打叶复烤生产线混配柜横跑车节能研究.pdf

第5期（总第2 40 期）2023年10 月机械工程与自动化MECHANICAL ENGINEERING A U T O M A T I O NNo.5Oct.文章编号：16 7 2-6 413（2 0 2 3)0 5-0 16 8-0 3打叶复烤生产线混配柜横跑车节能研究杨雪，陈猛，杨家华，山俊贻，李红梅（红云红河烟草（集团）有限责任公司红河卷烟厂，云南弥勒6 52 399）摘要：在打叶复烤生产线生产时，混配柜的横跑车一直做往、返运行，当混配柜内烟叶达到边进边出时，横跑车处于“空载”运行状态，不仅浪费了电能，增加了不必要的机器磨损，还提高了维修成本。为降低设备能耗，特对混配柜布料模式进行改进，通过程序优化，在原有的寻堆往复布料模式基础上，新增一种直线布料模式，即混配柜内烟叶达到边进边出时，横跑车一直停在直跑车中间位置，不再往复不动，使物料均匀输送的同时达到节能的效果，经计算每月节约电能2 2 2.5kWh。关键词：打叶复烤生产线；混配柜；横跑车；节能中图分类号：TS43：T P2 7 3文献标识码：A0引言在红河卷烟厂打叶复烤生产线上，为了实现配方打叶混配的均匀性和烟叶内在品质的批量稳定性1，在烟叶预处理、叶片复烤环节都配置了混配柜。在混配柜使用过程中，因复烤属流水线作业，不可避免地存在“空载”情况，一定程度上增加了设备能耗。为降低设备能耗，减少设备“空载”情况，特对混配柜横跑车进行节能研究。1混配柜布料工作原理混配柜由横跑车a、直跑车b和柜体c三部分组成，如图1所示。生产时横跑车在直跑车上方左右来回移动（移动距离即为直跑车的宽度），由横跑车皮带将烟叶均匀布在直跑车皮带上，直跑车在柜体上方沿着柜体方向前后移动，由直跑车皮带再将烟叶均匀布在柜体中。图1混配柜组成混配柜各检测开关安装位置如图2 所示。混配柜直跑车初始位置位于前限位接近开关V1处，自动状态下，直跑车皮带正转向前半柜布料，当直跑车头部的收稿日期：2 0 2 3-0 5-2 9；修订日期：2 0 2 3-0 6-2 0作者简介：杨雪（1990-），女，云南泸西人，助理工程师，本科，从事项目管理工作。高料位检测开关P1被触发时，直跑车往柜尾方向移动，至高料位检测开关P1报空时，直跑车停止于该点继续布料，如此反复实现前半柜布料；直跑车后退到后限位，触发后限位接近开关V2，且直跑车头部的高料位检测开关P1、低料位检测开关P2也被触发，直跑车往柜头移动，皮带停止，当直跑车回到初始位置触发前限位接近开关V1时，皮带开始反转，向后半柜布料；直跑车尾部的高料位检测开关P3被触发时，直跑车往柜尾方向移动，至高料位检测开关P3报空时，直跑车停止于该点继续布料，如此反复实现后半柜布料，当后限位接近开关V2被触发，直跑车尾部的高料位检测开关P3、低料位检测开关P4也被触发，停止进料。P1P2V1横跑车aY1Y2今横跑车直跑车bP3PA柜体柜体V2图2 混配柜各检测开关安装位置布料过程中，当低料位检测开关P2(装填前半柜)或P4（装填后半柜)报空，直跑车将向柜头方向移动，跟随寻找料尾，直至P2或P4被触发时再停止移动；当前限位接近开关V1被触发，直跑车尾部的高料位2023年第5期检测开关P3、低料位检测开关P4报空，直跑车往柜尾移动，皮带停止；当直跑车回到后限位触发接近开关V2时，皮带开始正转，向前半柜布料。在装填后半柜的过程中，若直跑车头部的高料位检测开关P1、低料位检测开关P2出现同时报空的情况时，直跑车将换向补空，然后再恢复对后半柜的装填。横跑车向直跑车供料时，由左、右接近开关控制其行程，当横跑车触发右接近开关Y1时，横跑车后退；当横跑车触发左接近开关Y2时，横跑车前进，如此往复实现向直跑车布料。2混配柜运行现状在打叶复烤生产过程中，混配柜直跑车一直停在混配柜出料最前端不动，皮带上的烟叶直接落在混配柜出口处（即柜体头部)送出时，横跑车则一直以寻堆布料方式做往、返运行。此时，横跑车处于“空载”运行状态，不仅浪费了电能，同时也增加了不必要的机器磨损，进而增加了维修人员的工作强度和维修成本。打叶复烤运作模式为三班制，早班刚开始进出料时，存在一定的料现象，直跑车进行寻堆布料，横跑车跟随直跑车进行寻堆布料2 ，往复运行。但是随着进出料的进行，到中班以后，烤机混配柜内的烟叶基本上可以达到边进边出，直跑车一直停留在柜头，烟叶刚被送进来就被送走。此时横跑车仍然进行寻堆布料，在这种情况下横跑车电机的电能消耗称为“空耗”。横跑车电机的功率为0.7 5kW，以每天12 h空耗”时间计算，每天浪费电能0.7 5X12=9kWh。每月按2 5天生产计算，合计浪费电能2 2 5kWh。3混配柜横跑车节能措施及实施M86.5+PB11FILLINGM61.3Q0.1=VAITAUTOM39MODEMOTORGROUP1CONTACTORAUTO-1M39.KFGBB-PB11M106.5FILLING+PB12Q0.3IN+M43OPERATIONMOTORBLENDINGCONTACTOR,BOXM43.KFGBB-PB12Q0.5+M43MOTORCONTACTORM1399.0M45.KLQ0.6+M43MOTORCONTACTORM45.KR杨雪，等：打叶复烤生产线混配柜横跑车节能研究3.3仿真测试横跑车寻堆布料停机状态相互转换控制程序、横跑车落料口定位停在直跑车皮带中间控制程序和横跑车停机控制程序如图3图5所示。将修改后的图3图5程序下传到PLC进行调试3，经过改进混配柜横跑车具有两种布料模式，即寻堆往复布料模式及新增的直线布料模式。INQ27.2OPERATION+M266BLENDINGMOTORRAKESIDEBOXCONTACTORnPBi1,CONTACTORM266.KRAKE.HH1.45.2RAKESIDE+SIL02MOTORPB12.CONTACTORRAKE.IM45.KL图3横跑车寻堆布料停机状态相互转换控制程序146.0146.1SWSWPB11.LPB11.R/146.2145.6SWSWPB12.L169将横跑车布料模式在寻堆往复布料模式基础上新增一种直线布料模式，即当混配柜需要存储物料时，横跑车就会启动往复布料模式，使混配柜能够均匀布料；当混配柜不需要存储物料时，直跑车就会停在混配柜前端，横跑车启动直线布料模式，横跑车一直停在直跑车中间位置不动，使物料均匀输送的同时达到节能的效果。3.1横跑车往复一次所需时间利用秒表计时横跑车往复运行10 转所需时间为60s,得出横跑车往复一次所需时间为6 s。因此，得出横跑车落料口定位停在直跑车皮带中间的控制时间为3s。3.2编写 PLC程序对横跑车电机进行节能控制改造，并对横跑车皮带电机的控制程序优化，实现在全线设备均正常运行。混配柜没有进行寻堆布料，布料直跑车一直停在混配柜出料最前端不动时，横跑车落料口定位停在直跑车皮带中间位置不动，横跑车上的烟叶落在直跑车皮带中间下落在混配柜出口处。如混配柜进行寻堆布料时，横跑车延时10 s自动转为寻堆布料方式做往、返运行。144.4Q0.6+SILO1+M43MOTORM45.KRH/S5T#10S.QO.5S5T#10S-TVBIM43S5T1OSRBCDS5T#3sTVRPB12.RT133S_OFFDTSQT132S_ODTSQS5T#3O5.S5T#30s-TVBIS5TRBCDT134S_ODTSQBIS5T#OmsBCDM1399.0M1399.1图4横跑车落料口定位停在直跑车皮带中间控制程序1704混配柜横跑车节能效果验证对混配柜横跑车布料模式进行改进后，对直跑车M127.5+SW1-M2RUNDIR.LEFTSET-UPMODESW1-SUL2M128.6+SW1-M2RUNDIR.LEFTAUTOMATICMB1SW1-ONL2表1直跑车停在混配柜头的时间和节能效果序号直跑车停在柜头的时间（h）112211310413512613712合计83平均11.86对混配柜横跑车布料模式进行改进后，平均每天节约电能8.8 9 kWh，生产运行按每月2 5天计算，可节约电能2 2 2.5kWh。混配柜横跑车布料模式改进后，大大节约了电能消耗。5结论在打叶复烤生产中，混配柜发挥着烟叶缓存、平衡温度、水分、烟碱、均衡流量等作用，对配方打叶中烟叶Energy Saving Research on Horizontal Running Trolley of Mixing Cabinetin Tobacco Leaf Threshing and Rebaking Production LineYANG Xue,CHEN Meng,YANG Jia-hua,SHAN Jun-yi,LI Hong-mei(Honghe Cigarette Factory,Hongyun Honghe Tobacco(Group)Co.,Ltd.,Mile 652399,China)Abstract:In the tobacco leaf threshing and rebaking production line,the horizontal carriage of the mixing cabinet operatescontinuously in both forward and backward states.When the tobacco leaves in the mixing cabinet go in and out at the same time,thehorizontal running trolley is in No load operating state,which not only wastes electricity,increases unnecessary machine wear,butalso increases maintenance costs.In order to reduce the energy consumption of the equipment,the distribution mode of the mixingcabinet is specially improved.Through program optimization,a new linear distribution mode is added on the basis of the originalstacking reciprocating distribution mode,that is,when the tobacco leaves in the mixing cabinet go in and out at the same time,thehorizontal running trolley will always stop in the middle,and will no longer reciprocate,so that the materials can be transportedevenly while achieving the effect of energy saving.After calculation,222.5 kw.h of electricity is saved per month.Keywords:threshing and rebaking production line;mixing cabinet;horizontal running trolley;saving energy机械工程与自动化停在混配柜头的时间和节能效果进行跟踪记录，共跟踪记录7 天，如表1所示。M135.3M132.2+SW1-M2+SW1-M2M132.4MOTORM128.0+SW1-B2M586.4+SW1-M2LIMITATIONFREEOPERATIONAM44.LSETUPSW1-OP2M586.4FREEM44.M1399.1)SETUP/节约的电能（kWh）9.008.257.509.759.009.759.0062.258.892023年第5期M86.5M135.2+PB11+SW1-M2CONTACT.CHFILLINGCONTACTORECKBACKDIR.RIHGTDIR.RIGHTOPERATIONMB12LEFTMB13I.SW1Q.SW1.LEFT_ENDKR2/图5横跑车停机控制程序混配的均匀性和烟叶内在品质的批量稳定性通过对混配柜横跑车布料模式进行改进研究，一方面解决了横跑车在布料过程中跟随直跑车往复循环造成的“空耗”现象，降低了设备能耗；另一方面提高了布料的均匀性4，提高了烟叶流量控制的均匀性和稳定性，进而提高了复烤片烟质量。参考文献：1霍健，张尚敏，张东东，等.打叶复烤翻箱喂料模式下的均质化控制工艺J.安徽农业科学，2 0 17，45（2 4）：8 6-8 8.2楚晗，张长安，王文杰，等.打叶复烤自动化精准配方投料设备的设计与应用J.中国烟草学报，2 0 2 1，2 7（4）：45-50.3廖常初.S7-300/400PLC应用技术MJ.第4版.北京：机械工业出版社，2 0 16.4尹旭，王戈，徐其敏，等.不同调控因素对打叶复烤成品片烟质量均匀性的影响J.安徽农业科学，2 0 2 3，51（1）：175-178.MOTORINCONTACTORDIR.LEFTMB25BLENDINGI.SW1BOXKR2GBB-PB11H/M106.5+PB12FILLINGINOPERATIONBLENDINGBOXGBB-PB12M586.4FREEM44.SETUPMB11Q.SW1.KL2