真空回潮（精选五篇）
真空回潮 篇1
真空回潮机利用真空泵抽取真空机箱体内的空气, 使箱体内达到工艺要求的真空度, 然后由加湿系统将蒸汽和水混合后以低压湿蒸汽的形式输送进箱体内, 使烟叶吸收水分, 达到松散、增温增湿的目的。
在真空回潮生产过程中, 设备故障、操作方法差异、季节因素等影响了真空回潮的运行稳定性, 引起工艺指标的波动和能源消耗的增加。针对真空回潮常见的故障和问题, 本文将设计预警功能, 在故障发生前作出预警, 提醒维修工和操作工及时做出处理, 防止故障的发生或扩大。
2 问题描述及解决方案
2.1 真空度上升速度慢
真空机抽空过程中, 根据设定程序, 当真空度到达23KPa时, 四级蒸汽喷射泵关闭, 二级汽和二号水打开, 继续抽空, 二级汽开启后应在20秒内使真空箱体真空度由23KPa升高至12KPa左右。根据故障历史统计, 关四级汽、开二级汽后发生故障的频次较高, 且不易被发现。
在PLC中增加程序段, 当二级汽开启时启动定时器, 定时时间20秒到后, 将真空压力表采集到的真空度与12KPa进行比较, 若达不到, 则触发报警程序, 并进行声光报警提示, 提醒操作工做出停机处理, 并由维修工检查四级止回阀及一、二号水的密封是否有问题, 避免持续抽真空浪费蒸汽以及延误生产。
2.2 冷却水水量控制
一号冷凝器的主要作用是冷凝从一级泵 (图1中1E) 喷射出来的混合汽, 混合汽由下而上, 冷却水从上而下与混合汽逆流接触, 通过接触, 达到混合汽体中除不可冷凝气体外, 可冷凝的汽体98%、最大限度地在此得到充分冷凝, 减少后一级真空喷射泵的抽空负担。
一号冷凝器底部1/3处为较热部位, 温度≤42℃, 冷凝器上部2/3部分为较凉部位, 温度≤32℃。在一定真空条件下, 上部温度如超出45℃, 冷凝后的水就会不同程度地发生汽化, 混合汽在未被彻底冷凝情况下, 又产生新的汽化, 加重了下级泵的工作负担。所以, 需要将冷却水温度控制在32℃以内, 并保证有足够的冷却水量。
二号冷凝器主要冷凝二级泵喷射出来的混合汽体, 原理与一号冷凝器相同。
在生产过程中, 需要控制好冷却水水量, 冷却水水量不足会影响抽空效率, 造成蒸汽消耗增加, 甚至在设定的抽空时间内真空度达不到工艺指标要求;冷却水水量过大时, 储水箱水位超上限会引发停车。冷却水水量、冷却水温度与抽空时间三者存在相互影响、制约的关系, 需要通过寻找冷却水水量的最优值, 达到抽空时间最短的效果。
冷却水管路只有手动阀门来控制开度, 并无流量计, 冷却水流量可通过储水箱水位变化速度间接反映。在程序中增加记录抽空时间的功能, 并统计每批次抽空时间的最大值记录在数据块中。将储水箱水位上限值除以抽空时间最大值, 作为储水箱水位增加速度推荐值, 即间接确定了冷却水阀门开度。当水箱水位增加速度推荐值超过实际值15%时, 则在监控画面上做出提示, 提醒操作工调节冷却水阀门开度。当实际值大于推荐值5%时, 做出预警, 避免水箱水位超限。
2.3 真空机进箱预警
真空回潮生产完成后, 周转箱内烟叶包芯温度可达65℃以上, 根据工艺要求, 回潮后烟叶在周转箱内滞留时间不得超过30分钟。在实际生产中, 当出料段积存烟箱较多时, 操作工进行暂停进箱的操作, 此种操作方法属于经验法, 操作工不容易把握暂停和继续生产的时机。
针对此问题, 设计判定程序, 计算出料段烟包数量M=出料辊道上停放的周转箱数量+真空机内存放箱数。当M大于临界值N= (T为真空机工作时间, Flux为设定流量值) 时, 在监控画面上做出提示“暂停进料”;反之, 则提示“允许进料”。应用此方法可保证, 当真空机出料时, 箱内烟叶滞留时间不超过30分钟即翻进松垛机。
3 总结
本文通过控制程序的设计, 实现了真空回潮机的预警功能, 有效防止了故障的发生或扩大, 提高了能源利用效率。在关键流程上, 由程序根据历史数据统计和当前状态做出判断, 指导操作工的操作行为, 避免了人为因素导致的工艺问题。
摘要：真空回潮是卷烟制丝线的首道工序, 生产区域大、所属设备多给操作工巡检带来困难, 常因为问题发现不及时导致故障发生或扩大, 引起生产延误或者能源的浪费。在一些关键操作流程上, 仍然依靠操作工的经验法进行控制, 不能保证加工的一致性。通过程序编写, 对上述问题进行预警设计, 减少因人为因素导致的设备故障或工艺问题, 并提高能源利用效率。
真空回潮机余热回收冷凝器的设计 篇2
喷射式真空回潮机目前被大量应用在烟草制丝生产线, 是制丝生产线的关键工艺设备, 它的作用是将储存在筒体内的烟片抽吸成9.80 k Pa (绝对压力) 的负压真空, 完成片烟的膨胀松散、去青杂气、杀虫、增温增湿工艺[1]。抽吸真空通过蒸汽引射泵实现, 蒸汽喷射泵需消耗蒸汽330 kg/批 (锅) , 这些蒸汽形成的余汽一般都作为废汽引入室外直接对空排放, 不仅造成热能浪费而且对环境产生一定的影响[2]。目前, 国内外余汽热能回收普遍采用两种方式, 一是直接吸收式[3], 二是热交换吸收式[4]。前者冷却水与乏汽及抽吸的筒体空气直接接触, 热能初次回收彻底, 但回收的热水被污染, 不能直接利用, 需要二次热交换, 热能散热严重, 因此虽有卷烟厂使用, 但推广应用受到限制;后者通过换热器吸收, 回收热水可直接被利用, 回收效率高, 但对换热器管阻有特殊设计要求。
本文基于降低换热器管阻和提高换热效率为出发点, 设计符合喷射式真空回潮机蒸汽引射排放的余汽所具有的瞬时、间歇和大流量的特点, 将散热器作为一种蒸汽余汽冷凝器进行结构设计, 可作为该类型真空回潮机的配套产品使用, 结果表明, 蒸汽余热温度由110℃~120℃下降到80℃, 冷却水温可提高到60℃~70℃, 达到节能减排目的。
2 真空回潮机蒸汽引射器余汽热能回收系统结构
新设计制造一种适用于真空回潮机吸气引射式蒸汽喷射泵废汽热能吸收的装置——废汽冷凝器, 该冷凝器具有吸收瞬时、大流量、低压力蒸汽的特点, 蒸汽被冷凝过程压降小, 采用固定管板管壳式换热器, 散热管拆卸清洗容易, 散热管设计有膨胀节, 抗热涨冷缩强, 适用寿命长, 采用立式安装, 散热面积大, 热回收能力足等特点, 可作为喷射式真空回潮机的配套产品。其结构、技术方法、适用效果如下。
设计制作一换热器, 将原对空排放的余汽经换热器冷凝, 热能被冷却水吸收, 冷却水被反复循环加热, 提高其温度从而可被重新利用。其余热回收管网及设备布局如图1所示。具有温度为110℃~120℃的真空回潮二级喷射泵余汽, 从冷凝器下部进入, 蒸汽走散热管外, 在导流板的导流下, 降低流速, 增大管程, 其热能被散热管内流动的低温水吸收, 进行热交换, 蒸汽冷凝成水, 凝结水从底部排水口排出, 未完全冷凝的水蒸汽从顶部出口排走;冷水自冷凝器底部走管内被加热, 水在冷凝器中走管内双程, 在顶部堵头折返, 进行二次吸热, 水被加温后从冷凝器中排走, 冷凝水经水箱再次放热, 排放掉的冷凝水热能被充分利用;冷却水不断循环从而提高其水温, 达到能利用的温度。
3 热能回收核心部件——换热器 (余汽冷凝器) 的结构设计
3.1 换热器技术要求
批次余汽排放量大, 而余汽排放流量更大, 余热回收利用经济可行, 但对其热能回收的核心部件换热器的设计选型提出更高要求。其换热器的基本参数应满足如下条件:
蒸汽流量:3 465 kg/h (脉冲流动, 每21分钟期间8分钟排一次汽) ;
蒸汽入口压力:0.14 MPa;
蒸汽入口温度:110℃;
热交换效率:≥75%;
冷却水温度:≤40℃;
热媒入口管径:ϕ250;
管阻:尽可能小。
3.2 换热器设计方案
管壳式换热器是一种成熟的标准化产品, 它具有散热效果好, 设计规范, 计算简便, 使用广泛等特点, 其散热和安装方式对比如表1所示。
综上两套方案的比较, 在对第二方案进行改进的基础上, 可实行第二方案, 即减少管阻对蒸汽排放的影响, 如可对水循环进行双回程设计, 增大水循环管程, 加粗管壳直径, 与原余汽排放管直径相匹配。基于标准化的BQM-DN800-0.6-70-2/25Ⅰ型固定管板管壳式换热器, 如图2所示, 按专用真空余热冷凝器进行设计, 尽量减少管阻和提高换热面积和换热效率。
3.3 余热冷凝器热管的设计计算
为保证蒸汽在冷凝过程中有良好的散热, 采用焊接铜管, 为了便于清洗, 采用标准的25×2 (外径×厚度) 散热铜管, 换热管采用双回程转置正方形排列, 管间距为1.4 d (换热管外径) , 其排列规则如图3所示。按此规律, 可在ϕ800圆筒断面管板放置2×181=362根散热管, 管板侧视如图4所示。整体结构设计如图5所示, 中间加隔板。
散热面积A的计算:
A=πd (L-2δ-0.006) n
d——散热管外径, 取0.025 m;
L——散热管长度, 取4 m;
δ——管板厚度, 取0.015 m;
n——管子根数, 取362。
则A=3.14×0.025 (4-2×0.015-0.006) ×362=112.6 (m2) 。
管程流通面积:
S=【πd2-π (d-2τ) 2】/4×n
d——散热管外径, 取0.025 m;
τ——散热管厚度, 取0.002 m;
n——管子根数, 取262。
S=【3.14×0.0252-3.14 (0.025-2×0.002) 2】/4×181=0.026 (m2) (相当DN180) 。
壳程流通面积:
S= (πD2-nπd2) /4
D——壳筒直径, 取0.6 m;
d——散热管外径, 取0.025 m;
n——管子根数, 取472。
S= (3.14×0.62-362×3.14×0.0252) /4=0.105 (m2) (相当DN365) 。
壳体为低合金钢圆筒, ϕ800×6, 长度4米。
蒸汽的压降值为15~35 k Pa, (0.015~0.035 MPa) 。
冷却水流速:0.7~1.0m/s。
管内蒸汽流速:大于1.5m/s。
3.4 热负荷的计算
蒸汽冷凝过程可分为两个阶段, 第一阶段, 潜热释放, 0.1 MPa (表压) 蒸汽由110℃降至0 MPa (表压) 100℃水蒸汽, 其热量释放为两种状态的总焓之差, 为2 691.26 k J/kg-2 675.71 k J/kg=15.55 k J/kg;第二阶段由0 bar (表压) 100℃饱和水蒸汽降至60℃热水继续释放热能, 为其焓值之差, 2 675.71-376.96=2 298.75 k J/kg, 两个阶段合计放热为2 314.3 k J/kg。
余汽排放流量3 465 kg/h, 批次排放量为462 kg, 则每锅烟蒸汽冷凝释放的热量为:
2 314.3 k J/kg×462 kg=1 069 206.6 k J
其瞬时热负荷为:1 069 206.6 k J/480 s=。
Q=mhCph (Thi-Tho) =Q=mcCpc (Tci-Tco)
Q——热负荷, J/s;
mh——热流体的质量流量, kg/s;
C.ph——热流体的定压比热, J/ (kg·℃) ;
T.hi——热流体的进口温度, ℃;110℃;
T.ho——热流体的出口温度, ℃;60℃;
c——冷媒体。
Q=2 227.5=13.9×4.2×δT。
水的定压比热容4.2 k J/ (kg·℃) , 水的流量为13.9 kg/s;
水升温为:δT=38.1℃
两流体平均温差:
水的温差δt1:38℃;
蒸汽的温差δt2=110-60=50℃;
平均温差为44℃。
Q——热负荷, W;
A——换热面积, m2;
δt1——进行换热两流体平均温差, ℃;
K——总传热系数, W/m2·℃。
则总传热系数K为:
2 230 000/ (43×112.6) =450 W/m2·℃。
4 热能回收循环系统——循环水泵及管道的选型
水的定压比热容为4.2, 水的管程流通面积等效于DN180管径, 水的流速控制在0.5 m/s, 则水的管程流量为:
水压为0.2 MPa, 查上海东方泵业有限公司管道离心泵选型表, 选取水泵型号:DFG80-125/2R/5.5管道离心泵, 选用的管道泵, 其额定流量为50 m3/s, 扬程20 m, 电机功率为5.5 k W, 转速2 900 r/min, 进出口直径为DN80。
管径的按如下公式计算:
Q——通过管道的流量 (m3/h) , 取100;
V——流速 (m/s) , 取1.5~2.2为经济流速, 这里取2.0;
选取DN80管径较为合适, 其对应的管道为ϕ89×3.5热轧无缝钢管。
5 应用效果
为提高真空回潮余汽在冷凝器的冷凝热回收效果, 当水池温度达到60℃时, 开启热水供应电磁阀, 水箱内热水排放, 经长距离输送至洗浴热交换室内与盘管热水器回水口相连, 用于职工洗浴的补水, 当冬季管路散热温度下降时, 经洗浴热交换蒸汽二次加热, 确保常年供给浴室温度在设定的范围内。真空回潮余热利用于洗浴管网如图6所示。
漯河卷烟厂通过设计和安装真空回潮机余热回收系统, 日均卷烟产量1 100箱 (约40 000 kg烟叶) , 回潮机批次处理烟叶能力为2 400 kg/锅, 日生产15锅, 累计排放余汽时间为2小时, 回收热能2×2.23MW, 日产生60℃热水75吨, 节约了相应燃料燃烧产生的热能, 经济效益和社会效益显著。
参考文献
[1]尹国平.烟叶回潮用蒸汽喷射泵抽真空系统的研究[D].西安:西北工业大学, 2002.
[2]张蒙生, 张振华, 赵志强, 等.蒸汽降温增湿装置在制丝生产线上的应用[J].设备管理与维修, 2005, (08) :27.
[3]程习全.真空回潮机抽真空蒸汽余热回收系统的研制与应用项目查新报告[R].河南省科学技术信息研究院, 2009.
真空回潮 篇3
真空回潮作为制丝生产线的实际意义上的第一道工序,是指在真空条件下,对来料烟叶进行快速增温增湿的一个工艺过程。
真空回潮的基本任务是提高烟叶的温度和含水率,改变烟叶的物理特性,使之满足后加工对物料的工艺要求。其具体作用:提高烟叶的柔软性和抗破碎性,减少烟叶在松把、配叶等过程工艺损耗;松烟把和烟叶,便于均匀掺配,并使之在随后的加温加湿过程中均匀增加温度和含水率;减少烟叶中的青杂气,改善在制品的燃吸质量;有一定程度的杀虫灭卵作用。
真空回潮段工艺布局如图1所示。真空回潮段工艺设备主要包括解包机(工位号102)、装箱翻包机(工位号103)、垂直拆分机(工位号105)、翻箱喂料机(工位号113)、翻箱清扫机(两台工位号110和111)、真空回潮机(两台,工位号106和107)以及连接它们的输送机。所有设备都是以真空回潮机为核心,为其服务。解包机主要作用为将烟包纸箱开包脱箱;装箱翻包机,将烟包入箱;垂直拆分机,将烟包拆分开,方便回潮水分的渗入以及后段工艺松散;输送机,将这些离散的各司其职的设备连成一个整体,共同实现真空回潮、松散润叶的工艺效果。
整个工作流程为:真空回潮段通过工位101从配方库获得烟包,经过解包102开包脱箱,后到达装箱翻包工位103,在此工位将烟包装入垂直方向来的空箱,实现装箱,再经过垂直拆分机工位105进行烟包拆分,分配给两个真空回潮机A、B(工位106、107),之后经由缓存工位112于进入翻箱喂料工位113实现给制丝主线供料。
2 真空回潮段物流系统存在的问题
相对于真空回潮段里几台主机设备,其物流设备的控制具有一定的复杂性和不确定性。物流系统承载的功能:连接段内所有主机设备,并与之做接口;烟箱分配功能,真空机每次一般对5或者6(这里是6个)烟箱进行抽真空、回潮等工艺操作;合流功能,遵循先进先出,先出先翻箱喂料;缓存功能;信息传递、比对功能。
目前真空回潮段物流系统存在的问题:装好箱的烟叶从烟叶配方库中出来后,经过装箱进入真空回潮机,从真空回潮机出来后的烟箱经过翻箱喂料机从而进入叶片回潮段,由于真空回潮工序缓存工位较多,因此该工序上经常存在同时有多个批次烟叶同时生产的情况,如果操作工稍不注意,极易造成在翻箱处烟叶混批或是混牌的情况。
目前常使用的防错措施:人为拉开批次之间距离;增加了操作人员投入,加入人工记录第一箱和最后一箱等工作环节。这样一定程度上降低了混批的概率,但生产不能连续,费时费力,对人依赖度太高,因此亟需开发出一种有效防错系统来解决该问题。
3 基于RFID技术的烟叶信息防错系统
针对烟叶混批或是混牌的情况,提出了一种基于RFID技术的烟叶信息防错系统,主要特点:在真空回潮工作过程中物流工位信息随着烟箱传递,随时可以查询到当前烟箱中的烟包信息;基于工位烟包信息传递,加入了RFID检测环节,这给信息传递加入了一道检验防线。因此两者结合可有效防止烟叶混批或是混牌的情况发生。
3.1 RFID技术
RFID的工作原理:当标签进入磁场后,接收解读器发出的射频信号,凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(Passive Tag,无源标签或被动标签),或者由标签主动发送某一频率的信号(Active Tag,有源标签或主动标签),解读器读取信息并解码后,送至中央信息系统进行有关数据处理。
RFID系统一般由RFID控制器、RFID读写器以及标签(MDS等)构成。
3.2 硬件实现
烟叶信息防错系统硬件构成如图2所示,包括DP主站(S7-400 PLC)、RFID控制器(西门子RF630R)、RFID读写器(西门子ASM456)以及标签(载体,MDS)等。
该系统共使用3套RFID读写控制器,分别位于垂直分切机前(工位号104)、真空回潮出口(工位号108和109,此处采用一个读写控制器带两个读写器)和翻箱喂料前(工位号112)。标签(载体,MDS)安装在每个烟箱相同位置,方便读写器读写。
另外,系统还配备3个20字LED条屏,分别安装于对应的3套RFID读写控制器所安装位置,用以显示当前工位烟包信息。
3.3 网络实现
基于目前现场真空回潮段设备特点,整个信息网络的通信路径设计如图3所示。高架库客户机从高架库服务器数据库读取每包烟包信息并按照出库顺序发送给真空回潮监控机,此时真空回潮监控机成为网络信息中转站,不仅负责与真空回潮PLC进行相关通信,并且将信息发送给3个条屏,同时将信息写入制丝中控服务器数据库。
3.4 软件实现
技术方案软件实现的内容包括:高架库出库烟包信息的查询与发送以及真空回潮机与外围网路进行通信;烟包信息的接收与按工位传递;RFID工位信息的读写比对;监控画面的开发。其中,高架库出库烟包信息的查询与发送以及真空回潮机与外围网路进行通信都是通过.net管理软件对数据库等进行管理与操作来实现的;而真空回潮段烟包信息的接收与按工位传递以及RFID工位信息的读写比对都是通过底层PLC控制程序来开发实现的,采用了西门子PLC专用组态编程软件SIMTIC Manager STEP 7;监控画面的开发与完善是通过Intouch 9.0以及Protool 6.0来实现的。
防错软件实现的核心在于,将接收到的每个烟包信息在垂直分切机前(工位号104)通过RFID读写头写入MDS卡中,并随箱移动,而在真空回潮出口(工位号108和109)和翻箱喂料处(工位号112)位置分别将MDS卡中的信息读出并与通过程序传递过来的信息进行对比,如果出错,则停止运行,并报警,等待处理,因此达到双重防错的目的。
3.4.1 烟包信息传递
为了实现烟包信息传递,软件设计时在STEP7中每个工位都创建一个具有相同数据格式用户自定义(UDT)的数据块(DB)来存储每个工位的信息(包括占位);编写了控制的标准块;每个输送机都创建一个功能(FC)调用标准块以及进行相关程序编写。
单工位链条输送机之间的信息转存核心标准块(Transport_1_1)程序如图4所示。局部变量只定义了IN型变量,其中DB_POS_1和DB_POS_2分别对应前后两个传送位置的数据块(包含占位信息),TRANSPORT_CONDI-TION为信息传送条件,具体因工位而异。
3.4.2 RFID读写
读、写MDS卡核心程序分别如图5、图6所示,命令代码B#16#2(1)为读(写)指令,address_MDS代表读(写)卡起始地址,DAT_DB_address代表数据存入起始地址,length代表数据长度。
3.5 防错功能实验验证
为了检验防错功能,分别对获取烟包工位(工位101)、真空回潮出口处(工位108、109)以及翻箱喂料处(工位112)等工位错误次数进行记录分析(时长为连续生产两周):
(1)出库信息的验证:验证出库烟包信息与解包所需烟包的批次信息是否正确,比对错误次数为3,经确认这3次系人为误填入信息所致。
(2)真空回潮出口处的验证:验证经过一系列传送,程序中传递信息与标签(MDS)中读出的信息是否一致,错误次数为0。
(3)翻箱喂料处信息的验证:对比程序中传递信息与标签(MDS)读出的信息是否一致,比对错误次数为2,经确认这两次为故意修改信息所致。
因此,该系统运行稳定可靠。
4 结语
系统引入RFID技术,采用多重信息比对,能够最大限度降低烟牌批次出错概率;系统实现了过程控制的可视化、可查化,给操作人员提供了查询方便,有效降低操作人员劳动强度,提高了其工作效率;监控采用了以占位信号为基础的传递思路,显示更为准确、明了。该防错系统技术亮点在于RFID技术与烟企物流技术在真空回潮段首次成功结合运用,并取得了预期的效果。
参考文献
[1]编写组.卷烟工艺与设备[M].北京:轻工业出版社,1993
[2]陈良元.卷烟加工工艺[M].郑州:河南科学技术出版社,1996
[3]吴永祥.射频识别(RFID)技术研究现状及发展展望[J].微计算机信息,2006
真空回潮 篇4
WZ1134D型真空回潮机, 属行业内先进设备, 具有性能稳定、工作可靠等特点;具备监控系统、网络监控、高速显示、自动、手动、应答等多种控制功能。但在生产使用中, 真空回潮机暴露出传动系统故障多, 传动轴易偏斜, 锥形石墨套更换频繁, 密封组件使用寿命短, 对连续化生产造成较大影响, 故障维修任务重, 维修费用高;箱体密封性差, 导致真空度不够, 烟叶回潮效果差, 对生产工艺质量造成较大影响。
一、真空回潮机主传动系统的原理及故障分析
通过查阅设备运行记录发现, 主传动系统故障停机时间占真空回潮机故障停机时间的62.86%, 严重影响了设备的正常运行和回潮质量。
(一) 真空回潮机主传动系统原理。
真空回潮机主传动系统是负责传递动力, 使得真空回潮机完成进箱、出箱工作, 从而达到真空回潮机的运转性能的驱动系统。
真空回潮机主传动系统主要由主传动轴、副主轴、减速机、积放链条、链条导轨、箱体动密封组件、锥形套等组成。
减速机提供动力, 通过联轴器带动主传动系统运转。主传动轴通过法兰与副主轴连接, 锥形套安装在副主轴上, 通过底座固定, 对主传动轴进行定位。
密封组件安装在主传动轴与箱体的结合处, 采用锥形套对主传动轴进行定位, 并保持主传动轴与箱体的动密封。
(二) 故障分析。
一是锥形套定位能力差;锥形套为石墨成型, 具自润滑性, 在高温高湿的环境中摩擦阻力小, 但材质偏软, 由于主传动系统的负载大, 锥形套在磨损较轻的情况下已先出现碎裂、变形等现象, 导致锥形套失效, 失去定位作用。主传动轴发生窜动、偏斜, 联轴器因咬合缝隙变大出现损坏, 密封组件因轴的偏斜失去密封作用, 箱体真空度降低。二是积放链条及导轨均选用不锈钢材质, 箱体内积放链条磨损严重;导轨及链条有明显磨损痕迹;链条下方槽内积存大量的金属屑。查阅机械设计手册, 不锈钢材质的摩擦系数达μ=0.47;且同等材料之间摩擦系数较高。半年即需要更换一次链条, 维修费用高;摩擦阻力大也是造成石墨锥形套频繁损坏的因素。
二、改进方案与措施
改进时首先考虑锥形套的选材, 在提高其韧性及硬度的同时, 保持有较好的耐磨性及较低的摩擦系数;在副主轴端安装推力轴承进行轴向定位, 限制传动轴的轴向窜动。并对导轨进行设计, 降低摩擦阻力。
(一) 锥形套的设计。
锥形套的选材, 在提高其韧性及硬度的同时, 保持有较好的耐磨性及较低的摩擦系数。
1. 材料的选择。
通过对以上几种材料性能的论证及对比, 从耐承载性能、减摩性、机械强度、耐磨性、高温高湿环境等方面进行综合考虑, 黄铜及聚四氟乙烯材质性能良好, 故选择其为零件加工材料。
2. 锥形套的测绘。
3. 零件加工及对比试验。
零件加工后, 将聚四氟乙烯及黄铜材质零件分别安装到A、B箱体的主传动系统中, 进行设备运行比对。在试验期间, 采用黄铜材质的锥形套维修工时为0.3小时/月, 采用聚四氟乙烯材质的锥形套维修工时为1小时/月。拆开主传动系统进行检查, 更换零件后对主轴及底座无磨损、无损伤, 显示黄铜材质及聚四氟乙烯均可用, 但从零件寿命来看, 黄铜材质明显优于聚四氟乙烯材质, 故选用黄铜材质为最佳用材。
(二) 增加推力轴承进行轴向定位。
1. 轴承选型。
针对改进方向, 需要安装使用平面推力轴承。为此进行平面推力轴承的选型工作。
此轴承是由一个平面圆柱滚子和保持架组件、一个轴承座定位圈和一个轴定位组成。
通过查阅机械设计手册, 进行各型平面轴承的选型。
注:数据采自《机械设计手册》第四卷第28篇《滚动轴承》。
结合主传动轴尺寸, 及轴承受力情况, 选用F8-19M。
2. 平面轴承的安装。
测量副主轴端面距箱体壁的间距, 制作底座固定在箱体壁上, 推力轴承安装在底座里, 使推力轴承与副主轴保持1～3mm的间距。使推力轴承起到限位作用, 当传动轴发生轴向窜动时, 限定主传动轴的位置。
(三) 导轨的设计改进。
1. 对导轨进行测绘, 依照测绘尺寸进行制图。如图4所示:
2. 进行链条导轨的选材。要求导轨在保持机械强度的同时 (即有足够的耐负载) , 并有效降低摩擦阻力。查阅机械设计手册, 各材料性能如表3所示。通过对选定的几种耐磨材料的论证及数据对比, 从耐磨性、减摩性、机械强度等方面进行综合考虑, 选用尼龙材质的耐磨条。
3. 依据测绘数据, 外加工尼龙耐磨条, 并安装试验。
三、改进后效果
改造后, 2012年3月至9月对真空回潮机故障停机时间及主要原因进行统计, 并与改造前 (2011年6月至12月) 的数据进行对比, 绘制图表如表4所示。
从表4数据可以看出:改造后, 通过6个月的运行, 真空回潮机主传动系统故障率由改造前占设备故障率的62.86%降低到了16.7%, 故障停机时间也由原来的35小时降低到9小时以下, 主传动系统故障停机时间较长的问题得到了有效的解决且制作成本低。2012年10月, 现场拆验, 制作的黄铜材质锥形套磨损程度低, 耐用性好, 对主传动轴的定位良好;尼龙导轨基本无磨损, 对链条无摩擦伤害, 运行轻便, 无噪音。
参考文献
[1].哈尔滨工业大学力学教研室.理论力学[M].北京:高等教育出版社, 1996
[2].刘鸿文.材料力学[M].北京:高等教育出版社, 1992
[3].葛文杰.机械原理[M].北京:高等教育出版社, 2006
真空回潮 篇5
一、真空回潮机中冷却水及冷却水喷头在系统中的作用
WZ1004A型真空回潮机在正常工作时是一个密闭的空间, 图1中二级喷射泵的作用就是利用文丘里管的原理用水蒸气把真空回潮机中的空气抽出来, 在抽出空气的同时, 水蒸气在喷射泵中和空气相混合, 混合后进入冷凝器中。由于进入了水蒸气, 冷凝器里面的空气与真空回潮机内部的空气相比体积是增大的。为了缩小冷凝器中的气体体积, 减少一级喷射泵的负荷, 在冷凝器的内部设置了3个冷却水喷头, 让温度较低的冷却水把二级喷射泵喷出的混合气体中的水蒸气冷却成体积较小的水, 和冷却水一起被水泵抽走。
如果混合气体中的水蒸气在冷凝器中得不到很好的冷却, 真空回潮机会出现抽真空速度慢, 真空度达不到设计要求, 抽真空时间很长的现象, 最终会影响生产。
二、存在的问题及初步改造
新郑卷烟厂的2台WZ1004A型蒸汽喷射式真空回潮机出现抽真空时间长达20 min, 真空度才能达到工艺要求的1 066 Pa, 最恶化的时候无论如何延长时间真空度也达不到工艺要求, 不仅烟叶的回透率远远低于设计要求, 而且严重影响了生产进度。
笔者研究通过加大冷却水喷头的出口直径, 增大冷却水的用量, 让二级喷射泵用于引射的蒸汽尽可能多的冷凝成水。改造后, 由于冷却水量的增多, 冷凝效果尚可, 只是冷凝器中的冷却水存量增大, 致使高水位报警开关起作用, 一旦出现报警, 2台蒸汽喷射泵都要停止工作, 等到水泵把冷凝器中的水抽到合适的水位后才重新工作, 增加了抽真空的时间。
随着进入冷凝器中冷却水的增加, 被冷却水喷头打散的水滴更多, 水滴被一级喷射泵抽到大气中的几率增加了, 用于冷却的冷却水量也增加了, 储水罐 (Φ2.25 m×1.7 m) 原来是1周补充1次水, 初步改造后是1d补充1次水, 冷却水用量增加了7倍。
三、设备的回顾和现用喷头的实验
第一代真空回潮机使用的冷凝器内部的布水器是用钻有很多小孔的不锈钢板多层叠在一起, 成股状的冷却水从板的上部落入下部后变成很细密的小水滴, 由于设备的体积过于庞大, 冷却效果不太好。
第二代真空回潮机使用的冷凝器内部的布水器由钻有很多细密小孔的不锈钢管子束组成, 成股状的冷却水从细密小孔中喷出来, 形成很细密的小水滴。由于冷却水在循环使用要经过凉水塔的降温, 大气中的大量杂物将不可避免的进入系统中, 堵塞直径本来就很小的小孔, 清理很不方便, 冷却效果也不太好。
第三代真空回潮机使用的冷凝器 (也就是改造前使用的) , 内部的布水器被冷却水喷头所取代, 成股状的冷却水在喷头内部经过相互折射、碰撞, 到达出口处成小水滴状分布。
四、新一代冷却水喷头的设计和实验
冷却水从图2的左侧进入, 从右侧出来后, 喷射到1个圆锥状不锈钢体上, 冷却水被分布成圆形的幕状, 圆形水幕把圆筒形冷凝器的内壁壁全部包围, 实现了蒸汽的无缝隙通过。
五、实际使用效果和安装时的注意事项
冷却水喷头是安装在冷凝器的内部, 冷却水的实际分布情况是看不到的, 只有通过实际运行的数据来说明它的效果。抽真空时间缩短到3 min, 烟叶的回透率达到新设备的98%的要求, 冷却水的用量缩短为变为10 d加1次。