紉機(jī)運(yùn)行封口。在沒有袋子折邊封口的情況下，該設(shè)備由接近開關(guān)感應(yīng)到?jīng)]有尿素包后自動(dòng)控制停下來。

（3）經(jīng)運(yùn)行檢驗(yàn)與考核，操作控制系統(tǒng)改造后效果明顯：縮減設(shè)備的空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，減少各種消耗，降低成本，提高上封口合格率，也降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，體現(xiàn)出PLC 在過程自動(dòng)控制上的可靠性。

3 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過實(shí)踐證明，技改后此機(jī)組更加合理實(shí)用，操作輕便，可靠性和穩(wěn)定性高，適應(yīng)連續(xù)大量包裝生產(chǎn)運(yùn)行操作，既解決了包裝機(jī)組存在的缺陷，也保證和提高了尿素產(chǎn)品包裝質(zhì)量。設(shè)備故障率降低，維護(hù)費(fèi)用減少，給企業(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)效果明顯。