烟片复烤机输送网带在线清洁装置研究_沈劭怡.pdf

2023 年 1 月云南化工Jan 2023第 50 卷第 1 期Yunnan Chemical TechnologyVol.50，No.1doi:10.3969/j.issn.1004-275X.2023.01.37烟片复烤机输送网带在线清洁装置研究沈劭怡1，张俊1，越海2，孔详昆2(1.云南省烟草烟叶公司，云南昆明650500;2.云南镁然科技有限公司，云南昆明650500)摘要:烟片复烤机在生产过程中，烟片会产生粉末、粉尘、烟垢并随着网带的运行，经过一段时间后粉尘在网带堆积形成积灰，严重影响烟叶的品质。针对云南某烟草公司烟片复烤机这一情况，从电控系统设计、网板正面清扫装置设计、网板反面清扫装置设计、鱼鳞板清扫装置设计、链条清扫装置设计、图像识别系统设计、双侧正压喷头设计以及负压除尘装置设计八大板块，构建了一种新型的烟片复烤机输送网带在线清洁装置。经过调查、讨论、试验及验证表明:在线清洁装置与人工清洁效果相差较大，在线清洁装置远好于人工清洁。烟片复烤机输送网带在线清洁装置清扫过后网板通孔率提升百分比的平均值达到 2.984%，最大提升达到 5.66%。关键词:烟片复烤机;输送网带;图像识别;清洁中图分类号:TS443文献标识码:A文章编号:1004 275X(2023)01 0135 04Study on On line Cleaning Device for Conveying Net Belt of Lamina edryerShen Shaoyi1，Zhang Jun1，Yue Hai2，Kong Xiangkun2(1 Yunnan Tobacco Leaf Co，Ltd，Kunming 650500，China;2 Yunnan Meiran Technology Co，Ltd，Kunming 650500，China)Abstract:The cigarette will produce powder，dust，tobacco dirty with the mesh belt operation in the production process of the lamina redryerAfter a period of time，the dust will accumulate in the mesh belt to form ash which seriously affects the quality of tobacco This paper is aimedat the situation of a tobacco company s lamina redryer in Yunnan，from the electronic control system design，screen facade cleaning device de-sign，screen reverse cleaning device design，scales plate cleaning device design，chain cleaning device design，image recognition system design，bilateral positive pressure nozzle design and negative pressure dust removal device design eight plates，a new type of on line cleaning device forconveying net belt of lamina redryer was constructed After investigation，discussion，test and verification，it shows that the online cleaning de-vice is far better than manual cleaning The average percentage increase of the through hole rate of the net plate reached 2 984%，and themaximum increase reached 5 66%after the online cleaning device of the conveying net of the smoke sheet rebaking machine was cleanedKey words:lamina redryer;conveyor mesh belt;image identification;cleaning随着烟草行业的持续发展，对烟叶原料生产的各个环节提出了更高的要求1 3，尤其是烟叶复烤工序，该过程加工的优劣直接影响打包后成品的质量和安全性。然而烟片复烤机在生产过程中，烟片会产生粉末、粉尘、烟垢并随着网带的运行，经过一段时间后粉尘会在网带堆积形成积灰，严重影响烟叶的品质。近些年来，国外内对清扫设备做了一定的研究。例如，德国的凯驰系列清扫机比较具有代表性，该公司的设备已趋向智能化。随着我国制造业的发展，国内一些团队开始自主设计及研发清洁设备，并取得良好的效果。2015 年，孙纪周等4 发明了一种烟片复烤机护板烟垢清扫装置，该设备是用于对烟片复烤机护板所产生烟垢进行清扫的装置。2018 年，吴从礼等5 设计了一套烤片机主网带护板在线自动清洁装置，其优点清除垢物不需要停机检修，提高了生产效率，降低了机修成本。同年，阮军杉等6 设计了一套烟叶复烤机内部热交换器、网带清洗装置，该发明所述清洗装置包括控制装置、蒸汽冲洗组件、水冲洗组件和污水收集排放组件。通过反复的调试，成功应用到生产中。经过安装前后的对比，装置取得了良好的运行效果，有效预防了黑烟垢的生成和积累，减少了烟叶加工损耗，提高了烟叶加工质量。2020 年，潘文等7 开发出一种烤机物料输送网带自动清洁装置，旨在通过降低网带堵塞率来提高输送网带透气效率，达到复烤片烟均质化加工的目的。经过方案的改进与验证，网带透气效率由 78%提升至 97%。通过上述的研究现状发现，当前清扫装置的设计与研发尽管解决了一些问题，但仍有很多不足，特别是针对于烤片、烤梗网带托架的清扫装置以及清扫装置各个环节的匹配设计，目前还没有专业团队去研发。对于打叶复烤生产中烤片、烤梗网带托架清扫装置的研发亟待解决。1烟片复烤机输送网带在线清洁装置设计烟叶复烤要经过三个不同区域:干燥区、冷却区、回潮区。在烟叶复烤中由于网带受金属材料加工极限的限制，其通风率不够高;网带连接部位和鱼鳞片(护板)不能开孔，其烤机内横向通风量不均匀，在烤机左、中、右部的物料含水率不一致。这些原因5312023 年 1 月云南化工Jan 2023第 50 卷第 1 期Yunnan Chemical TechnologyVol.50，No.1导致粉尘、烟末在热气流、水、烟油作用下逐步形成烟垢，网带各处堵塞情况如图 1 所示。图 1复烤机工作面污染情况1.1系统设计原理烟片复烤机输送网带在线清洁装置的原理如图 2所示。图 2 中，引进完善的 PLC 控制单元8，该单元能够准确控制智能图像识别系统、往复式网板清洁系统以及负压除尘系统，实现对烟叶复烤机输送网带、链条以及鱼鳞板的清洁程度监控。与此同时，PLC 控制单元控制往复式网板清洁系统以及负压除尘系统控制清扫电机在丝杆上(即网板上方)的往复运动，实现在线清扫和在线吸尘的作用。图 2烟叶复烤机输送网带在线清洁装置原理示意图除此之外，电控系统还可以进入手动模式，脱离自动模式是根据需求单独进行设备操作。手动控制根据需求能对网板进行在线清扫，当只需要对网带上局部区域进行清扫时，只需切换在手动模式下操作便可。手动模式主要控制的是往复式链条清扫装置和往复式鱼鳞板控制装置。1.2系统设计方案烟叶复烤机输送网带在线清洁装置整体方案设计如图 3 所示。整体在线清洁装置研究主要分为:电控系统设计、网板正面清扫装置设计、网板反面清扫装置设计、鱼鳞板清扫装置设计、链条清扫装置设计、图像识别系统设计、双侧正压喷头设计以及负压除尘装置设计八大板块。电控系统设计部分重点研究自动控制模式以及自动控制模式下所涉及的 PLC 控制、显示器件和电机等匹配情况，以及电控系统手动模式的切换;四大清洁板块重点研究清扫毛刷9 10、清扫电机、横移电机、设备框架、导轨滑块轴承、积灰箱以及固定装置的设计和匹配情况;图像识别系统设计重点在于摄像设备、网络数据处理、交换机以及 PLC 控制的相关设计和整体匹配;双侧正压喷头以及负压除尘装置主要以外采购为主，重要研究当前工况条件下两种装置的使用情况以及与整体清扫装置的一个匹配情况;通过上述各个环节的设计和试验进而达到整体设计方案设计。图 3烟叶复烤机输送网带在线清洁装置的整体方案设计经过调查、讨论、试验及验证，烟片复烤机输送带在线清洁装置整体方案的各个细节，包括硬件和实施方法均得到了最终确认。除常规材料及设备外，一些特殊设备及选材主要有:图像识别系统选用 8 个ME2 160 75GC 型工业数字相机。网板正面清扫装置选用 0.25 mm 耐磨尼龙丝毛刷辊;毛刷滚动力源选用 86BYGH250C 型步进电机;框架采用 20 号矩形方 钢 管、壁 厚 为 3 mm;积 灰 箱 选 用 优 质 钢 板(Q235A 厚度 1.5 mm)。网板反面清扫装置选用尼龙612 材料毛刷辊。鱼鳞板(护板)清扫装置选用金属毛刷。链条扫装置选用尼龙 612 材料。负压除尘装置选用 G 800 负压除尘装置。电控系统中自动模式主要包括显示器、德国西门子 SIMATIC S7 200 PLC 控制器、检测器件(接近开关)选用上海沪丰机床电器生产(型号:LJ12A3 4 Z/BX)。根据最终方案，现场加工安装情况如图 4 所示。2结果与分析2.1烟片复烤机输送网在线清洁装置有无安装对比统计为了进一步比较烟片复烤机输送网在线清洁装置的有效性，工作人员分别对烟片复烤机输送网带在线清洁装置的实际清扫结果与人工清扫结果进行比对，其中网板正面烟片复烤机输送网在线清洁装置的实际清扫结果与人工清扫结果进行比对结果如图 5 所示。6312023 年 1 月云南化工Jan 2023第 50 卷第 1 期Yunnan Chemical TechnologyVol.50，No.1从图5 中看出，在线清洁装置在1112 月期间每天的清扫平均值为 1.514 kg，人工清扫平均值 0.773 kg，网板正面烟片复烤机输送网在线清洁装置的清扫效率是人工的 1.958 倍。其中，在 11 月 19 日，网板正面烟片复烤机输送网在线清洁装置的清扫效率是人工的3.152 倍。反面在线清洁装置在 11 12 月期间每天的清扫平均值为 3.682 kg，人工清扫平均值 2.773 kg，网板正面烟片复烤机输送网在线清洁装置的清扫效率是人工的 1.328 倍，如图 6 所示。由此可见，在线清洁装置与人工清洁效果差距较大，在线清洁装置远好于人工清洁。图 4新型配方打叶投料系统现场示意图图 5网板正面在线清扫设备与人工清扫情况对比图 6网板反面在线清扫设备与人工清扫情况对比烟片复烤机输送网在线清洁装置中链条清扫装置的实际清扫结果如图 7 所示。由于链条特殊，人工很难实现清洗，因此无人工清洗数据。链条清扫装置在1112 月期间每天的清扫平均值为:左侧链条为0.397 kg;右侧链条为 0.431 kg。其清扫污渍重量小于网板正反面的原因是链条并没有直接接触烟叶，主要积灰是由于粉尘分散所引起的。图 7链条在线清扫设备清扫情况烟片复烤机输送网带在线清洁装置中鱼鳞板清扫装置的实际清扫结果如图 8 所示。鱼鳞板位置较为隐蔽，人工很难实现清洗，因此无人工清洗数据。链条清扫装置在 1112 月期间每天的清扫平均值为:鱼鳞板为 0.258 kg;鱼鳞板为 0.342 kg，该期间左侧鱼鳞板清扫污渍最大值达到 0.320 kg;右侧鱼鳞板清扫污渍最大值达到 0.390 kg，清扫效果是显著的。图 8鱼鳞板在线清扫设备清扫情况2.2清扫前后网板通孔率统计网板通孔率是网板清扫效果评定的重要指标，通孔率越高代表网板上排布的孔洞被污渍封堵的数量越少，相对的清扫效果越好，网板通风换热控干水分能力越强。通过前期对 20 块使用过后但未清洗的网板进行通孔率的测算发现，网板正面孔洞被堵数量平均值达到 510 个，网板反面孔洞被堵数量平均值达到762 个，总 的 封 堵 率 达 到 4.1356%，通 孔 率 为95.8644%。图 9 为网板编号分别为 W001 和 W008 两块网板清扫前后网板通孔率的饼状图，图 9 中更加直观的显示出清扫前后的效果对比。烟片复烤机输送网带在线清洁装置对网板通孔率的提升有明显效果。其中 W001 通孔率提升了 3.53%，W008 通孔率提升高达 5.66%。7312023 年 1 月云南化工Jan 2023第 50 卷第 1 期Yunnan Chemical TechnologyVol.50，No.1图 9清扫前后网板通孔率情况分析图 10 为 25 块测试网板清扫前后的通孔率提升百分比柱状图，从图 10 中看出，烟片复烤机输送网带在线清洁装置清扫过后网板通孔率提升百分比的平均值达到 2.984%，最大提升为 W008 号网板提升百分比为 5.66%。图 10清扫后网板通孔率提升情况分析3结论1)针对云南某烟草公司烟片复烤机在生产过程中，烟片会产生粉末、粉尘、烟垢并随着网带的运行，经过一段时间后粉尘会在网带堆积形成积灰，严重影响烟叶的品质这一现状，构建了一种新型的烟片复烤机输送网带在线清洁装置。2)在线清洁装置在 1112 月期间每天的清扫平均值为 1.514 kg，人工清扫平均值 0.773 kg，网板正面烟片复烤机输送网在线清洁装置的清扫效率是人工的 1.958 倍，最高达 3.152 倍，在线清洁装置远好于人工清洁。3)网板通孔率是网板清扫效果评定的重要指标，通孔率越高代表网板上排布的孔洞被污渍封堵的数量越少，相对的清扫效果越好。使用烟片复烤机输送网带在线清洁装置清扫过后网板通孔率提升百分比的平均值达到 2.984%，最大提升达到 5.66%。参考文献:1 中国烟叶公司 YC/T 146 2010 烟叶 打叶复烤 工艺规范与 YC/T 147 2010 打叶烟叶 质量检验 实施指南 M 北京:中国标准出版社，2011 2 喻继伟 打叶复烤提高烟叶纯净度的工艺技术和措施 J 低碳世界，2017(35):32 33 3 陈隆晖 烤烟打叶复烤存在问题及其新技术应用效果的研究 D 长沙:湖南农业大学，2012 4 孙纪周，徐舟，夏小东，等 烟片复烤机护板烟垢清扫装置 P CN106307596A，2015 5 吴从礼，陈兴侯，张志成，等 烤片机主网带护板在线自动清洁装置 P CN201820341033 6，2018 6 阮俊杉，李卫明，周永健，等 一种烟叶复烤机内部热交换器，网带清洗装置 P CN208333246U，2019 7 潘文，杨斌，赵云川，等 烤机物料输送网带自动清洁装置 J 安徽农业科学，2021，49(15):192 193+198 8 敖伟智，方有贵 基于智能移动终端与 PLC 的配方打叶计量系统设计 J 科教导刊旬刊，2013(11):234 235+244 9 王泽武，孟永法，屈怡，等 棉花加工机械毛刷辊的改进设计 J 中国棉花加工，2011(5):13 16 10 何晓东，朱德泉，朱健军，等 双速毛刷辊式水果清洗机设计与试验 J 浙江农业学报，2020，32(9):1702 1710收稿日期:2022 9 29作者简介:沈劭怡(1975 )，男，工程师，主要从事烟叶生产加工，复烤设备设计。Email:ssy8610600 831