趙 斌，李 超，孫路芳

（紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司曲靖卷煙廠(chǎng)，云南曲靖 655001）

0 引言

目前，ZL29 型加香濾棒成型機(jī)生產(chǎn)加香濾棒時(shí)，主要采用甘油加香的方法來(lái)完成濾棒加香的工藝。其工作原理是把人工調(diào)制好的、混有香精的甘油加注到加香機(jī)，再由甘油加香機(jī)攪拌并輸送至成型機(jī)噴灑室內(nèi)的集合噴嘴，均勻噴灑到已充分開(kāi)松的絲束上，使卷制成型后的濾棒具有特定的香氣[1-4]。該甘油加香機(jī)故障會(huì)影響甘油噴灑，進(jìn)而影響加香濾棒硬度、重量、吸阻和香氣等工藝指標(biāo)，甚至出現(xiàn)干棒、膠孔等嚴(yán)重的A類(lèi)質(zhì)量缺陷。近年來(lái)，針對(duì)成型機(jī)甘油系統(tǒng)已有較多的研究。沈宗毅等[5]研制了一種快速更換甘油的裝置，解決了KDF2 型成型機(jī)快速更換普通甘油和加香甘油耗時(shí)耗力且存在浪費(fèi)等問(wèn)題；曹斐等[6]設(shè)計(jì)了一種甘油自動(dòng)供應(yīng)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控甘油系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，提升了濾棒的智能化生產(chǎn)水平；溫茂榮[7]在噴嘴霧化施加方式的基礎(chǔ)上研制新型甘油施加裝置，提高了KDF2 型成型機(jī)濾棒硬度的穩(wěn)定性；董麗艷[8]在KDF3 型和KDF4 型成型機(jī)甘油系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)KDF 型成型機(jī)硬件和控制部分進(jìn)行改進(jìn)，提高了濾棒吸阻的穩(wěn)定性和減少了原輔材料的浪費(fèi)；李斌[9]對(duì)KDF4 型濾棒成型機(jī)甘油系統(tǒng)的噴霧形狀、噴涂壓力、甘油流量等進(jìn)行研究，引入甘油施加量調(diào)整系數(shù)，提高了甘油施加量的準(zhǔn)確性。

上述研究從不同方面對(duì)多個(gè)機(jī)型的成型機(jī)甘油系統(tǒng)進(jìn)行了改善，關(guān)于ZL29 型加香濾棒成型機(jī)甘油系統(tǒng)中出現(xiàn)回油管易堵塞、恒溫箱存在空吸現(xiàn)象等問(wèn)題的研究則鮮見(jiàn)報(bào)道。為此，對(duì)ZL29 型加香濾棒成型機(jī)甘油系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，以期排除潛在的質(zhì)量隱患。

1 問(wèn)題分析

1.1 存在的問(wèn)題

1.1.1 回油管易堵塞

加香濾棒甘油系統(tǒng)的工作原理如圖1 所示。加香濾棒生產(chǎn)過(guò)程中，噴灑室內(nèi)剩余的甘油和集油池（聚集霧化的甘油）內(nèi)的甘油，通過(guò)回流管回流到恒溫箱內(nèi)。但是此處的回流管易堵塞，導(dǎo)致回流的甘油聚集在噴灑室和集油池內(nèi)，影響設(shè)備清潔度，存在嚴(yán)重的質(zhì)量隱患，需頻繁停機(jī)處理。

圖1 甘油系統(tǒng)線(xiàn)路

1.1.2 恒溫箱存在缺料現(xiàn)象

攪拌桶內(nèi)的甘油由輸送泵輸送至恒溫箱，確保恒溫箱內(nèi)有足夠的甘油供給生產(chǎn)。實(shí)際生產(chǎn)中，存在攪拌桶內(nèi)的甘油輸送不到恒溫箱的現(xiàn)象，但甘油加香機(jī)的液位信息和指示燈均顯示正常。若此種情況發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，恒溫箱內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)甘油缺料情況、進(jìn)而產(chǎn)出干棒，需要報(bào)廢處理，造成較高的生產(chǎn)物耗。

1.2 原因分析

1.2.1 油管堵塞原因分析

甘油加香機(jī)容器內(nèi)的甘油由輸送泵輸送，因此甘油容器內(nèi)具有壓力。甘油容器集滿(mǎn)甘油后就會(huì)溢出，并通過(guò)回油管匯入到主回流管。由于溢出的甘油具有壓力，導(dǎo)致主回流管內(nèi)存在反向壓力。當(dāng)反向壓力小于回流甘油的重力時(shí)，集油池和噴灑室甘油依靠重力回流，甘油可以順利回流到恒溫箱內(nèi)，否則就會(huì)產(chǎn)生反向回流，導(dǎo)致甘油聚集在主回油管內(nèi)或流入集油池和噴灑室。

1.2.2 空吸現(xiàn)象原因分析

現(xiàn)有設(shè)備恒溫箱液位檢測(cè)原理如圖2、圖3 所示。恒溫箱液位由安裝在恒溫箱內(nèi)的浮子開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，當(dāng)液位低于高位檢測(cè)點(diǎn)時(shí)發(fā)出進(jìn)料信號(hào)，恒溫箱內(nèi)注入甘油。當(dāng)液位低于低位檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，裝置警示燈變紅，提示攪拌桶內(nèi)沒(méi)有甘油，需要人工加注甘油。

圖2 原恒溫箱右蓋

圖3 浮子開(kāi)關(guān)

由于香精和甘油混合后具有一定的黏度和腐蝕性，黏稠的甘油會(huì)增加浮子上下浮動(dòng)的阻力，并腐蝕浮子開(kāi)關(guān)，導(dǎo)致現(xiàn)浮子和開(kāi)關(guān)管的摩擦力增加。當(dāng)恒溫箱內(nèi)液位處于低位或缺料時(shí)，浮子受阻力影響仍然處于高位，濾棒生產(chǎn)繼續(xù)進(jìn)行，導(dǎo)致產(chǎn)出干棒。

根據(jù)甘油加香機(jī)和主機(jī)的控制系統(tǒng)原理可知，恒溫箱液位檢測(cè)裝置的邏輯判斷程序單一，只有低位和高位檢測(cè)點(diǎn)，低位檢測(cè)點(diǎn)的位置較低，距離恒溫箱底部?jī)H50 mm，沒(méi)有足夠的甘油加注緩沖時(shí)間和甘油供給緩沖量。且液位檢測(cè)信息無(wú)法反饋到主機(jī)上，主機(jī)無(wú)法及時(shí)制動(dòng)，無(wú)法避免干棒的產(chǎn)生。

1.3 原因總結(jié)

綜上所述，現(xiàn)有恒溫箱存在的問(wèn)題有：①回油路線(xiàn)設(shè)計(jì)不合理；②液位檢測(cè)裝置效果不良，檢測(cè)程序單一，沒(méi)有安全液位；③液位信息無(wú)法反饋到主機(jī)，主機(jī)不能及時(shí)制動(dòng)。

2 改進(jìn)方法

根據(jù)上述原因分析，需要對(duì)恒溫箱、液位檢測(cè)邏輯判斷程序、液位檢測(cè)裝置、回油路線(xiàn)等進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

2.1 恒溫箱改進(jìn)

在原有恒溫箱的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)新的恒溫箱，舍棄了原有的浮子開(kāi)關(guān)檢測(cè)裝置，箱體增高100 mm，增加回油孔Ⅱ，以及外掛非接觸電容式液位檢測(cè)裝置。改進(jìn)后箱體外側(cè)尺寸為340 mm×170 mm×250 mm，箱體壁厚為2 mm，材料為不銹鋼，主要由左側(cè)箱蓋、右側(cè)箱蓋、箱體、非接觸電容式液位監(jiān)測(cè)裝置、篩網(wǎng)等組成（圖4、圖5）。

圖4 恒溫箱結(jié)構(gòu)

圖5 恒溫箱改進(jìn)前后對(duì)比

原恒溫箱容積為8.1 L、低位檢測(cè)點(diǎn)高度為50 mm、低位檢測(cè)點(diǎn)甘油緩沖量為2.7 L，改進(jìn)后的容積為13.7 L、低位檢測(cè)點(diǎn)高度為120 mm、低位檢測(cè)點(diǎn)甘油緩沖量為6.7 L。當(dāng)液位處于低位時(shí)，有足夠的甘油加注緩沖時(shí)間和甘油供給緩沖量。新的液位檢測(cè)裝置運(yùn)用連通器和非接觸電容式液位檢測(cè)裝置[10-11]，檢測(cè)管采用易于觀察的玻璃管，避免了甘油阻力和腐蝕性帶來(lái)的影響。監(jiān)測(cè)裝置共設(shè)有A、B、C 三個(gè)液位檢測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)間距可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)新增回油孔，以便于管路的優(yōu)化。

2.2 優(yōu)化邏輯判斷程序及聯(lián)機(jī)信號(hào)

為配合非接觸電容式液位檢測(cè)裝置，在PLC 程序中添加新的邏輯判斷程序，并在加香機(jī)上安裝時(shí)間繼電器，便于主機(jī)和加香機(jī)聯(lián)機(jī)，反饋液面信息和閉環(huán)控制。

優(yōu)化后的控制程序工作原理如圖6 所示：當(dāng)液位低于檢測(cè)點(diǎn)C 點(diǎn)時(shí)，在甘油系統(tǒng)觸控屏上出現(xiàn)“恒溫箱液位低”報(bào)警畫(huà)面，主機(jī)停機(jī)，報(bào)警燈紅色顯示；當(dāng)液位高于檢測(cè)點(diǎn)C，低于檢測(cè)點(diǎn)B 時(shí)，攪拌桶快速補(bǔ)充甘油至恒溫箱；當(dāng)液位高于檢測(cè)點(diǎn)B 點(diǎn)，低于檢測(cè)點(diǎn)A點(diǎn)時(shí)，減緩甘油補(bǔ)充速度；當(dāng)液位高于檢測(cè)點(diǎn)A 點(diǎn)時(shí)，停止向恒溫箱向補(bǔ)充甘油。

圖6 優(yōu)化后的程序流程

2.3 回油路線(xiàn)優(yōu)化

更改回油管路線(xiàn)，增加回油孔Ⅱ，把甘油容器中溢出的具有壓力的甘油直接輸送至恒溫箱回油孔內(nèi)，避免甘油容器內(nèi)的壓力阻礙主回油管，造成回油堵塞（圖7）。

圖7 優(yōu)化后的甘油系統(tǒng)線(xiàn)路

3 改進(jìn)效果

3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)材料：生產(chǎn)“云煙（小熊貓家園）”煙用濾棒所需原輔材料，包括成形紙、煙用二醋酸纖維絲束5.6Y28000、煙用熱熔膠、冷膠、甘油、香精等。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：2 臺(tái)ZL29 型加香濾棒成型機(jī)組。

實(shí)驗(yàn)方法：機(jī)組平均生產(chǎn)速度為480 m/min，按三班制6 h 運(yùn)行。正常生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)成型機(jī)甘油系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，分別統(tǒng)計(jì)2 臺(tái)成型機(jī)改進(jìn)前后回油管堵塞和恒溫箱空吸次數(shù)以及報(bào)廢濾棒數(shù)量，統(tǒng)計(jì)時(shí)間為3 個(gè)月。

3.2 數(shù)據(jù)分析

對(duì)甘油系統(tǒng)改進(jìn)前后的工作情況進(jìn)行測(cè)試對(duì)比（表1）。其中改進(jìn)前測(cè)試時(shí)間為2021 年3—5 月；改進(jìn)后測(cè)試時(shí)間為2021 年6—8 月；每盒濾棒約為6000 支。改進(jìn)前，每臺(tái)ZL29 型加香濾棒成型機(jī)甘油系統(tǒng)出現(xiàn)回油管堵塞的平均次數(shù)為4.5 次/月，空吸次數(shù)為0.83 次/月，空吸導(dǎo)致濾棒報(bào)廢的數(shù)量為13.6 盒/次。改進(jìn)后，回油管堵塞、空吸的次數(shù)降低至0 次，空吸導(dǎo)致濾棒報(bào)廢的數(shù)量為0 盒，甘油系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，徹底解決了回油管易堵塞、恒溫箱存在空吸現(xiàn)象的問(wèn)題。

表1 甘油系統(tǒng)改進(jìn)前后工作情況對(duì)比

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)ZL29 型加香濾棒成型機(jī)組甘油系統(tǒng)中回油管路易堵塞、恒溫箱缺料的問(wèn)題，采用設(shè)計(jì)新的恒溫箱、更換液位檢測(cè)裝置、增加液位邏輯判斷程序和添加聯(lián)機(jī)信號(hào)等措施對(duì)成型機(jī)組外掛的甘油加香機(jī)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。以曲靖卷煙廠(chǎng)使用的2 臺(tái)ZL29 型加香濾棒成型機(jī)為對(duì)象進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明，改進(jìn)后ZL29 型加香濾棒成型機(jī)未出現(xiàn)回油管堵塞和恒溫箱缺料的現(xiàn)象，徹底解決了當(dāng)前存在的問(wèn)題，并實(shí)現(xiàn)了主機(jī)與甘油加香機(jī)的聯(lián)機(jī)控制，能夠保障加香濾棒生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可靠性。