制絲線摻配限量管優(yōu)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用

張選順，侯琪琛，楊 剛，馬 敬

（紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司玉溪卷煙廠，云南 玉溪 653100）

引言

目前卷煙產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，消費(fèi)者對(duì)卷煙產(chǎn)品的感官品質(zhì)和內(nèi)在品質(zhì)要求越來(lái)越高，質(zhì)量已成為企業(yè)追求利潤(rùn)的主題。卷煙生產(chǎn)企業(yè)制絲線的煙絲摻配工藝段是制絲生產(chǎn)的關(guān)鍵工藝過(guò)程之一[1]，摻配工序的任務(wù)是將梗絲、膨脹葉絲、回收煙絲、薄片煙絲（再造煙絲）按照卷煙產(chǎn)品設(shè)定的比例，均勻地?fù)脚涞饺~絲中，以滿足卷制煙絲的質(zhì)量要求[2]。在正常生產(chǎn)過(guò)程中，由于摻配限量管會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)積灰的現(xiàn)象，導(dǎo)致光電管誤報(bào)警，進(jìn)而導(dǎo)致?lián)脚淞髁繜o(wú)法保證，增加了批次判鑒定的風(fēng)險(xiǎn)，因此，本研究解決了摻配限量管光電管誤報(bào)警導(dǎo)致堵料故障的問(wèn)題，降低了堵料次數(shù)，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

1 存在問(wèn)題分析

目前玉溪卷煙廠某制絲車(chē)間生產(chǎn)線在加香工藝段摻配限量管上部收口部位有一組對(duì)射式光電管用于預(yù)防堵料，通過(guò)對(duì)射式光電管來(lái)進(jìn)行判斷當(dāng)前是否堵料，但在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，由于限量管光電管檢測(cè)窗口為傾斜狀態(tài)，所需摻配的梗絲、膨脹絲、薄片絲中的大量灰塵及環(huán)境灰塵會(huì)在限量管窗口堆積，導(dǎo)致光電管誤檢測(cè)，出現(xiàn)誤報(bào)警（即未堵料時(shí)也會(huì)報(bào)警），光電管誤報(bào)警會(huì)造成光電管摻配物料拉空，進(jìn)而導(dǎo)致?lián)脚涔ば蛩矔r(shí)流量的不穩(wěn)定和摻配精度下降，不能滿足工藝控制要求，嚴(yán)重導(dǎo)致該批次煙絲報(bào)廢，影響組織生產(chǎn)效率的同時(shí)降低了產(chǎn)品質(zhì)量。改造前摻配限量管積灰情況見(jiàn)圖1。限量管窗口上煙灰大量堆積，影響光電管檢測(cè)準(zhǔn)確性和有效性，對(duì)成品煙絲質(zhì)量會(huì)造成較大影響[3]。

圖1 改進(jìn)前限量管光電管積灰情況

小組統(tǒng)計(jì)2019 年生產(chǎn)線共計(jì)166 批次的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表1。

從表1 中分析得出全年因摻配限量管誤報(bào)警發(fā)生堵料次數(shù)為30 次，約為0.18 次/批，堵料次數(shù)較多，極大的影響了卷煙產(chǎn)品的抽吸質(zhì)量和卷煙品牌的市場(chǎng)影響力。

表1 2019 年摻配限量管堵料故障頻次統(tǒng)計(jì)

2 限量管改進(jìn)方案設(shè)計(jì)及實(shí)施

2.1 摻配限量管結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)及實(shí)施

摻配工序的限量管由上端斜段部分和下端直段兩部分組成，斜段部分主要由斜斗、檢修門(mén)、檢測(cè)光電管3 部分組成，直段部分由直段本體、活動(dòng)前板、壓料輥和檢測(cè)光電管地部分組成[4]，因此在上端斜段部分設(shè)計(jì)改造制作限量管光電管窗口，將傾斜窗口其改為立式，頂部采用三方傾斜，玻璃窗口改為垂直放置，避免出現(xiàn)煙灰堆積的情況發(fā)生，進(jìn)而降低由于煙灰堆積導(dǎo)致光電管誤報(bào)警的發(fā)生，最后降低堵料次數(shù)，保證卷煙產(chǎn)品質(zhì)量。改進(jìn)前后設(shè)計(jì)圖見(jiàn)圖2、圖3。改進(jìn)后限量管積灰情況見(jiàn)圖4，玻璃窗口改為垂直放置后，煙灰堆積的情況消失，效果良好，提升了光電管檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

圖2 改進(jìn)前限量管

圖3 改進(jìn)后限量管設(shè)計(jì)

圖4 改進(jìn)后限量管光電管積灰情況

2.2 計(jì)量管控制原理圖設(shè)計(jì)

小組查閱并分析了對(duì)射式光電管的工作原理，它主要是把發(fā)射端和接收端之間光的強(qiáng)弱變化轉(zhuǎn)化為電流的變化以達(dá)到探測(cè)的目的[5]，當(dāng)對(duì)射式光電管間有煙絲擋住時(shí)，PLC 會(huì)接受到信號(hào)，進(jìn)而通過(guò)PLC 判斷是否有料，通過(guò)分析設(shè)計(jì)改造出摻配計(jì)量管光電管控制電路圖見(jiàn)圖5。

圖5 摻配計(jì)量管光電管控制電路

2.3 計(jì)量管PLC 控制程序設(shè)計(jì)

PLC 控制原理：當(dāng)批次開(kāi)始時(shí)，生產(chǎn)線正常運(yùn)行，當(dāng)純絲電子秤上有流量信號(hào)后，經(jīng)過(guò)程序設(shè)定的延時(shí)后開(kāi)始摻配梗絲、膨脹絲、薄片絲，當(dāng)計(jì)量管低料位信號(hào)傳給PLC 后，計(jì)量管開(kāi)始進(jìn)料，高料位兩個(gè)光電管擋住后延時(shí)程序設(shè)定時(shí)間停止進(jìn)料，以此循環(huán)進(jìn)料，同時(shí)在程序中增加堵料報(bào)警功能，當(dāng)?shù)土衔还怆姽苡行盘?hào)后，經(jīng)過(guò)程序設(shè)定的延時(shí)時(shí)間后高料位光電管還未接受到信號(hào)[6]，上位機(jī)啟動(dòng)堵料報(bào)警提示，提醒操作人員檢查報(bào)警的有效性和符合性，計(jì)量管進(jìn)料控制程序、上位機(jī)界面開(kāi)發(fā)見(jiàn)圖6。

圖6 計(jì)量管進(jìn)料程序控制

3 實(shí)際應(yīng)用效果

3.1 堵料故障次數(shù)對(duì)比驗(yàn)證

按照以上設(shè)計(jì)方案改造完成后，小組統(tǒng)計(jì)2019-2020 年每月生產(chǎn)批次出現(xiàn)的平均堵料故障次數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 改進(jìn)前后堵料故障次數(shù)對(duì)比統(tǒng)計(jì)

由表2 可知，摻配限量管堵料故障次數(shù)平均值由原來(lái)的0.18 次/批降低到0 次/批，堵料故障次數(shù)大幅降低，保證了正常的生產(chǎn)組織效率的同時(shí)保證了煙絲產(chǎn)品質(zhì)量，達(dá)到了較好的改進(jìn)效果。

3.2 產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益

對(duì)摻配限量管上端的斜段玻璃窗進(jìn)行設(shè)計(jì)改造并增加相對(duì)應(yīng)的上位機(jī)防差錯(cuò)堵料報(bào)警控制程序后，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益，通過(guò)查閱資料咨詢相關(guān)廠家可知摻配限量管上端玻璃窗改造成本為356 元，每批次煙絲重量為1 000 kg，煙絲價(jià)格按所生產(chǎn)牌號(hào)煙絲平均價(jià)格計(jì)算，煙絲價(jià)格為45.6 元/Kg，改造前每年由于堵料故障造成煙絲報(bào)廢的批次為4 批，改造后節(jié)約的經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算如下：節(jié)約的經(jīng)濟(jì)收益=單批次煙絲重量×煙絲價(jià)格×報(bào)廢批次數(shù)- 改造成本=1 000×45.6×4-356≈18.2 萬(wàn)元。從以上分析可知，年節(jié)約的經(jīng)濟(jì)效益約為18.2 萬(wàn)元，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益，為企業(yè)節(jié)約了原材料，降低了企業(yè)的成本。

4 結(jié)論

本設(shè)計(jì)分析了摻配限量管堵料故障次數(shù)頻次高產(chǎn)生的主要原因，接著提出可行方案將傾斜窗口其改為立式，頂部采用三方傾斜，玻璃窗口改為垂直放置，同時(shí)設(shè)計(jì)堵料故障報(bào)警程序并通過(guò)上位機(jī)進(jìn)行提示報(bào)警，達(dá)到雙重預(yù)防機(jī)制。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果表明，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，堵料故障次數(shù)大幅減少，提升了摻配的均勻性，穩(wěn)定了摻配過(guò)程的瞬時(shí)流量，降低了批次判鑒定的風(fēng)險(xiǎn)，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降本，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)有效提高了卷煙加工過(guò)程的穩(wěn)定性，降低了原材料的消耗，提高了煙絲利用率和產(chǎn)品質(zhì)量，達(dá)到了設(shè)備改進(jìn)的預(yù)期效果，在煙草行業(yè)制絲線具有一定的推廣價(jià)值。