袁书豪，宋克强

（河南中烟工业有限责任公司漯河卷烟厂，河南漯河 462000）

0 引言

闪蒸式梗丝膨胀机（图1）主要由进料气锁和文氏管组成，进料气锁起密封作用，使喷射的蒸汽不泄露，文氏管对梗丝进行膨胀。物料经进料气锁进入文氏管入口，同时饱和蒸汽经喷嘴喷射将物料吹入文氏管并充分混合，在蒸汽的压力和温度的共同作用下，在极短的时间内将梗丝内部水分子的汽化分压和温度提高到一定程度。当物料从文氏管喷出的瞬间体积突然扩大、周围压力突然下降。这时梗丝内部的汽化分压远远高于周围的环境气压，达到闪蒸的条件，水分剧烈蒸发，梗丝的纤维组织也因此获得充分膨胀。经分料器使梗丝与蒸汽分离，进入梗丝干燥机，进行烘干冷却定形（图2）。膨胀干燥后的梗丝体积达到最高，获得较高的填充值。

图1 梗丝干燥处理系统

图2 梗丝干燥处理流程

1 存在问题及现状分析

1.1 闪蒸式梗丝膨胀系统存在的问题

闪蒸式梗丝膨胀机经长期使用，主要存在以下问题：①生产时堵料，造成设备停机，增加料头料尾，降低了梗丝质量、增加了物料消耗；②每次堵料疏通文氏管需30 min 左右，配套设备干燥机、梗丝风选等设备因料头、料尾和设备预热的要求不能停机，从而造成设备待料空转，浪费电能、蒸汽及压缩空气，不利于节能降耗和降本增效；③操作工在疏通设备过程中，存在高温烫伤的安全隐患。

1.2 原因分析

通过现场查看和分析，发现造成设备堵料及疏通用时过长的原因如下：①来料瞬时流量不均匀造成堵料；②蒸汽工作压力波动较大时造成堵料；③由于工艺规范把工作蒸汽流量由800 kg/h 降为700 kg/h，工作蒸汽压力降低，而控制程序不匹配造成堵料；④堵料后设备无检测，不会自动停机，站机工不能及时发现，造成堵料严重，增加了疏通时间。

2 控制系统改进及应用

2.1 物料流量均匀控制

梗丝膨胀机前电子皮带秤是控制秤，起稳定梗丝流量作用，设定流量2000 kg/h。由于定量管设置料位过高，使电子秤皮带速度较低，称出口物料成团落下，造成流量不匀，一旦蒸汽压力波动，极易造成文氏管堵塞。改进前电子皮带秤带速为0.037 m/s，定量管下部出料口限位在最高位。测试物料厚度18 cm，经反复试验物料厚度降为13 cm，电子秤带速升为0.052 m/s，振槽梗丝均匀，使进入膨胀机梗丝流量稳定，降低因物料流量波动引起的文氏管堵塞。

2.2 蒸汽压力检测装置

图3 压力传感器

在梗丝膨胀机管道上安装蒸汽压力检测装置。传感器（图3）安装在蒸汽流量计后，及时检测进入文氏管蒸汽压力，同时将网络PA 信号传送至DP/PA 耦合器，修改控制程序，蒸汽经PID 调节后，压力波动范围超过设定值10%时，视为蒸汽压力异常，停止气锁前进料振动输送机工作，及时发现因蒸汽压力降低而造成的堵料。为防止因信号干扰引起的误动作，动输送机停机信号延时2 s。

2.3 控制程序改进

修改主线控制程序，设置蒸汽阀开度最底限，避免薄膜调节阀在调节周期流量时造成堵料。在蒸汽压力波动时，控制程序PID 会自动调节薄膜阀开度，来稳定工作蒸汽流量，而气动薄膜阀开度和流量是非线性关系，当薄膜阀开度小于25%时，蒸汽流量快速减少，降为160 kg/h，这时极易造成堵料。为避免这一情况发生，经试验，薄膜阀开度50%时，蒸汽流量600 kg/h，短时间内不会堵料，据此，修改控制程序，工作时，将气动薄膜阀开度下限设为50%，从而解决了因薄膜阀开度降低引起的堵料。通过对蒸汽压力传感器、蒸汽流量计数据采集，分析蒸汽压力和蒸汽流量相互关系，设计控制程序，从而智能预防堵料及堵料后及时报警停机，防止堵料区域扩大化（表1）。

表1 Step 7 功能块修改表

设备在堵料状态下，因蒸汽不排放，会造成蒸汽工作压力快速升高，蒸汽流量计流量快速下降。利用这一关系，通过和正常工作数据对比，来判断是否堵料，从而把设备堵料由操作工观察变为智能预防和报警，减少停机时间。

3 结束语

改进后，减少了生产时间，提高了设备有效作业率。经过6个月的运行，月平均堵料次数由实施前的7 降为0.4 次，减少6.6 次；堵料后因发现及时，每次疏通时间平均降低为16 min，有效地提高了设备利用率，减少了梗丝的料头料尾，提高了梗丝质量、减少了物料消耗。减少了后续干燥机、梗丝风选等设备因料头、料尾和设备预热的要求不能停机而设备待料空转造成的电能、蒸汽及压缩空气的浪费，有利于节能降耗和降本增效，降低了维修费用，并消除了在疏通过程存在的安全隐患。设备加装传感器，检测了气源压力、工作压力、故障压力，通过编程实现设备智能控制，减少了设备停机，提高了产品质量，降低了能耗，达到了降本增效目的，为以后设备改造提供了经验。