KDF2甘油噴霧系統的應用

摘 要：本文介紹了原KDF2型濾嘴成型機甘油噴灑裝置的不足之處，并針對不足之處提出了甘油霧化噴灑裝置的技術。改善了濾嘴的質量，減小了工人的工作量。

關鍵詞：甘油 噴霧 活門

中圖分類號：TH13文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）09（b）-0086-02

1 概述

濾棒成型機組的甘油噴灑裝置，是濾棒加工過程中的重要生產環節，是濾棒取得穩定質量的關鍵裝置。因此，對甘油噴灑裝置實施優化改進一直都是濾棒加工企業、設備制造企業所關注的重點之一。

1.1 原濾棒成型機組的甘油噴灑裝置的不足

AF2/KDF2甘油噴灑裝置是通過單毛刷高速轉動來噴灑甘油的，毛刷的轉速是固定不變的，這樣產生的甘油顆粒較大并且不均勻。

AF3/KDF3上甘油噴灑裝置就改為由雙毛刷高速運轉來噴灑甘油，并且毛刷的轉速是隨主機速度可變的，這樣產生的甘油顆?，F對較小一些，噴灑到絲束上的均勻度也相對要高一些。

以上兩種系統在使用過程存在有如下缺陷：

a）濾棒質量直接受涂抹均勻度的影響，如果不均會在絲束上出現甘油結點，從而影響濾嘴質量。

b）影響濾棒吸阻，由于甘油是涂抹在運動絲束與膠輥的接觸面上的，所以甘油不能被絲束完全吸收，形成絲束內部與外部開松程度不一致，而影響濾嘴的吸阻。

c）出絲量較低，由于甘油是用于將絲束充分膨脹，如果甘油吸收不均勻，將直接導致絲束膨脹不充分，從而出絲量減少，其濾棒成本增加。

d）甘油輸入量相對于同樣長度的運動絲束而言較大，損耗較大。

1.2 甘油霧化噴灑裝置的技術特點

針對以上不足，我們提出甘油霧化噴灑裝置

（1）噴灑的甘油成霧狀，顆粒細致均勻，能夠很均勻地附著在絲束的表面上，從而避免了“膠孔”和干棒出現。

（2）由于給定噴灑甘油的壓力是恒定的，所以霧化后產生的甘油顆粒是均勻一致的，這樣就能夠很好的控制甘油的噴灑量，從而達到控制濾棒質量的目的。

（3）噴霧裝置噴出的甘油霧到達絲束表面時是有一定的壓力的，這樣能夠提高甘油在絲束表面的附著力。

（4）甘油霧化噴灑裝置往絲束上噴灑的甘油量是由一活門控制的，活門開啟的大小是隨主機速度變化的，這樣不管在任何時候都能控制好嘴棒中的甘油含量。

（5）噴霧裝置所選用的材料都是防腐蝕的，其甘油預熱器和高壓噴嘴都是采用國外進口的，和AF4/KDF4一樣采用了DANFOSS的。

（6）整套系統的控制硬件上采用了西門子PLC和倫茨伺服電機和驅動器；參數的設置和調整采用觸摸屏式。硬件質量可靠，調整設置簡單。

（7）由于采用的是一級高壓泵輸送甘油與AF2兩級泵相比要簡單，并且噴灑機構比毛刷機構在結構上也要簡單，所以在整體維修上要比原機構簡便。

2 工作原理

向儲存箱內注入三醋酸甘油酯，由電磁浮動開關監控儲存箱內的甘油液面高度。儲存箱容積為90L，電磁浮動開關可根據儲存箱內的四種不同的甘油量，輸出相應的信號。四種存量對應四個控制點A、B、C、D，其相應動作如下：

位置A-液面低于A點：機器不能啟動或切斷系統電源停止系統；

位置B-液面低于B點：發出信號，提醒儲存桶內甘油酯存量不足，需加注；

位置C-液面低于C點：表示桶內儲存量正常；

位置D-液面高出D點：顯示桶內己處于足量加注位置，無需繼續加入甘油酯。

甘油泵把三醋酸甘油酯通過單向閥送至分配器，分配器外接七個預熱器及七個甘油噴嘴。當設備運行，有絲束通過時，電氣控制系統打開活門，甘油成霧狀對著運動的醋酸纖維絲束帶噴灑。

為保證甘油霧化的效果，分配器內的壓力是衡定在一定范圍之內的，正常運行時壓力應該在8～10bar，其壓力大小由壓力傳感器檢測，當壓力大于設定范圍時，設備發出報警信號并停機；當壓力小于設定范圍時，活門處于關閉狀態不會打開。當設備生產速度變化及單支嘴棒甘油含量不符合工藝要求時，由伺服電機5控制活門10的開啟度，調節霧化甘油與絲束接觸面積大小，從而控制噴灑在展開絲束上的甘油量。當機器啟動運行時，伺服系統根據機器運行速度的快、慢同步開大、關小活門，從而保證絲束上甘油量的均勻一致，停機時活門關閉。活門開口的大小，可通過觸摸屏改變活門開度系數進行設置。

主機設備啟動，甘油泵運行，機器運行，單向閥打開，將甘油輸送到噴嘴分配器，同時預熱器通電。當噴嘴分配器內的壓力達到一定值時，噴嘴向工作腔內噴出霧狀甘油。依據設備輸送絲束的速度，伺服電機控制活門的開啟度，霧狀甘油噴灑在運動的絲束上。甘油噴灑量由活門的開度來實現，絲束運動速度加快則活門開度也加大，反之開度關小。停機時活門關閉。

停機時甘油泵停止運行，多余的甘油經回流管回流至儲油箱（如圖2）。

3 電氣控制與使用過程

甘油泵由伺服電機帶動，伺服電機的轉速達到3000r/min時，就可使通過噴頭的甘油壓力達到8bar。

甘油噴灑到絲束上的量是通過控制噴淋室活門的開啟度來實現的。從高壓噴嘴噴出的霧狀甘油的流量大小是一定的，在同一生產速度下，當噴淋室活門打開度越大，噴灑到絲束上的甘油量就越多，打開度越小，噴灑到絲束上的甘油量就越小。

為了保證在不同生產速度下絲束上噴灑的甘油量一致，活門的開啟度就需要與主機生產速度保持一定的聯動關系，也就是說，生產速度與活門的開啟度成一定的比例關系，絲束運動速度越高，活門開度越大，速度越低，活門開度越小。噴淋室活門開度大小通過伺服電機軸上安裝的齒輪帶動活門上的齒條運動，從而使活門運動。

3.1 電氣控制原理

根據以上原理，電氣控制需實現以下功能：

（1）伺服電機控制，噴霧電機的高速運行控制和活門電機的控制。

（2）功能邏輯控制，主要指PLC上的邏輯控制，包括伺服電機啟動、停止控制，故障診斷、故障報警信號的輸出等。

（3）外部顯示和調整控制，即有比較直觀的人機界面顯示和調整功能。

3.2 控制方式

3.2.1 噴霧電機控制：

噴霧電機的控制就是要實現它在一定條件下的高速運轉，我們是按照KDF4的控制方式，當主機啟動后，噴霧電機開始工作，運轉速度為3500r/min，啟動后在2s內，帶動甘油泵在分配器內產生9bar的甘油高壓，甘油霧化系統啟動運行。

3.2.2 活門電機控制：

活門電機的控制要實現打開和關閉兩個動作。當主機啟動后，活門電機將跟隨主機的速度變化開啟度。與主機跟隨的信號有兩種選取方式，一是主機輸出的0～10V模擬信號，二是取安裝在主機上的軸編碼器輸出的電信號。兩種方式的選取根據原機的原始條件來選擇，如果原機進行過PLC、伺服改造，即可取模擬量信號；如果沒有進行過改造，則需要加裝軸編碼器。另外，當主機停止后，活門要迅速回到關閉狀態，即初始零位。

3.2.3 PLC控制

PLC控制主要是需要從原機取輔助啟動、主啟動、甘油啟動和甘油噴灑等信號，通過給定輸入和輸出，使兩套系統能配合工作，實現正常生產。

3.2.4 人機界面

人機界面主要包含設置調整畫面和故障信息畫面兩部分。

（1）甘油含量調整：即用來調整活門的最大開度，當生產速度達到最大時，調整開度比例即可將活門的最大開度調節到合適位置，以保證濾棒硬度的合適。調整好后，當生產速度化時，活門開啟度將自動隨生產速度變化而變化，不需要進行實時調整。

（2）甘油含量顯示：即顯示當前生產下的濾棒單只含量，這是一個理論的計算值。

（3）甘油壓力顯示：即顯示甘油高壓噴頭的當前壓力，正常運行時一般為9bar左右。

（4）故障信息顯示了系統的異常故障，便于專業人員排除故障。當系統出現伺服驅動故障時，點擊參數設置頁面上的“伺服復位”即可恢復正常。

4 結語

改造后的甘油霧化施加系統，霧化的顆粒更微小，提高了噴灑均勻度，保證了濾棒硬度的穩定性，減少了不合格濾棒的產生。