风力送丝系统卷接机组单元风速平衡装置

摘要

风力送丝系统卷接机组单元风速平衡装置，属于制烟技术领域。包括除尘管风速检测单元和风速调节控制单元、烟丝管风速检测单元以及PLC控制系统，所述除尘管风速检测单元和风速调节控制单元设置于风力单元与卷烟机集丝箱之间的除尘管路，所述烟丝管风速检测单元设置于喂丝机与卷烟机集丝箱之间的烟丝管路，所述除尘管风速检测单元和风速调节控制单元、烟丝管风速检测单元将采集的数据传输至PLC控制系统，并由PLC控制系统对除尘管风速检测单元和风速调节控制单元、烟丝管风速检测单元进行参数调节。实现了卷接机组送丝风速的稳定，在合理降低送丝风速前提下杜绝烟丝管道堵料可能。因而采用单元风速平衡装置可以使卷烟机组送丝风速保持稳定、烟丝正常供应。

说明书

技术领域

本发明涉及风力送丝系统卷接机组单元风速平衡装置，属于制烟技术领域。

背景技术

风力送丝系统是利用负压风的抽吸将从贮丝柜出来的成品烟丝分配给各卷烟机台的全套系统，主要由喂丝机、烟丝输送管道、风力送丝除尘管道、除尘器、风机、风力送丝系统控制站等设备组成。风力送丝系统在烟丝输送过程中可以达到松散、除杂、脱水、冷却、除尘等工艺目的。同时由于采用吸气式装置，烟丝在密闭的管道中运行，烟草粉尘就不会散发到车间，破坏车间的劳动生产环境。

但是，如果对整个风力送丝系统的设计和使用不当，如输送风速较高，可能会造成一些物料尤其是纤维状和叶片状的物料破碎。风力送丝系统性能的优劣直接关系到烟丝输送后的工艺性能，即烟丝风力输送后的造碎率、烟丝的水份散失、温度和松散度，其中最重要的是造碎率。当烟丝输送管道管径、长度和烟丝的水份一定时，烟丝风力输送后的造碎率（即系统对烟丝的造碎率）主要决定于输送空气速度。

目前在生产过程中，每台卷接机组的管道是以并联的方式接入风送除尘总管。而卷接机组在生产时烟丝需求是间歇性，风力送丝系统对各卷接机组在生产过程中输送烟丝是随机的，因此造成在风力送丝过程中不同卷接机组风速大小不一，并且因风速不稳定产生的部分机组风速过大导致烟丝造碎加大，直接影响烟支端部落丝量和硬、软点等质量指标，使空头等次品数量增多，增加了生产成本。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种风力送丝系统卷接机组单元风速平衡装置，通过控制稳定各卷接机组吸丝风速或通过控制烟丝送丝速度和吸丝风速来实现烟丝柔性输送，减少烟丝造碎率，提高卷烟产量和质量。

本发明的技术方案如下：

风力送丝系统卷接机组单元风速平衡装置，其特征是，包括除尘管风速检测单元和风速调节控制单元、烟丝管风速检测单元以及PLC控制系统，所述除尘管风速检测单元和风速调节控制单元设置于风力单元（由风机、除尘器等设备组成）与卷烟机集丝箱之间的除尘管路，所述烟丝管风速检测单元设置于喂丝机与卷烟机集丝箱之间的烟丝管路，所述除尘管风速检测单元和风速调节控制单元、烟丝管风速检测单元将采集的数据传输至PLC控制系统，并由PLC控制系统对除尘管风速检测单元和风速调节控制单元、烟丝管风速检测单元进行参数调节。

进一步的，所述烟丝管风速检测单元包括在喂丝机与卷烟机集丝箱之间的烟丝管路中设置的文丘里管流量计。

进一步的，所述文丘里管流量计包括文丘里管、三个取压口、差压变送器、压力变送器，三个取压口沿文丘里管长度方向布置，差压变送器与靠近文丘里管进口端的两个取压口配合对文丘里管内风速进行检测，压力变送器与靠近文丘里管出口端的取压口配合对文丘里管内压力进行检测。

进一步的，所述文丘里管流量计的两端分别通过透明观察管与烟丝管路相连。

进一步的，所述文丘里管由进口扩大段、进口等直径段、中间收缩段、二次扩大段、出口等直径段、出口收缩段顺序连接而成；进口扩大段的最小管径与烟丝管路管径相等，中间收缩段的最小管径与烟丝管路管径相等，出口收缩段最小管径与烟丝管路管径相等，多段变径结构可以杜绝文丘里管流量计内单一缩小管径造成的喉道段堵料风险。

进一步的，所述除尘管风速检测单元和风速调节控制单元包括风速检测单元、风速调节控制单元；

所述风速检测单元设置于靠近卷烟机集丝箱一侧，包括除尘管、上游取压口、下游取压口、节流孔板、差压变送器，所述节流孔板安装于除尘管内，所述上游取压口、下游取压口分别布置于节流孔板两侧的除尘管，所述差压变送器与上游取压口、下游取压口配合对该段除尘管内风速进行检测；

所述风速调节控制单元布置于靠近风力单元一侧，包括汇流裤衩管、气动开关蝶阀、调节蝶阀，所述汇流裤衩管的两个管口分别通过分流裤衩管与除尘管连通，两个分流裤衩管上分别布置气动开关蝶阀、调节蝶阀。

进一步的，所述调节蝶阀所在的分流裤衩管管径大于或等于除尘管管径。所述气动开关蝶阀所在的分流裤衩管管径小于或等于所述调节蝶阀所在的分流裤衩管管径。

进一步的，所述除尘管风速检测单元和风速调节控制单元与风力单元之间外接有补风旁路。

进一步的，所述文丘里管流量计外部采用密封罩集成保护，所述除尘管风速检测单元和风速调节控制单元采用密封罩集成防护。

进一步的，该装置还连接人机界面，所述调节蝶阀、气动开关蝶阀、除尘管处的差压变送器、烟丝管路处的差压变送器和压力变送器分别将数据实时传输至PLC控制系统，并由PLC控制系统上传至人机界面实时监控显示；

对于除尘管风速检测单元和风速调节控制单元，所述PLC控制系统根据差压变送器所采集的数据，对调节蝶阀进行适应性调节；

对于烟丝管风速检测单元，所述PLC控制系统根据差压变送器所采集的数据，对吸丝实时风速、调节蝶阀进行适应性调节；对于压力变送器所采集的数据，如果超过其报警值，则烟丝管路有堵塞风险，通过PLC控制系统打开气动开关蝶阀，增大烟丝管路瞬时吸丝风速。

通过在每组卷烟机集丝箱设置对应的风力送丝系统卷接机组单元风速平衡装置，实现了卷接机组送丝风速的稳定，根据检查的实时风速，进行调节风速，如果检测到烟丝管道负压波动大于其报警值，打开气动开关蝶阀，增大瞬时吸丝风速，杜绝烟丝管道堵料可能。因而采用单元风速平衡装置可以使卷烟机组送丝风速保持稳定在合理降低送丝风速前提下、烟丝正常供应。本发明可以稳定单台卷接机组烟丝输送速度，控制输送后烟丝造碎及水分散失，有效地提高了烟支的质量，为卷烟行业烟草工艺的发展提供了有力的保证措施。

附图说明

图1为本发明装置的示意图；

图2为本发明除尘管风速检测单元和风速调节控制单元的示意图；

图3为本发明烟丝管风速检测单元的示意图；

图中：1除尘管风速检测单元和风速调节控制单元、2卷烟机集丝箱、3烟丝管风速检测单元、4人机界面、5汇流裤衩管、6气动开关蝶阀、7分流裤衩管、8调节蝶阀、9 PLC控制系统、10密封罩、11上游取压口、12除尘管路、13上游取压管、14软管、15差压变送器、16节流孔板、17软管、18下游取压口、19与喂丝机相连的烟丝管路、20透明观察管、21文丘里管流量计、22差压变送器、23取压口、24密封罩、25压力变送器、26透明观察管、27进卷烟机集丝箱的烟丝管路、28软管、29软管、30补风旁路、31文丘里管进口扩大段、32文丘里管进口等直径段、33文丘里管中间收缩段、34文丘里管二次扩大段、35文丘里管出口等直径段、36文丘里管出口收缩段。

具体实施方式

如图1所示，风力送丝系统卷接机组单元风速平衡装置，包括除尘管风速检测单元和风速调节控制单元1、烟丝管风速检测单元3、人机界面4以及PLC控制系统9；所述除尘管风速检测单元和风速调节控制单元设置于风力单元与卷烟机集丝箱之间的除尘管路，所述烟丝管风速检测单元设置于喂丝机与卷烟机集丝箱之间的烟丝管路。除尘管风速检测单元和风速调节控制单元与风力单元之间外接有补风旁路30，由于卷烟机集丝箱为间隙吸丝，在除尘支管道上设置气动开关蝶阀配套消音器组成补风旁路与卷烟机集丝箱吸丝开关阀互锁，当卷烟机集丝箱吸丝时补风旁路关闭，当卷烟机集丝箱不吸丝时补风旁路打开，模拟补偿吸丝风量，保证系统中各卷烟机分配的风量恒定，为风力送丝系统卷接机组单元风速平衡装置创造条件。

除尘管风速检测单元由上游取压口11、上游取压管13、软管14、差压变送器15、节流孔板16、软管17、下游取压口18组成分体式孔板流量计检测除尘管风速Vc。

风速调节控制单元由汇流裤衩管5、气动开关蝶阀6、分流裤衩管7、调节蝶阀8组成，其中气动开关蝶阀带位置检测开关检测阀门开关状态，调节蝶阀可以为电气定位器加气缸控制的气动调节蝶阀，一体式伺服电动执行器控制的电动调节蝶阀，伺服电机加同步带驱动的电动调节蝶阀。调节蝶阀采用4-20mA模拟量信号或伺服脉冲电信号控制和反馈阀门开度。

PLC控制系统集成在除尘管风速检测单元和风速调节控制单元1的密封罩10内。

烟丝管风速检测单元采用密封罩24集成防护，烟丝管风速检测单元进口端可加装设置透明观察管20，加装设置出口端设置透明观察管26观察烟丝实时运行状况。文丘里管流量计21（也可以为楔形流量计）包括差压变送器22、三个取压口23、压力变送器25、软管28、软管29，文丘里管流量计两端分别与喂丝机相连的烟丝管路19、进卷烟机集丝箱的烟丝管路27相连，检测烟丝管风速Vs。为杜绝文丘里管流量计（楔形流量计）缩小管道截面积可能造成的烟丝堵塞现象发生，烟丝管风速检测单元管段设计为变大进出口管径再缩小为常规管径的方式，即文丘里管由进口扩大段31、进口等直径段32、中间收缩段33、二次扩大段34、出口等直径段35、出口收缩段36顺序连接而成。

烟丝气力输送中料气比是质量浓度，指的是单位时间内通过输料管有效断面的烟丝的质量与气体的质量之比，用μ来表示料气混合比（浓度）、G代表质量（kg/h）的话，也就是μ=G物料/G气体。烟丝正常输送管路直径一般保证烟丝正常输送（烟丝不堵塞、消耗的风力单元能量小）的料气比为安全系数范围0.8-1.2，烟丝在管路内悬浮，就不会造成烟丝堵塞。一般设计的文丘里管流量计包括“收缩段”、“喉道段”和“扩散段”3部分，喉道由于局部减少输送管路截面积一半以上，造成料气比（质量浓度）超高很容易造成喉道烟丝堵塞。本发明采用多段式变径结构的改进型文丘里管流量计后，保证改进型文丘里管流量计喉道段烟丝料气比在安全系数范围，不会造成烟丝堵塞现象。

本发明的装置具有以下功能：

1.卷接机组集丝箱漏风报警

在风速调节或者开度调节的前提下，通过检测除尘管风速Vc与烟丝管风速Vs比较，如果风速差值大于设定的某个值的时候，会发出漏风报警信号，并在触摸屏弹出窗口上显出当时的漏风率。

漏风率=（Vc-Vs）/Vs *100%

Vs为烟丝管风速，Vc为除尘管风速。

2.烟丝管堵料控制

在风速控制的送丝状态，检测到烟丝管压力变送的压力值大于设定值时，单元风速平衡装置就会认为烟丝管道可能有堵料故障。出现堵料故障时，风速调节控制单元气动开关蝶阀执行全开全关动作，增大烟丝管瞬时风速，间隔为两秒，共进行三次后再回到风速控制的送丝状态控制，若压力降下来则说明堵丝故障排除，若压力未降，再重复进行一遍，还未降就发出堵料报警信号。

3.缺丝报警

系统工作时各卷接机组集丝箱是间歇性的，当集丝箱料空吸丝料斗满时停止吸丝。如果料空要丝信号的持续时间大于缺料判定时间时，系统认为此时处于缺料运行状态，发出缺料报警信号，提醒解决烟丝供应问题。

4.调节烟丝输送速度

风力送丝系统卷接机组单元风速平衡装置的卷接机组集丝箱漏风报警、烟丝管堵料控制等功能，为降低烟丝输送速度至（9-13）±1m/s提供保障。该速度下烟丝包裹在一起呈沙丘状态悬浮输送，减少烟丝与烟丝管的摩擦，从而极大的降低了风力送丝系统对烟丝的造碎，降低烟丝消耗，提高卷烟产品质量和经济效益。

卷接机组单元风速平衡装置是一套集风速测量、显示、控制调节、集丝箱漏风报警、烟丝堵塞报警、缺丝报警于一体的控制装置。控制系统接收模拟量输入，触摸屏安装在卷接机组操作台面板上，由除尘管风速检测单元、烟丝管风速检测单元和风速调节控制单元组成单元风速平衡装置，通过调节蝶阀开度，达到控制管道内风速的目的。

卷接机组集丝箱在吸满丝后，风速调节控制单元处于待机状态，当单元风速平衡装置接收到要丝信号的时候，开始启动风速控制系统，当卷接机组处于吸丝过程中时，随着吸丝料斗吸入的烟丝积累，该支路的管道阻力增大，风速也随之发生波动，控制系统根据烟丝管风速检测单元测量的风速与设定值进行比较，控制风速调节控制单元蝶阀的开度，实现风力送丝风速自动控制的功能。

根据生产的需要，可切换到手动调节即开度调节模式，通过触摸屏菜单上的启动按钮和设定蝶阀开度可实现开度调节，开度0代表全关，开度100%代表全开。在触摸屏上把本设备调节到开度控制，从触摸屏上输入相应的开度值，控制系统根据开度值乘以比例系数，使调节蝶阀转到相应的开度，同时在触摸屏上显示对应的开度值。

本装置的控制模式：

1、开度控制

在开度模式控制下，风速调节控制单元调节蝶阀只接受来自触摸屏（人机界面）的角度设定，打开固定角度，生产过程中角度无变化。除尘管风速检测单元和烟丝管风速检测单元数值只显示，不能参与控制，无法自动排除故障。在此模式下的生产过程中不能很好的保证产品的品质。不宜长期保持此模式。

2、风速控制

在风速模式控制下，风速调节控制单元调节蝶阀根据烟丝管风速检测单元风速数值不断进行PID调节，使烟丝管风速检测单元风速数值稳定在一个理想设定值中。保证在烟丝管中的烟丝以一个匀速状态运动，避免风速忽大忽小不稳定，增加对烟丝的造碎。

3、堵料故障自动排除

正常生产过程中，除尘管风速检测单元和烟丝管风速检测单元风速数值差值不大，在一个正常范围。当因为卷烟机集丝箱漏风二者差值过大时，在丝管中有成团的烟丝，烟丝管风速检测单元压力传感器检查压力大于设定值，影响丝管的烟丝匀速运动，有烟丝管堵料风险，此时风速调节控制单元暂停进行PID调节，保持当前的角度状态，风速调节控制单元气动开关蝶阀以脉冲开关的形式改变丝管中的风速状态，打散成团烟丝，使除尘管风速检测单元和烟丝管风速检测单元风速数值差值恢复到正常状态、烟丝管风速检测单元压力传感器检查压力小于设定值。故障排除。关闭风速调节控制单元气动开关蝶阀，自动恢复风速调节控制单元进行PID调节，自动生产。若烟丝管风速检测单元压力传感器压力大于设定值未降，再重复进行一遍以上操作，还未降就发出堵料报警信号。