梗絲膨脹機防堵料改進

袁書豪，宋克強

（河南中煙工業有限責任公司漯河卷煙廠，河南漯河 462000）

0 引言

閃蒸式梗絲膨脹機（圖1）主要由進料氣鎖和文氏管組成，進料氣鎖起密封作用，使噴射的蒸汽不泄露，文氏管對梗絲進行膨脹。物料經進料氣鎖進入文氏管入口，同時飽和蒸汽經噴嘴噴射將物料吹入文氏管并充分混合，在蒸汽的壓力和溫度的共同作用下，在極短的時間內將梗絲內部水分子的汽化分壓和溫度提高到一定程度。當物料從文氏管噴出的瞬間體積突然擴大、周圍壓力突然下降。這時梗絲內部的汽化分壓遠遠高于周圍的環境氣壓，達到閃蒸的條件，水分劇烈蒸發，梗絲的纖維組織也因此獲得充分膨脹。經分料器使梗絲與蒸汽分離，進入梗絲干燥機，進行烘干冷卻定形（圖2）。膨脹干燥后的梗絲體積達到最高，獲得較高的填充值。

圖1 梗絲干燥處理系統

圖2 梗絲干燥處理流程

1 存在問題及現狀分析

1.1 閃蒸式梗絲膨脹系統存在的問題

閃蒸式梗絲膨脹機經長期使用，主要存在以下問題：①生產時堵料，造成設備停機，增加料頭料尾，降低了梗絲質量、增加了物料消耗；②每次堵料疏通文氏管需30 min 左右，配套設備干燥機、梗絲風選等設備因料頭、料尾和設備預熱的要求不能停機，從而造成設備待料空轉，浪費電能、蒸汽及壓縮空氣，不利于節能降耗和降本增效；③操作工在疏通設備過程中，存在高溫燙傷的安全隱患。

1.2 原因分析

通過現場查看和分析，發現造成設備堵料及疏通用時過長的原因如下：①來料瞬時流量不均勻造成堵料；②蒸汽工作壓力波動較大時造成堵料；③由于工藝規范把工作蒸汽流量由800 kg/h 降為700 kg/h，工作蒸汽壓力降低，而控制程序不匹配造成堵料；④堵料后設備無檢測，不會自動停機，站機工不能及時發現，造成堵料嚴重，增加了疏通時間。

2 控制系統改進及應用

2.1 物料流量均勻控制

梗絲膨脹機前電子皮帶秤是控制秤，起穩定梗絲流量作用，設定流量2000 kg/h。由于定量管設置料位過高，使電子秤皮帶速度較低，稱出口物料成團落下，造成流量不勻，一旦蒸汽壓力波動，極易造成文氏管堵塞。改進前電子皮帶秤帶速為0.037 m/s，定量管下部出料口限位在最高位。測試物料厚度18 cm，經反復試驗物料厚度降為13 cm，電子秤帶速升為0.052 m/s，振槽梗絲均勻，使進入膨脹機梗絲流量穩定，降低因物料流量波動引起的文氏管堵塞。

2.2 蒸汽壓力檢測裝置

圖3 壓力傳感器

在梗絲膨脹機管道上安裝蒸汽壓力檢測裝置。傳感器（圖3）安裝在蒸汽流量計后，及時檢測進入文氏管蒸汽壓力，同時將網絡PA 信號傳送至DP/PA 耦合器，修改控制程序，蒸汽經PID 調節后，壓力波動范圍超過設定值10%時，視為蒸汽壓力異常，停止氣鎖前進料振動輸送機工作，及時發現因蒸汽壓力降低而造成的堵料。為防止因信號干擾引起的誤動作，動輸送機停機信號延時2 s。

2.3 控制程序改進

修改主線控制程序，設置蒸汽閥開度最底限，避免薄膜調節閥在調節周期流量時造成堵料。在蒸汽壓力波動時，控制程序PID 會自動調節薄膜閥開度，來穩定工作蒸汽流量，而氣動薄膜閥開度和流量是非線性關系，當薄膜閥開度小于25%時，蒸汽流量快速減少，降為160 kg/h，這時極易造成堵料。為避免這一情況發生，經試驗，薄膜閥開度50%時，蒸汽流量600 kg/h，短時間內不會堵料，據此，修改控制程序，工作時，將氣動薄膜閥開度下限設為50%，從而解決了因薄膜閥開度降低引起的堵料。通過對蒸汽壓力傳感器、蒸汽流量計數據采集，分析蒸汽壓力和蒸汽流量相互關系，設計控制程序，從而智能預防堵料及堵料后及時報警停機，防止堵料區域擴大化（表1）。

表1 Step 7 功能塊修改表

設備在堵料狀態下，因蒸汽不排放，會造成蒸汽工作壓力快速升高，蒸汽流量計流量快速下降。利用這一關系，通過和正常工作數據對比，來判斷是否堵料，從而把設備堵料由操作工觀察變為智能預防和報警，減少停機時間。

3 結束語

改進后，減少了生產時間，提高了設備有效作業率。經過6個月的運行，月平均堵料次數由實施前的7 降為0.4 次，減少6.6 次；堵料后因發現及時，每次疏通時間平均降低為16 min，有效地提高了設備利用率，減少了梗絲的料頭料尾，提高了梗絲質量、減少了物料消耗。減少了后續干燥機、梗絲風選等設備因料頭、料尾和設備預熱的要求不能停機而設備待料空轉造成的電能、蒸汽及壓縮空氣的浪費，有利于節能降耗和降本增效，降低了維修費用，并消除了在疏通過程存在的安全隱患。設備加裝傳感器，檢測了氣源壓力、工作壓力、故障壓力，通過編程實現設備智能控制，減少了設備停機，提高了產品質量，降低了能耗，達到了降本增效目的，為以后設備改造提供了經驗。