摘 要:在制絲生產(chǎn)線生產(chǎn)過(guò)程中,喂料機(jī)常與出料斗、計(jì)量管和電子皮帶秤配套使用。出料斗的檢測(cè)元器件集成在有機(jī)玻璃板后部,在生產(chǎn)過(guò)程中易產(chǎn)生煙沫粘黏視窗有機(jī)玻璃板的現(xiàn)象。當(dāng)粘黏煙沫達(dá)到一定密度時(shí),如果未及時(shí)擦拭干凈,遮擋了光電開(kāi)關(guān),將使系統(tǒng)誤檢測(cè)為出料斗堵料并進(jìn)行故障報(bào)警、關(guān)停來(lái)料輸送,造成下游物料斷流,影響產(chǎn)品質(zhì)量。為解決上述問(wèn)題,本文增加了自動(dòng)吹掃裝置,添加了控制程序,改進(jìn)了視窗結(jié)構(gòu),并對(duì)出料斗視窗結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化,避免未及時(shí)清理出料斗視窗而造成停機(jī)斷料,確保生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)和穩(wěn)定,進(jìn)而保證產(chǎn)品質(zhì)量。
關(guān)鍵詞:制絲線;出料斗;檢修視窗
中圖分類號(hào):TS 43" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
在制絲車間,回潮機(jī)、加料機(jī)及烘絲機(jī)這3臺(tái)主機(jī)設(shè)備是對(duì)煙絲含水率有重大影響的設(shè)備,而含水率則是煙絲成品質(zhì)量考核的重中之重。為確保含水率達(dá)到工藝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求,需要嚴(yán)格把控各工段、各工序的生產(chǎn)節(jié)奏和成品質(zhì)量,確保流入下工序的產(chǎn)品指標(biāo)合格。而各工序連接在一起主要依靠喂料機(jī)這一輔聯(lián)設(shè)備。定量喂料設(shè)備是卷煙廠制絲生產(chǎn)線上的重要輸送設(shè)備,在輸送物料過(guò)程中起到調(diào)節(jié)物料流量、減少流量波動(dòng)的作用[1],適用于葉片、葉絲、煙梗和梗絲等煙草物料在不同加工工序的緩存、輸送和定量喂料[2]。定量喂料一般由喂料機(jī)、計(jì)量管和電子皮帶秤等設(shè)備組成[3]。
現(xiàn)有喂料機(jī)出料斗視窗的有機(jī)玻璃板用螺栓固定安裝在出料斗墻板上。生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)煙沫糊窗現(xiàn)象時(shí),只能從正面打開(kāi)出料斗檢修門(mén),用長(zhǎng)柄工具擦拭視窗的有機(jī)玻璃蓋板內(nèi)側(cè),操作難度較大。而本文優(yōu)化和改進(jìn)方式可實(shí)現(xiàn)出料斗的自清潔,便于現(xiàn)場(chǎng)操作人員實(shí)時(shí)監(jiān)控當(dāng)前設(shè)備狀況,在保證生產(chǎn)質(zhì)量的同時(shí)還能夠減輕現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的工作壓力。
1 存在問(wèn)題分析
以贛州卷煙廠為例,根據(jù)工藝質(zhì)量管理要求和烘絲前進(jìn)料水分/進(jìn)料流量的要求,該廠制絲車間5000kg生產(chǎn)線的進(jìn)料水分SD值需要≦0.33%,進(jìn)料流量CV值需要≦0.15%。這2項(xiàng)指標(biāo)的最主要影響因素就是出料斗及落料口處物料的流動(dòng)情況.一旦出現(xiàn)堵料或來(lái)料不足的情況,極易造成流量波動(dòng),導(dǎo)致進(jìn)料水分SD值和進(jìn)料流量CV值指標(biāo)不合格。其主要原因就是烘絲來(lái)料經(jīng)高溫、高濕處理,水分較大,生產(chǎn)過(guò)程中易產(chǎn)生煙沫粘黏視窗有機(jī)玻璃板的現(xiàn)象。當(dāng)粘黏煙沫達(dá)到一定密度時(shí),如果未及時(shí)擦拭干凈,遮擋了光電開(kāi)關(guān),將使系統(tǒng)誤檢測(cè)為出料斗堵料而進(jìn)行故障報(bào)警[4]。該情況的統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。每日平均發(fā)生次數(shù)為4.75次。分析糊窗現(xiàn)象發(fā)生后的處理流程可知,當(dāng)出料斗出現(xiàn)糊窗現(xiàn)象后,系統(tǒng)發(fā)出警報(bào),操作工需要登上操作平臺(tái)、打開(kāi)出料斗檢修門(mén)并用工具擦拭視窗,處理完畢后將檢修門(mén)復(fù)原,生產(chǎn)才能恢復(fù)。因此,通過(guò)減少糊窗現(xiàn)象出現(xiàn)的次數(shù),即可減少堵料情況并提升產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)。
針對(duì)出料斗視窗糊窗現(xiàn)象,根據(jù)實(shí)際情況,本文總結(jié)出如下問(wèn)題。1)視窗材料容易與煙沫產(chǎn)生粘連且易產(chǎn)生磨損,影響監(jiān)測(cè)元器件工作。2)當(dāng)前視窗固定方式較煩瑣,耗時(shí)較長(zhǎng)且易松動(dòng)。3)清理視窗需要操作工登上操作平臺(tái)操作,費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
2 出料斗視窗改進(jìn)方案的設(shè)計(jì)和實(shí)施
2.1 出料斗視窗改進(jìn)方案的設(shè)計(jì)構(gòu)思
以第1節(jié)中歸納總結(jié)的3個(gè)問(wèn)題為基礎(chǔ)進(jìn)行改進(jìn)方案的分析和構(gòu)思,需求如下。1)使用穩(wěn)定有效的吹掃系統(tǒng),高效清潔出料斗視窗。2)制作易于操作保養(yǎng)的視窗裝置,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,提高勞動(dòng)效率。3)通過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)清理裝置的自動(dòng)控制。
2.2 出料斗視窗結(jié)構(gòu)改進(jìn)的實(shí)施
研究小組通過(guò)查閱相關(guān)資料,針對(duì)需求進(jìn)行改進(jìn),設(shè)計(jì)了吹掃系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng)。影響吹掃系統(tǒng)吹掃效果的主要因素包括視窗材質(zhì)和吹掃噴嘴。借鑒車間殘絲摻配崗位落料口的吹掃裝置及其吹掃效果,決定將有機(jī)玻璃和金屬噴嘴作為制作材料,并通過(guò)走訪、調(diào)查統(tǒng)計(jì)了操作工清理視窗的清理方式。超過(guò)三分之二的操作工選擇使用壓縮空氣吹掃方式來(lái)清理視窗。結(jié)合殘絲摻配吹掃裝置的工作原理及操作工的操作習(xí)慣,研究小組利用空壓氣管、傳感器和視窗零部件進(jìn)行模擬試驗(yàn),通過(guò)使用不同濕度的煙沫覆蓋視窗來(lái)觸發(fā)光電傳感器,再通過(guò)壓縮空氣噴嘴吹出的高速氣流,以合適的角度吹除視窗上的臟污。傳感器復(fù)位的情況統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2,可知該方案清潔效果較好,成功率較高。
在壓縮空氣的使用方面,根據(jù)車間現(xiàn)場(chǎng)壓縮空氣壓力選擇合適孔徑的吹掃管路,并結(jié)合可調(diào)空壓閥調(diào)整合適的壓力。使用對(duì)應(yīng)管徑的氣管連接頭,采用扁型噴嘴與異型活門(mén)凹形斜面的上部凹槽相匹配,從出料斗外部設(shè)置噴吹噴嘴,在出料斗內(nèi)部從上往下噴吹壓縮空氣氣流,以消除裝置干擾[5]。調(diào)整吹掃角度和風(fēng)力,在確保清潔效率達(dá)標(biāo)的同時(shí),避免影響物料下落狀態(tài),造成流量波動(dòng)。
在對(duì)視窗材料的選購(gòu)加工方面,根據(jù)設(shè)備所處生產(chǎn)環(huán)境,落料斗及SIROX設(shè)備處溫、濕度較高。為確保視窗系統(tǒng)能夠正常工作,選擇車間運(yùn)用最多的有機(jī)玻璃。有機(jī)玻璃具有透明性高、機(jī)械強(qiáng)度高、質(zhì)量輕及易于加工的特點(diǎn),其耐磨度也符合本次改進(jìn)的需求。表2中的吹掃試驗(yàn)使用的視窗材料為有機(jī)玻璃。
選型后,對(duì)視窗尺寸進(jìn)行測(cè)量和設(shè)計(jì)。為保證有機(jī)玻璃的強(qiáng)度,排除在有機(jī)玻璃上鉆孔的方案,選用在視窗上方留噴嘴縫隙的方案。如圖1中凹形斜面所示,在確保上方壓縮空氣扁型噴嘴氣流正常通過(guò)的同事也能有較好的密封性。在扁型噴嘴的中部與視窗接觸位置加工出凸形臺(tái)階,可與視窗上部平面進(jìn)行配合,確保上部噴嘴處的密封性,避免壓縮空氣噴吹清潔后的煙沫從上部縫隙溢出??梢暻闆r增加橡膠密封墊,進(jìn)一步提高密封性,并降低因設(shè)備震動(dòng)產(chǎn)生的摩擦。同時(shí)在視窗下端可配合凸形斜面調(diào)整噴吹氣流與視窗的接觸角度。適當(dāng)?shù)膰姶到嵌瓤梢龑?dǎo)氣流順利吹過(guò)視窗,并取得較好的清潔效果,使噴吹清理下的煙沫能正?;烊胛锪现小?/p>
研究小組在視窗的安裝和拆卸方面也進(jìn)行了新的設(shè)計(jì)。日常生產(chǎn)及保養(yǎng)過(guò)程中有對(duì)視窗活門(mén)進(jìn)行拆卸的操作。原有的安裝方式為插槽式,即在窗口兩側(cè)設(shè)置金屬槽,下部設(shè)置金屬檔條。視窗活門(mén)的安裝及拆卸需要操作工抬起視窗活門(mén),從設(shè)備上部插入或抽出。該安裝方式對(duì)視窗的磨損較大且不易操作。通過(guò)對(duì)原有視窗裝置進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn),與兩側(cè)金屬插槽處接觸的玻璃磨損較大且安裝后存在一定的曠量,在生產(chǎn)中易發(fā)出摩擦聲。并且在生產(chǎn)中設(shè)備會(huì)產(chǎn)生震動(dòng),易導(dǎo)致插槽式視窗從下方金屬檔條處滑出,存在較大的安全隱患。因此采用車間新增設(shè)備中的快速夾具和便于裝卸式夾具對(duì)出料斗視窗進(jìn)行固定。此類快速夾具搭扣是根據(jù)平面四桿機(jī)構(gòu)中雙搖桿機(jī)構(gòu)的機(jī)械原理設(shè)計(jì)的,由連桿、機(jī)架及2個(gè)連架桿等組成。當(dāng)連桿與連架桿的2個(gè)鉸接點(diǎn)和其中一連架桿與機(jī)架的鉸接點(diǎn)同在一條直線時(shí),機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置。這時(shí),被壓緊的工件無(wú)論有多大的反力(除破壞性反力),也無(wú)法使壓頭松開(kāi)[6]。這種快速夾具通過(guò)橡膠頭對(duì)視窗進(jìn)行固定,上部的可調(diào)整螺絲能夠調(diào)整夾具的松緊度,避免壓壞視窗玻璃。此類快速夾具的固定既能達(dá)到良好的密封效果,也有較好的易用性。同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及操作工的使用習(xí)慣,在視窗的左下角設(shè)置活門(mén)把手,進(jìn)一步提升了拆卸、安裝操作的便捷性。
在檢測(cè)元器件方面,原有的檢測(cè)裝置為一組漫反射式光電開(kāi)關(guān),但煙沫糊窗位置具有不確定性,因此容易產(chǎn)生誤報(bào)或漏報(bào)。為解決該問(wèn)題,小組在視窗下端添加了一組漫反射式光電開(kāi)關(guān),并根據(jù)視窗固定位置設(shè)計(jì)了縱向的光電開(kāi)關(guān)支架,在保證檢測(cè)準(zhǔn)確的同時(shí),避免與視窗活門(mén)拆卸操作發(fā)生干涉。出料斗視窗結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
在確保強(qiáng)度和耐用度合格的情況下,對(duì)視窗材料進(jìn)行加工。將框架和視窗部件進(jìn)行組裝,添加快拆夾具,并調(diào)整夾緊力使其穩(wěn)固。在視窗蓋板開(kāi)設(shè)矩形窗口,使用異形活門(mén)密閉窗口,并采用快速夾具緊固活門(mén)等,即可從出料斗外側(cè)快速取下煙沫糊窗的活門(mén)進(jìn)行擦拭,操作簡(jiǎn)單、快捷、可靠且易于安裝及拆卸。
在自動(dòng)化臟污煙沫識(shí)別方面,采用合適的傳感器檢測(cè)臟污煙沫。車間內(nèi)主要運(yùn)用的傳感器如下。1)電感式接近開(kāi)關(guān),依靠霍爾效應(yīng)來(lái)檢測(cè)距離,無(wú)法正常區(qū)分生產(chǎn)狀態(tài)和煙沫糊窗狀態(tài)。2)對(duì)射式光電開(kāi)關(guān),需要有獨(dú)立的接收端在對(duì)側(cè)接收光信號(hào),由于生產(chǎn)過(guò)程中落料口中始終有物料通過(guò),因此無(wú)法選用對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)。3)漫反射式光電開(kāi)關(guān),發(fā)射端和接收端集成在一起,通過(guò)微調(diào)旋鈕可調(diào)整觸發(fā)距離。并且有機(jī)玻璃視窗反射率極低,不會(huì)發(fā)生誤判。通過(guò)選擇波長(zhǎng)光源適宜的漫反射開(kāi)關(guān),即可識(shí)別視窗是否被煙沫遮擋。正常生產(chǎn)時(shí),視窗有機(jī)玻璃處較清潔,傳感器發(fā)出的光束經(jīng)過(guò)潔凈的玻璃反射后,接收到的光強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)置的觸發(fā)閾值,傳感器不會(huì)發(fā)出信號(hào),壓縮空氣電磁閥不工作。當(dāng)煙沫堆積糊窗時(shí),視窗有機(jī)玻璃處被煙沫遮擋,傳感器發(fā)出的光束經(jīng)煙沫反射后再接收的光強(qiáng)達(dá)到觸發(fā)閾值,傳感器就會(huì)發(fā)出信號(hào),壓縮空氣電磁閥工作,壓縮空氣噴吹系統(tǒng)啟動(dòng),以清理視窗處的煙沫。當(dāng)遮擋視窗的煙沫被清理干凈后,光信號(hào)強(qiáng)度再次低于設(shè)置的閾值,傳感器信號(hào)斷開(kāi),壓縮空氣結(jié)束噴吹。
為達(dá)到理想的清理效果,在電磁閥控制程序中添加相應(yīng)程序。原有的工作方式是在監(jiān)測(cè)到糊窗或堵料后才進(jìn)行噴吹,容易使煙沫堆積過(guò)多,影響噴吹效果,因此小組對(duì)控制程序進(jìn)行了調(diào)整,使用循環(huán)判斷模式。當(dāng)系統(tǒng)上電運(yùn)行時(shí),每5s輸出信號(hào)控制壓縮空氣電磁閥打開(kāi)進(jìn)行噴吹,噴吹位置為異形活門(mén)內(nèi)側(cè)的光電開(kāi)關(guān)位置點(diǎn)凹形斜面,防止對(duì)射光電開(kāi)關(guān)位置發(fā)生糊窗現(xiàn)象。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到漫反射光電開(kāi)關(guān)傳感器輸出的堵料信號(hào)持續(xù)時(shí)間大于5s時(shí),輸出信號(hào)至報(bào)警系統(tǒng)。報(bào)警系統(tǒng)選用聲光報(bào)警器,報(bào)警聲響亮且有警示燈,確保在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)噪聲較大的情況下也可以起到警示作用。選擇的安裝位置為光電開(kāi)關(guān)支架下部,便于供電和信號(hào)傳輸線路的走線,提高了系統(tǒng)的集成度。同時(shí)在生產(chǎn)結(jié)束后發(fā)出信號(hào),可提醒操作人員在批次結(jié)束后及時(shí)清理整個(gè)視窗,以便觀察喂料機(jī)出料斗物料情況,防止發(fā)生系統(tǒng)誤檢、堵料停機(jī)現(xiàn)象。
同時(shí)在制絲中操控電腦操作界面添加提醒功能,使用Wonderware Intouch軟件對(duì)界面進(jìn)行修改,并在現(xiàn)場(chǎng)PLC通信模塊中添加通信點(diǎn),與出料斗視窗監(jiān)測(cè)傳感器信號(hào)進(jìn)行綁定[7]。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)堵料信號(hào)時(shí),將報(bào)警信息同步到中控操作屏幕上,設(shè)備界面出料斗位置閃爍報(bào)警信息,提示中控操作工?,F(xiàn)場(chǎng)崗位操作工進(jìn)行其他工作時(shí),中控崗位操作工也可通過(guò)屏幕報(bào)警信息了解堵料情況,通過(guò)對(duì)講機(jī)通知操作工及時(shí)處理糊窗現(xiàn)象,避免斷料。
3 實(shí)際應(yīng)用效果
根據(jù)上述方案對(duì)出料斗視窗進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn),并對(duì)整個(gè)裝置的吹掃系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行安裝測(cè)試,確保其正常工作。吹掃系統(tǒng)由壓縮空氣源、電磁閥和扁形噴嘴組成;監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由2對(duì)漫反射光電開(kāi)關(guān)、處理器組成;報(bào)警系統(tǒng)由處理器、現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警器和中控操作屏組成。在生產(chǎn)中,該系統(tǒng)主要有3個(gè)工作狀態(tài)。1)當(dāng)正常生產(chǎn)視窗裝置干凈時(shí),壓縮空氣噴吹系統(tǒng)以5s為間隔對(duì)視窗進(jìn)行噴吹,保持視窗清潔,避免堆積煙沫,避免高溫、高濕的煙沫長(zhǎng)時(shí)間附著在視窗上,導(dǎo)致后續(xù)難以清理。此時(shí)漫反射光電開(kāi)關(guān)不發(fā)出信號(hào),報(bào)警系統(tǒng)不工作。2)當(dāng)視窗裝置出現(xiàn)煙沫堆積糊窗現(xiàn)象時(shí),漫反射光電開(kāi)關(guān)被煙沫遮擋發(fā)出信號(hào),壓縮空氣噴吹系統(tǒng)立即對(duì)視窗進(jìn)行噴吹。清潔完畢后,漫反射光電開(kāi)關(guān)信號(hào)斷開(kāi),噴吹結(jié)束,報(bào)警系統(tǒng)不工作。3)當(dāng)煙沫堆積過(guò)厚,吹掃系統(tǒng)無(wú)法徹底清潔視窗時(shí),漫反射光電開(kāi)關(guān)被遮擋超過(guò)5s,即傳感器持續(xù)輸出5s信號(hào),現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)會(huì)向報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出信號(hào),現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警,中控操作屏也出現(xiàn)相應(yīng)的警告信息。
最后小組對(duì)改進(jìn)后的烘絲機(jī)前出料斗的工作情況進(jìn)行了跟蹤調(diào)查,統(tǒng)計(jì)了糊窗出現(xiàn)次數(shù)和系統(tǒng)報(bào)警次數(shù),發(fā)現(xiàn)改進(jìn)后未出現(xiàn)煙沫糊窗導(dǎo)致的斷料現(xiàn)象,并通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作工進(jìn)行回訪調(diào)查了解到該系統(tǒng)的可靠性和耐久性均達(dá)到預(yù)期水平,顯著降低了處理出料斗糊窗時(shí)的工作強(qiáng)度。小組對(duì)2023年8月烘絲機(jī)進(jìn)料水分偏差數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),見(jiàn)表3。
8月烘絲機(jī)進(jìn)料水分偏差平均值為0.034%,符合其進(jìn)料水分偏差的工藝要求,并小于優(yōu)化改進(jìn)前的平均值。同時(shí)統(tǒng)計(jì)了2023年6月改進(jìn)前及8月改進(jìn)后的機(jī)入口流量CV值,并繪制流量CV圖,如圖2所示,車間生產(chǎn)工藝要求流量CV值≤0.15%,均滿足工藝質(zhì)量要求且比改進(jìn)前有所降低。
由烘絲喂料機(jī)出料斗糊窗造成的斷料隱患顯著減少,設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性得到提升,進(jìn)料水分SD值和進(jìn)料流量CV值均達(dá)到要求,保證了產(chǎn)品質(zhì)量。
4 結(jié)語(yǔ)
本文通過(guò)改進(jìn)制絲車間烘絲前喂料機(jī)出料斗視窗,解決了實(shí)際生產(chǎn)中的堵料及斷料問(wèn)題,消除了烘絲工序生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量隱患,確保指標(biāo)合格,保證了產(chǎn)品質(zhì)量,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)處理和防差錯(cuò)的雙重保障,提高了車間的生產(chǎn)工作效率,加強(qiáng)了現(xiàn)場(chǎng)操作工和機(jī)械修理工利用精益思想發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題并解決問(wèn)題的能力。通過(guò)多崗位協(xié)作,整合車間資源進(jìn)行精益改進(jìn)活動(dòng)。通過(guò)使用烘絲喂料機(jī)出料斗視窗,降低了設(shè)備故障率,節(jié)約了生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間,降低了操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度,消除了設(shè)備缺陷造成的質(zhì)量隱患。實(shí)際驗(yàn)收結(jié)果表明,改進(jìn)后的視窗裝置穩(wěn)定可靠,易于操作及保養(yǎng),不僅提升了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)化應(yīng)用程度,還保證了產(chǎn)品質(zhì)量,使生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)保持整潔,在煙草行業(yè)制絲生產(chǎn)線和運(yùn)用出料斗來(lái)進(jìn)行流量控制的裝置上具有較大的推廣價(jià)值。
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