ZJ116卷接機組梗簽含絲率分析與改進

陳　鍇， 周義民

（常德煙草機械有限責任公司研究所， 湖南　常德　415000）

引言

ZJ116卷接機組供料系統(tǒng)接收風送管道輸送過來的煙絲，經(jīng)過計量、磁選除雜、梗絲分離后形成均勻煙絲后輸送到吸風室形成連續(xù)的煙絲束。而梗絲分離系統(tǒng)的功能是將煙梗從煙絲中分選出來（除梗量），也是將煙梗中含有的煙絲（梗簽含絲率）送回到下一步驟[1]。

降低ZJ116卷接機型梗簽含絲率對減少原材料的損耗具有十分重要的意義。本文針對ZJ116卷接機組梗簽含絲率過高的現(xiàn)象進行分析，找出影響含絲率過高的因素，并對這些因素進行分析試圖提出解決方案。

1　ZJ116卷接機組梗絲分離系統(tǒng)概述

ZJ116中的梗絲分離系統(tǒng)基本原理是利用煙絲和煙梗在風的作用下比重和慣性不同來分選出煙梗。該系統(tǒng)（如圖1所示）包括兩次梗簽分選：煙絲經(jīng)針輥1和彈絲轆2落入一次分選裝置，一次分選氣流3將煙絲吹到流化床4，較重的煙梗和煙絲落入星形輥5，經(jīng)星形輥由二次分選氣流6將混入的煙絲吹回流化床4，而煙梗則落入振槽7送出至中央除塵系統(tǒng)或煙梗箱。

圖1　煙絲除梗系統(tǒng)結(jié)構圖

在ZJ116卷接機組日常作業(yè)中發(fā)現(xiàn)其除梗量偏大，并且梗簽中含有大量煙絲。經(jīng)調(diào)研采集數(shù)據(jù)得到ZJ116卷接機組單箱除梗量平均為734 g，梗簽含絲率平均為30.23%，遠超過7%～15%的工藝參考值。而相同牌號的煙絲來料，ZJ17、ZJ118、ZJ112機組除梗量均在572～580 g之間，梗簽含絲率為10.26%～10.86%。由此可以看到，ZJ116機組分選是由于除梗量過大而導致的梗簽中含絲率過高。

2　成因分析

梗絲分離系統(tǒng)的兩次分選均是由循環(huán)風機提供風力，任意一次分選的風力壓強不夠?qū)⑹构＝z分離不夠充分，都會導致梗簽含絲率過大，而壓強過大則會使得通過的煙絲含有太多煙梗從而撕破卷煙紙。通過調(diào)查分析后，現(xiàn)得出引起梗簽含絲率過大的原因如表1所示。

表1　梗簽含絲率影響因素

通過對多臺設備的現(xiàn)場觀察與測量，一次分選與二次分選的壓力差平均值為7.9 hPa，防旋風壓力平均值為-0.2 hPa，可判斷出節(jié)流閥開啟角度正確；拆開ZJ116機組梗絲分離部分的噴嘴槽盒體，發(fā)現(xiàn)噴嘴槽風孔堵率平均值為2%并未超過5%，說明此因素可以排除；通過觀察與測量，循環(huán)風機的機殼、葉輪、皮帶張緊度、星形輥磨損量均無異常說明梗簽含絲率過大與循環(huán)風機本身無關，與星形輥磨損量關系不大。

設定循環(huán)風機電機變頻器頻率為50 Hz，適當旋轉(zhuǎn)節(jié)流閥、調(diào)整調(diào)節(jié)板開啟角度，發(fā)現(xiàn)二次分選壓強可達到35 hPa，說明煙梗含絲率與二次分選的過程無關。但一次分選的壓強調(diào)節(jié)最大值均在32 hPa以下，平均值為29.5 hPa，與標準值40～45 hPa相差巨大。這必然會引起一次分選不充分，從而引起掉入星形輥里的除梗量變多，使得星形輥葉片負荷增大，有可能導致葉片變形。測量6臺ZJ116機組星形輥葉片的直線度其數(shù)據(jù)如表2所示。

表2　星形輥葉片直線度

由上表計算得出葉片直線度的平均值為7.03，這一平均值大于ZJ116星形輥葉片的設計標準。綜合以上的分析，可得出造成梗簽含絲率偏高的原因有：循環(huán)風機輸出風力不夠；星形輥葉片形變超過涉及范圍。

3　設計改進

3.1　循環(huán)風機出風量改進

為解決循環(huán)風機輸出風力不夠，從經(jīng)濟性和實用性考慮，可增大循環(huán)風機與電機的傳動比，提高循環(huán)風機最高轉(zhuǎn)速。通過資料查得原電機的帶輪直徑為177 mm，循環(huán)風機的帶輪直徑為85 mm。

離心式風機的風壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比[2]：

即循環(huán)風機風壓須提高36%以上，則改進后風機轉(zhuǎn)速n'提高16.4%以上，考慮買家各個地域海拔不同的影響因素，保證循環(huán)風機能提供一次分選的最大壓強有一定的余量，則將風機的傳動比提高20%。

改進后傳動比：

風機功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，原循環(huán)風機功率P約為2.4 kW，查取機械設計手冊取工況系數(shù)Ka=1.2，確定計算功率[3]：

據(jù)Pca、n1查機械設計手冊得帶型為A型，取循環(huán)風機帶輪直徑d1=76 mm，計算出電機帶輪直徑d2=190 mm，并驗算帶速和包角符合要求[4]。

以設計的帶輪直徑繪制新的帶輪，加工并安裝到試驗卷接機組上，調(diào)試完成后，在二級分離器壓力值>35 hPa時，初級分離器壓力值平均為40.1 hPa，符合工藝要求。

3.2　星形輥形變改進

由于星形輥葉片材質(zhì)以及煙梗過多的影響，容易造成葉片變形量超過設計范圍。一旦星形輥葉片變形過大，則不能保證一次分選和二次分選之間的密封性，從而使得一次分選風壓不足。因為星形輥葉片采用的是特殊材質(zhì)不便更換，因此修改固定葉片的壓板達到減小葉片形變的方式會更加經(jīng)濟和可行。改進前星形輥葉片壓板寬度為w1=29.5 mm，采用黃金分割法確定新壓板寬度為：

確定星形輥葉片壓板寬度尺寸后，設計并加工葉片壓板。在安裝星形輥瓦板和星形輥葉片時，嚴格按照技術標準，使用校準工具，保證安裝后的星形輥瓦板和星形輥同軸度在Φ0.05 mm，葉片和瓦板圓弧面配合間隙在0.1～0.15 mm范圍內(nèi)。將試驗機組與未改進機組一同運行400 h后，每運行200 h拆卸星形輥，測量其直線度，比較如表3所示：

表3　改進前后星形輥葉片直線度對比

從上表可以看出改進前后星形輥葉片形變得到有效控制。

經(jīng)過循環(huán)風機出風量和星形輥葉片壓板改進后，對試驗機組梗簽和煙絲進行分選統(tǒng)計，計算出平均梗簽含絲率為7.3%，符合工藝要求。

4　結(jié)論

通過改變循環(huán)風機傳動比，重新設計循環(huán)風機和電機帶輪，提高循環(huán)風機出風量，又對星形輥葉片壓板進行了設計，增加了葉片壓板的寬度，行星形輥葉片變形量也得到了控制。在經(jīng)過改進之后對試驗機進行統(tǒng)計分析得出梗簽含絲率為7.3%，含絲率得到了有效的降低，對降低原材料的損耗具有重要意義。

[1]HAUNI機械制造有限公司.PROTOS2-2操作說明書[Z].2006：223-228.

[2]續(xù)魁昌.風機手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[3]陳大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2016.

[4]濮良貴.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2006.