ZJ17卷煙機蜘蛛手機構負壓供給裝置改造

劉興輝

（廣東中煙工業有限責任公司湛江卷煙廠 廣東湛江524033）

卷煙卷接機是煙草行業的重要設備之一，降低能耗是卷煙企業的競爭要點，是創建優秀卷煙工廠的硬條件。為了全面貫徹落實湛江卷煙廠節能降耗的工作要求和部署，著力降低生產運營成本，保持負壓供應值在生產過程中的穩定性，減少負壓因空載而泄漏造成的不必要的能源消耗，必須對負壓供應的過程進行有效的控制。

1 蜘蛛手機構對煙支輸送及負壓供給原理

1.1 蜘蛛手機構吸爪對煙支輸送原理

蜘蛛手機構如圖1 所示，由抽吸槽、傳送臂、周轉輪系、回轉盤等組成。抽吸槽是利用負壓空氣吸住傳煙導軌上的煙支，輸送到接裝機進煙鼓輪的承煙槽內。負壓空氣是由中央集成負壓系統提供的。在吸氣塊作用區域，抽吸槽產生負壓吸力，保證抽吸槽吸住煙支傳送到接裝機進煙鼓輪上，完成煙支輸送過程［1］。

圖1 煙支輸送原理圖

1.2 蜘蛛手機構負壓供給原理

如圖2所示，負壓由中央集成負壓系統提供，經管道連接在負壓吸風環，外殼的氣流孔與齒套軸相通，手臂蓋和齒管組成負壓通道，負壓氣流經外殼、齒套軸、手臂蓋、齒管、抽吸槽。抽吸槽吸附雙倍長煙支，抓取傳送至MAX進煙輪上。

圖2 負壓供給系統圖

結合蜘蛛手機構吸爪對煙支輸送原理及蜘蛛手機構負壓通道可知，當傳煙導軌上沒有煙支時，蜘蛛手八爪空載，負壓就處在完全泄漏狀態。

2 負壓供給系統能耗大及負壓值不穩定性的原因分析

中央集成負壓系統連接到機臺只是由一個總開關控制開閉，當總開關打開，設備不工作，負壓就一直在損耗，沒有得到控制。在設備帶料正常工作時，負壓損耗較小，但因設備在發生故障停機和維修人員對設備進行檢修時，蜘蛛手機構的工作負壓便因空載而完全處于泄漏狀態。由于負壓由電動機帶動水環泵產生，負壓泄漏損耗增加了水環泵電動機工作量，增加了耗電量。中央集成負壓系統提供的負壓總量是相對穩定的，當設備都在正常運轉時，負壓泄漏少，故比較穩定；當有的設備停機時，蜘蛛手空載，完全處于泄漏狀態，負壓供給氣缸總量就減少，負壓值減小，造成其他機臺因負壓不穩定，鼓輪交接煙支時會產生過掉煙支現象。故造成負壓系統能耗大及負壓值不穩定的原因是負壓泄漏。因此，要對蜘蛛手機構負壓進行有效控制，減少負壓泄漏［2］。

3 對蜘蛛手機構負壓供給裝置進行改造

3.1 氣動控制閥定義、分類及工作原理分析

氣動控制閥是指在氣動系統中控制氣流的壓力、流量和流動方向，并保證氣動執行元件或機構正常工作的氣動元件。氣動控制閥的結構可分解成閥體（包含閥座和閥孔等）和閥芯兩部分，根據兩者的相對位置，有常閉型和常開型兩種。閥從結構上可以分為截止式、滑柱式和滑板式3類。

截止式方向控制閥具有如下特點。（1）用很小的移動量就可以使閥完全開啟，閥的流通能力強，便于設計成結構緊湊的大口徑閥。（2）一般采用軟質材料（如橡膠等）密封，當閥門關閉后始終存在負壓，因此，密封性好，泄漏量小，無須借助彈簧也能關閉。

因為蜘蛛手機構負壓通道口徑比較大及設計需要，所以選用常閉型截止式方向控制閥。

常閉型截止式閥的結構及特性：截止式閥的閥芯沿著閥座的軸向移動，控制進氣和排氣。圖3 所示為二通截止式閥的基本結構。圖3（a）中，在閥的P 口輸入工作氣壓后，閥芯在彈簧和氣體壓力作用下緊壓在閥座上，壓縮空氣不能從A 口流出；圖3（b）中，為閥桿受到向下的作用力后，閥芯向下移動，脫離閥座，壓縮空氣就能從P口流向A口輸出。這就是截止式閥的切換原理。

圖3 二通截止閥（常閉型）

為了使閥換向，必須對閥芯施加一定大小的軸向力，使其迅速移動改變閥芯的位置。這種獲得軸向力的方式叫作換向閥的操作方式或控制方式，通常可分為氣壓、電磁、人力和機械4種操作方式。氣壓操作方式的加壓控制是指施加在閥芯控制端的壓力逐漸升到一定值時，使閥芯迅速移動換向的控制，閥芯沿著加壓方向移動。

3.2 對蜘蛛手機構負壓供給管道進行改造

如圖4所示，在SE 蜘蛛手工作負壓供給管道的連接點增加一個氣動控制閥，利用在閥島的SE第一電烙鐵的工作控制壓縮氣路，分接一條控制氣管來對氣動控制閥進行同步控制，使SE蜘蛛手工作負壓供給按需進行同步精確開啟與關閉。在閥島的SE 第一電烙鐵壓縮氣路的閥門是常閉的，當SE啟動時，SE第一電烙鐵工作，閥門打開將壓縮空氣供給電烙鐵，同時，壓縮空氣推開氣動控制閥的閥座，接通SE蜘蛛手工作負壓供給管道。當SE第一電烙鐵不工作時，閥島的閥門關閉了壓縮空氣，氣動控制閥就處于關閉狀態，中央集成負壓系統沒有提供SE 蜘蛛手工作負壓，故減少消耗負壓［3］。

圖4 負壓控制示意圖

3.3 負壓的工藝要求

壓力值由動力車間集中控制室設定為壓力值-0.07～-0.06MPa。利用新方法對負壓進行控制后，負壓的壓力值必須保持穩定在該范圍。

4 改造后的效果

4.1 加裝氣動控制閥后蜘蛛手工作負壓目標的確認

2011年9月11日，對實施改造后的設備試機生產，記錄數據。在9月11日至9月13日的負壓統計表中，看到方案實施后的負壓供應系統滿足蜘蛛手機構的負壓要求，具體如表1至表3所示。

表1 11日負壓壓力試驗

表2 12日負壓壓力試驗

表3 13日負壓壓力試驗

4.2 結果

根據在生產中的實驗，負壓供應的壓力值能完全滿足了蜘蛛手機構正常工作的工藝要求，且供應負壓的壓力值相對保持穩定，不影響其他生產設備的運作，達到了生產工藝要求的預期目標。

負壓供給系統氣路控制所需要的氣動閥是利用車間淘汰其他舊設備拆下的“舊件”，不需要另外采購，故所需的改造花費為F1=0；動力車間水環泵電動機的功率為75kW，按平均每班次每臺機停機15min 計算，每年可節約用電（也即是沒對負壓供應控制前水環泵電動機因機臺停機負壓泄漏的耗電量）0.25h/機×11機/班×2班次/d×220工作日/年×75kW×6/12=45 375kW·h，按照用電價格0.76 元/kW·h 計算，節約金額F2=45 375kW·h×0.76元/kW·h=34 485元/年，F=F2-F1=34 485-0=34 485 元，最后得出綜合經濟效益達到預期效果［4-6］。

5 結語

通過實施蜘蛛手負壓供給裝置改造新方法，于2011年7月投入生產至現在未發生過故障，負壓供應值較穩定。通過此次負壓裝置的改進，從而減少負壓因空載而泄漏造成的不必要的能源消耗，保證了負壓的穩定性，取得了良好的社會經濟效益，滿足了企業降能減耗的要求，做到以較少的投入解決了生產中存在的實際問題，提高了設備的有效作業率。