壓梗機潤輥系統優化研究與設計

彭小于，張 輝，呂 勇，向勇剛

（重慶中煙工業有限責任公司重慶卷煙廠，重慶 400061）

0 引言

在煙草加工過程中，SY232 壓梗機是將煙梗壓到一定厚度的設備，通過擠壓使煙梗的木質纖維疏松，但不會壓斷木質纖維，為后續切梗絲及梗絲膨脹提供一個有利的工藝條件。經HT蒸梗處理后的煙梗來料經進料振槽振動輸送，均勻地喂入壓梗機的一對壓輥。每個壓輥由一個減速機驅動（不變頻），帶自動間隙調整裝置，絕對值傳感器和電機制動器組成閉環，來控制壓輥間隙。壓梗時碟簧為動輥提供推力，阻止動輥移動。輥兩側噴嘴不斷向輥面噴霧化水，以防煙梗粘結于輥面上，擠壓好的煙梗經出料振槽排出。在每一對壓輥的下面設置有一對清輥機構，機構中有兩片用特殊鋼制成的刮刀，使輥子在工作時不斷得到清潔。

1 SY232 型壓梗機應用現狀

制絲車間梗線更換SY232 壓梗機后，在生產運行過程中發現壓梗機運行不穩定，容易出現壓梗厚度不均勻以及兩個壓輥間的煙梗易出現堵料而導致設備停機，甚至嚴重時壓輥之間出現搓梗現象，這一方面影響壓梗質量，另一方面撮梗會破壞煙梗的木質纖維結構，增大煙梗原料消耗。通過分析發現，由于煙梗固有的特性，煙梗在擠壓過程中具有較強的粘性，設備長時間生產運行會造成壓輥積垢，但是目前壓梗機潤輥系統加水量是通過手動調節截止閥開度進行、無法精準控制加水量，無法保證潤輥質量，這導致壓輥積垢后在其表面形成凹凸不平產生壓梗厚度不均、壓輥之間撮梗，甚至產生壓輥負荷增加、導致壓梗機保護停機。

影響壓梗機運行因素如圖1 所示。

圖1 壓梗機運行影響因素

2 壓梗機潤輥系統設計

針對SY232 壓梗機潤輥裝置存在的設計缺陷，壓輥全表面無法得到有效清潔，造成壓輥積垢、粘料、煙梗堆積以及撮梗等現象，影響設備的工作效率，因此需要對潤輥系統進行升級改造，實現壓輥潤濕水流量和蒸汽引射壓力的自動化調節和控制，達到精細化潤輥目的，同時也可實現對煙梗的水分和溫度進行微調，實現潤輥霧化水的自動控制和可視化監控壓梗過程，提升梗線加工加工能力。

2.1 設計理念

設計的壓梗機潤輥系統包括潤輥噴嘴組和管路系統，其中管路系統又包括水管路、蒸汽管路、潤輥噴嘴和PLC，其主要特點有：

（1）水管路和蒸汽管路的末端均與潤輥噴嘴連接，在水管路、蒸汽管路上分別設有第一氣動薄膜調節閥（一側設有電磁流量計）、第二氣動薄膜調節閥（一側設有壓力傳感器），氣動薄膜調節閥、壓力傳感器和電磁流量計均與PLC 連接。

（2）水管路和蒸汽管路上均設有截止閥，截止閥的后端設有過濾器，截止閥便于工作人員控制水管路和蒸汽管路的開關，過濾器可過濾蒸汽和水中的雜質、避免將噴嘴堵塞。

（3）蒸汽管路上過濾器和第二氣動薄膜調節閥之間設有疏水閥，可以將蒸汽管路中的凝結水、空氣和二氧化碳氣體盡快排出，同時最大限度防止蒸汽管路的蒸汽泄漏。

本文設計的壓梗機精細化潤輥系統，通過HMI（Human Machine Interface，人機界面）設置加水量和蒸汽壓力，PLC 通過PID 控制持續調節加水薄膜調節閥、蒸汽薄膜調節閥，然后壓力傳感器和電磁流量計反饋實際加水流量值和壓力值，進行自動精細化的蒸汽引射、濕潤壓輥，保證壓輥正常運行，并實現壓梗機加水量和蒸汽壓力參數的可視化以及相關數據采集反饋。整個系統實施后，優化了壓梗機管路，便于設備的維護和保養。

2.2 設計圖

首先根據設計理念、設備實際使用需求和未來的壓梗的質量要求等，確定設計圖（圖2）。

圖2 壓梗機潤輥系統的結構示意

在系統運行方面，需要明確以下事項：

（1）壓梗機潤輥系統工作時，通過蒸汽引射水的方式將蒸汽和水混合，然后通過潤輥噴嘴組噴出霧化水對壓梗機的兩個壓輥進行潤輥，防止壓輥表面粘連與撮梗。

（2）水管路、蒸汽管路上分別設有氣動薄膜調節閥（前者一側設有壓力傳感器、后者一側設有電磁流量計），分別用于控制水管路的流量大小、蒸汽管路的壓力大小。

（3）氣動薄膜調節閥、壓力傳感器和電磁流量計均與PLC 連接，電磁流量計檢測水管路中水的流量值，并實時將流量值發送至PLC，經PLC 判斷后通過控制第一氣動薄膜調節閥對水流量大小進行調節；壓力傳感器用于檢測蒸汽管路中蒸汽的壓力大小，并將壓力數據實時發送至PLC，經PLC 判斷后通過控制第二氣動薄膜調節閥對蒸汽的壓力大小進行調節。

（4）系統根據來料的流量、水分和溫度值，通過PLC 計算并設定最佳的壓力值和流量值，隨后與電磁流量計測定的流量值、壓力傳感器測定的壓力值進行對比，再通過第一氣動薄膜調節閥和第二氣動薄膜調節閥進行調節，直至實際測定的流量值和壓力值與設定最佳值相等。這樣便實現了流量值和壓力值的自動調節，自動精細化地蒸汽引射、濕潤壓輥，防止壓輥表面粘連與撮梗。而且工作人員只需要將來料的流量、水分和溫度值輸入PLC，系統便可自動計算與處理，操作簡單。另外，本系統還可以對出料煙梗的水分含量和溫度進行調節。

（5）水管路和蒸汽管路上均設有截止閥，截止閥的后端設有過濾器，截止閥用于控制水管路和蒸汽管路的開關，過濾器用于過濾蒸汽中和水中的雜質、避免將管路堵塞。

（6）蒸汽管路于過濾器和第二氣動薄膜調節閥之間設有疏水閥，通過疏水閥盡快排出管路中的凝結水、空氣和二氧化碳氣體，同時最大限度地自動防止管路中的蒸汽泄漏。

3 實施后效果

通過對壓梗機潤滾系統的設計，根據設置第一氣動薄膜調節閥、第二氣動薄膜調節閥和PLC 以及壓力傳感器、電磁流量計，實現流量值和壓力值的自動調節，進行自動精細化的蒸汽引射、濕潤壓輥。本設計項目安裝調試完成之后，進行了生產試驗、效果對比和后續生產的持續跟蹤（圖3、圖4）。

圖3 優化前后壓輥積垢數據對比

圖4 優化前后斷料數據對比

從圖3 和圖4 的數據來看，實施優化后壓輥表面的積垢情況明顯好轉，并且基本上解決了生產斷料情況，進一步提高設備的運行水平。

4 結束語

通過壓梗機設計方案的實施，基本上實現了以下目的：

（1）防止壓輥表面粘連與撮梗，保證壓梗質量，提高梗絲的整絲率和出絲率，而且只需將來料的流量、水分和溫度值輸入PLC 計算器，操作簡單。

（2）避免壓輥表面因為積垢形成的凹凸不平產生壓梗厚度不均，提高制梗絲質量。

（3）提高設備的智能制造能力，實現設備的自動化控制以及信息化水平，而且有效提升了生產制造和工藝質量保障能力，為后期優化梗線參數提供了數據支撐。

（4）避免壓輥粘料，減少梗線的停機次數、壓梗機維修頻次，提高梗線設備運行穩定性和梗線有效作業率。