風(fēng)力送絲堵管自動(dòng)檢測(cè)及疏通系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

風(fēng)力送絲堵管自動(dòng)檢測(cè)及疏通系統(tǒng)開(kāi)發(fā)昆明卷煙廠節(jié)能減排QC小組洋、任冠峰匯報(bào)人品質(zhì)/精準(zhǔn)/節(jié)能/效率創(chuàng)新

《云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司關(guān)于印發(fā)設(shè)備價(jià)值管理體系（試行）的通知》（滇煙工物〔2012〕102號(hào)）、云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司關(guān)于印發(fā)設(shè)備價(jià)值管理績(jī)效評(píng)價(jià)辦法（試行）的通知》（滇煙工物〔2013〕14號(hào)）以及各級(jí)設(shè)備管理文件中，對(duì)設(shè)備有效作業(yè)率等指標(biāo)有著明確的管理要求。在風(fēng)力送絲過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)送絲管道堵塞，導(dǎo)致煙機(jī)脫料停機(jī)的情況，降低了設(shè)備有效作業(yè)率。前言課題名稱(chēng)風(fēng)力送絲堵管自動(dòng)檢測(cè)及疏通系統(tǒng)開(kāi)發(fā)小組名稱(chēng)節(jié)能減排QC小組小組注冊(cè)號(hào)HH1QC-18-83成立時(shí)間2017.11活動(dòng)時(shí)間2017.11-2019.3課題類(lèi)型創(chuàng)新型課題注冊(cè)號(hào)HH1QC-18-83-01注冊(cè)時(shí)間2017.11組長(zhǎng)黃曉華出勤率100%課題指導(dǎo)李松榮級(jí)別中級(jí)診斷師證書(shū)編號(hào)T081116-189序號(hào)姓名部門(mén)文化程度職務(wù)/職稱(chēng)組內(nèi)分工1黃曉華動(dòng)力管理部本科主任、工程師組長(zhǎng)，實(shí)施方案制定2沈丁洋動(dòng)力管理部研究生工程師組員，疏通方案論證3任冠峰動(dòng)力管理部本科工程師組員，控制系統(tǒng)測(cè)試4趙宇生產(chǎn)三部本科主任、工程師組員，方案現(xiàn)場(chǎng)改造實(shí)施5嚴(yán)濤生產(chǎn)三部本科工程師組員，系統(tǒng)測(cè)試6鄭森生產(chǎn)二部本科主任、工程師組員，方案現(xiàn)場(chǎng)改造實(shí)施7鄧壽璽生產(chǎn)二部本科工程師組員，控制系統(tǒng)測(cè)試8李城云生產(chǎn)二部本科工程師組員，PLC編程9許維學(xué)企業(yè)管理部本科主任、工程師組員，工藝論證基于現(xiàn)狀，節(jié)能減排辦公室、生產(chǎn)二部和生產(chǎn)三部聯(lián)合成立QC小組，對(duì)風(fēng)力送絲堵管問(wèn)題進(jìn)行研究。PPT模板下載：

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選擇課題課題背景

風(fēng)力送絲系統(tǒng)是利用負(fù)壓抽吸原理將煙絲從送絲站喂絲機(jī)輸送至卷煙機(jī)集絲箱。系統(tǒng)主要包含喂絲機(jī)、送絲管道、文丘里流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥、回風(fēng)管道、除塵設(shè)備、電機(jī)及風(fēng)機(jī)、控制器、人機(jī)界面等。課題背景回風(fēng)送絲補(bǔ)風(fēng)閥卷煙機(jī)1卷煙機(jī)n喂絲機(jī)彎管變徑調(diào)節(jié)閥風(fēng)機(jī)流量計(jì)在風(fēng)力送絲過(guò)程中，考慮到物料造碎因素，一般送絲風(fēng)速不可過(guò)大。由于物料不均，管道阻力(比如變徑、彎管)、風(fēng)力波動(dòng)等因素，會(huì)出現(xiàn)送絲管道堵塞的情況。采用人工判別疏通，耗時(shí)較長(zhǎng)，降低了設(shè)備運(yùn)行效率。補(bǔ)風(fēng)閥調(diào)節(jié)閥需求調(diào)查2#管1#管小組調(diào)查17#、18#、19#卷煙機(jī)，在2017年2月-10月，月均堵管次數(shù)為2.78次，且堵管多發(fā)生在順時(shí)針第一根管（1#管）。

17#18#19#合計(jì)2017年2月10122017年3月10122017年4月21032017年5月00002017年6月11132017年7月12142017年8月01232017年9月22152017年10月0123合計(jì)88925次月均堵管次數(shù)0.890.891.002.78次需求調(diào)查若卷煙機(jī)單獨(dú)要料，卷煙機(jī)的2#送絲管對(duì)應(yīng)的吸絲范圍為夾角a/b(銳角）。而1#送絲管對(duì)應(yīng)的吸絲范圍為夾角360-a/b，所以1#送絲管吸取的煙絲量要大于2#送絲管，風(fēng)速會(huì)降低，堵管風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2號(hào)送絲管。喂絲機(jī)送絲管布局平皮帶19-219-118-218-1預(yù)留27積絲盤(pán)錐頂夾角a夾角b喂絲機(jī)錐頂和積絲盤(pán)向兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，將煙絲均勻分散到積絲盤(pán)底部。確定課題-查新借鑒對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)（維普、萬(wàn)方、專(zhuān)利網(wǎng)等）進(jìn)行檢索，主要可參考的專(zhuān)利及文獻(xiàn)如下：（1）學(xué)術(shù)論文：嘴棒堵塞自動(dòng)清理裝置設(shè)計(jì)與應(yīng)用出處：《裝備制造技術(shù)》2014年第6期127-129，139共4頁(yè)借鑒點(diǎn)：利用空壓氣進(jìn)行吹掃疏通。（2）學(xué)術(shù)論文：一種基于真空吸入式氣力輸送技術(shù)的大管道疏通設(shè)備研發(fā)出處：《科技資訊》2016年

第18期

41-42頁(yè)，共3頁(yè)借鑒點(diǎn)：利用系統(tǒng)產(chǎn)生的負(fù)壓，提高吸力疏通管道。（3）學(xué)術(shù)論文：煤粉輸送管道簡(jiǎn)易疏通法出處：《河南建材》2005年

第1期

37-37頁(yè)共1頁(yè)借鑒點(diǎn)：易堵位置安裝空壓氣反吹管，利用空壓氣進(jìn)行反吹疏通。確定課題風(fēng)力送絲系統(tǒng)不同于水管堵塞和其他氣體輸送物料（固體），煙絲具有團(tuán)簇蓬松的特點(diǎn)，借助空壓氣或者負(fù)壓，可以將堵塞煙絲疏通開(kāi)。為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)、疏通堵塞管道。QC小組確定課題為：風(fēng)力送絲堵管自動(dòng)檢測(cè)及疏通系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)定目標(biāo)對(duì)于風(fēng)送系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的最大負(fù)壓是有限制的，考慮個(gè)別極端無(wú)法疏通情況，將17#、18#、19#三臺(tái)卷煙機(jī)月均堵管導(dǎo)致停料的次數(shù)由2.78次降低到0.17次/月（2次/年）以下。PPT模板下載：

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確定方案總體方案的提出對(duì)1#支管風(fēng)速過(guò)低問(wèn)題，可以先從管道布局入手。采用對(duì)角分布，理論上可以達(dá)到平均供料效果。此方法需要對(duì)現(xiàn)有送絲管道進(jìn)行改造，預(yù)計(jì)費(fèi)用較高?？紤]管道阻力、風(fēng)力波動(dòng)等因素普遍存在，小組決定利用自動(dòng)控制的手段，從正壓、負(fù)壓兩個(gè)方向進(jìn)行思考：管道堵管自動(dòng)檢測(cè)及疏通基于物料檢測(cè)的空壓氣反吹自動(dòng)疏通法基于風(fēng)速檢測(cè)的負(fù)壓自動(dòng)疏通法基于物料檢測(cè)的空壓氣反吹自動(dòng)疏通法1基于物料檢測(cè)的空壓氣反吹自動(dòng)疏通法：在卷煙機(jī)料倉(cāng)處安裝雷達(dá)料位計(jì)，檢測(cè)料倉(cāng)進(jìn)料情況，判別管道是否堵管。在送絲管易堵的地方（主要是上升彎管處），開(kāi)孔加裝空壓氣管，當(dāng)堵管時(shí)，利用空壓氣進(jìn)行反吹，吹通堵塞管道?；陲L(fēng)速檢測(cè)的負(fù)壓自動(dòng)疏通法2基于風(fēng)速檢測(cè)的負(fù)壓自動(dòng)疏通法：通過(guò)送絲管道風(fēng)速測(cè)量判別是否堵管，提高風(fēng)機(jī)頻率，增加管道負(fù)壓，調(diào)整調(diào)節(jié)閥和補(bǔ)風(fēng)閥開(kāi)度，分配支管負(fù)壓，實(shí)現(xiàn)吸通管道。確定方案方案基于物料檢測(cè)的空壓氣反吹自動(dòng)疏通法基于風(fēng)速檢測(cè)的負(fù)壓自動(dòng)疏通法工作量需焊接安裝空壓氣反吹管，工作量大工作量少準(zhǔn)確性供料不足時(shí)，易出現(xiàn)誤判檢測(cè)風(fēng)速，判別精準(zhǔn)預(yù)估實(shí)施效果需要檢測(cè)一個(gè)進(jìn)料周期，判別時(shí)間長(zhǎng)，反吹疏通快。風(fēng)速檢測(cè)判別快速，負(fù)壓疏通稍慢。成本預(yù)估費(fèi)用13830元，成本高預(yù)估費(fèi)用2328元，成本低選擇╳√對(duì)于負(fù)壓自動(dòng)疏通法：堵管檢測(cè)快速準(zhǔn)確，實(shí)施成本低。QC小組采用此方案。方案細(xì)化——分級(jí)方案的分解比選分級(jí)方案的分解比選——送絲管風(fēng)速檢測(cè)1、輸送空氣速度測(cè)量?jī)x輸送空氣速度測(cè)量?jī)x位于卷煙機(jī)料倉(cāng)入口端，測(cè)量供料管中的空氣速度。優(yōu)點(diǎn)：風(fēng)速數(shù)據(jù)現(xiàn)成、直觀。

缺點(diǎn)：輸送空氣速度測(cè)量?jī)x測(cè)量的是卷煙機(jī)料倉(cāng)進(jìn)料風(fēng)速，此處風(fēng)速已經(jīng)是雙送絲管合并以后的管道風(fēng)速，不能真實(shí)反映各單支管風(fēng)速情況。此外，卷煙機(jī)系統(tǒng)不開(kāi)放，提取數(shù)據(jù)難度較大。分級(jí)方案的分解比選——送絲管風(fēng)速檢測(cè)2、文丘里流量計(jì)文丘里流量計(jì)位于送絲管中間，每個(gè)支管各有一個(gè)，信號(hào)箱位于格柵頂部，離電控間較近。文丘里管是標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件，屬于差壓式流量?jī)x表。其基本測(cè)量原理是以能量守恒定律-伯努力方程和流動(dòng)連續(xù)性方程為基礎(chǔ)的流量測(cè)量方法。優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量準(zhǔn)確，信號(hào)提取方便。缺點(diǎn)：提取的信號(hào)為壓差信號(hào)，需要將其轉(zhuǎn)換為風(fēng)速信號(hào)。分級(jí)方案的分解比選——送絲管風(fēng)速檢測(cè)方案送絲管風(fēng)速檢測(cè)方案一方案二輸送空氣速度測(cè)量?jī)x文丘里流量計(jì)優(yōu)點(diǎn)風(fēng)速數(shù)據(jù)現(xiàn)成直觀。測(cè)量準(zhǔn)確，信號(hào)提取方便。缺點(diǎn)數(shù)據(jù)不精準(zhǔn)，提取復(fù)雜。信號(hào)提取轉(zhuǎn)換復(fù)雜。選擇╳√二者相比，文丘里流量計(jì)測(cè)量信號(hào)精準(zhǔn)且更容易采集，所以，QC小組選取此流量計(jì)。分級(jí)方案的分解比選——增加負(fù)壓1、電機(jī)滿(mǎn)頻運(yùn)行通過(guò)驅(qū)動(dòng)直接將電機(jī)運(yùn)行頻率升至50Hz，增加整體負(fù)壓，系統(tǒng)內(nèi)所有送絲管風(fēng)速均增加。優(yōu)點(diǎn)：控制簡(jiǎn)單，實(shí)施方便。缺點(diǎn)：系統(tǒng)整體增加負(fù)壓，總體負(fù)壓無(wú)法充分利用到堵塞管道，負(fù)壓吸通無(wú)法得到保障。2、電機(jī)頻率按需增加逐步增加電機(jī)頻率，增加堵塞管道上的調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，關(guān)閉補(bǔ)風(fēng)閥，提高堵塞管道負(fù)壓，同時(shí)對(duì)未堵塞管道進(jìn)行風(fēng)速平衡控制。優(yōu)點(diǎn)：控制準(zhǔn)確，未堵塞卷煙機(jī)受影響較小，電機(jī)運(yùn)行更節(jié)能。缺點(diǎn)：系統(tǒng)控制復(fù)雜。分級(jí)方案的分解比選——增加負(fù)壓方案送絲管風(fēng)速檢測(cè)方案一方案二電機(jī)滿(mǎn)頻運(yùn)行電機(jī)頻率按需增加優(yōu)點(diǎn)控制簡(jiǎn)單，實(shí)施方便?？刂茰?zhǔn)確，未堵塞卷煙機(jī)受影響較小，電機(jī)運(yùn)行更節(jié)能。缺點(diǎn)堵塞管道無(wú)法達(dá)到最大負(fù)壓，負(fù)壓吸通無(wú)法得到保障。系統(tǒng)控制復(fù)雜，實(shí)施難度大。選擇╳√由于電機(jī)頻率按需增加模式：風(fēng)力控制合理，對(duì)未堵塞管道影響小。QC小組采取此控制模式。確定最終方案管道堵塞自動(dòng)檢測(cè)及疏通系統(tǒng)采用：

文丘里流量計(jì)檢測(cè)風(fēng)速和電機(jī)頻率按需控制方案。PPT模板下載：

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制定對(duì)策制定措施

對(duì)策目標(biāo)措施負(fù)責(zé)人地點(diǎn)完成時(shí)間基于風(fēng)速檢測(cè)的負(fù)壓自動(dòng)疏通送絲管風(fēng)速檢測(cè)提取風(fēng)速測(cè)量數(shù)據(jù)1、流量計(jì)風(fēng)壓信號(hào)提取趙宇卷包南除塵電控間2018.2任冠峰2、制定堵管風(fēng)速判別模型任冠峰送絲站2018.2鄧壽璽增加負(fù)壓增加堵塞管道負(fù)壓，維持其他支管風(fēng)速基本不變3、確定疏通堵管風(fēng)力控制模型嚴(yán)濤卷包南除塵電控間2018.2沈丁洋4、制定未堵管風(fēng)速閉環(huán)控制模型沈丁洋卷包南除塵電控間2018.2黃曉華構(gòu)建系統(tǒng)編程，將控制模型轉(zhuǎn)換為程序語(yǔ)言5、PLC編程、調(diào)試及運(yùn)行李城云卷包南除塵電控間2018.3鄭森鄧壽璽沈丁洋系統(tǒng)測(cè)試運(yùn)行疏通堵塞管道6、模擬堵管，測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行可靠性任冠峰卷包南除塵電控間、送絲站2018.3嚴(yán)濤鄧壽璽許維學(xué)PPT模板下載：

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對(duì)策實(shí)施對(duì)策實(shí)施——1、流量計(jì)風(fēng)壓信號(hào)提取采用隔離配電器MSC302E-C0CC，1入2出4-20mADC，敷設(shè)屏蔽信號(hào)線。提取原風(fēng)送系統(tǒng)內(nèi)文丘里流量計(jì)壓差信號(hào)，通過(guò)轉(zhuǎn)換公式計(jì)算，將壓差信號(hào)轉(zhuǎn)為風(fēng)速信號(hào)AI，AI經(jīng)過(guò)模擬量模塊轉(zhuǎn)換被送入可編程序控制器PLC運(yùn)算作為顯示信號(hào)，經(jīng)過(guò)上位機(jī)處理，作為實(shí)時(shí)控制的風(fēng)速值。

對(duì)策實(shí)施——2、制定堵管風(fēng)速判別模型

堵塞分為兩類(lèi)：（1）在引壓管之外A、C，壓差小，風(fēng)速小。（2）在引壓管之間B，壓差較大，風(fēng)速大，屬假象，實(shí)際管道并沒(méi)有疏通。

對(duì)策實(shí)施——3、制定疏通堵管風(fēng)力控制模型

對(duì)策實(shí)施——3、制定疏通堵管風(fēng)力控制模型風(fēng)力送絲系統(tǒng)堵管檢測(cè)及自動(dòng)疏通邏輯流程圖對(duì)策實(shí)施——4、制定未堵管道風(fēng)速閉環(huán)控制模型原風(fēng)力送絲系統(tǒng)每條送絲管上有負(fù)壓傳感器、氣動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥和氣動(dòng)補(bǔ)風(fēng)閥，電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用SPS驅(qū)動(dòng)（智能電機(jī)節(jié)能控制），建立支管風(fēng)速閉環(huán)控制。對(duì)內(nèi)置的串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行PID運(yùn)算，通過(guò)氣動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥調(diào)節(jié)風(fēng)速使其穩(wěn)定，克服電機(jī)頻率增加導(dǎo)致主管負(fù)壓增大，對(duì)正常送絲管道風(fēng)速擾動(dòng)。對(duì)策實(shí)施——5、PLC編程、調(diào)試及運(yùn)行總體控制界面對(duì)策實(shí)施——5、PLC編程、調(diào)試及運(yùn)行風(fēng)力送絲系統(tǒng)堵管檢測(cè)及自動(dòng)疏通控制編程圖對(duì)策實(shí)施——6、模擬堵管，測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行可靠性系統(tǒng)測(cè)試記錄圖將風(fēng)力送絲堵管檢測(cè)及自動(dòng)疏通控制系統(tǒng)直接并入風(fēng)力送絲控制系統(tǒng)中，并模擬堵管，測(cè)試系統(tǒng)是否正常運(yùn)行。PPT模板下載：

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效果檢查效果檢查時(shí)間17#18#19#合計(jì)2018年4月00002018年5月00002018年6月00002018年7月00002018年8月00002018年9月01012018年10月00002018年11月00002018年12月00002019年1月00002019年2月00002019年3月0000合計(jì)0101月均堵管次數(shù)00.08300.083現(xiàn)場(chǎng)記錄人鄧壽璽、嚴(yán)濤統(tǒng)計(jì)任冠峰18#卷煙機(jī)在2018年9月15日進(jìn)行低風(fēng)速測(cè)試試驗(yàn)時(shí)，人為造成一次堵管現(xiàn)象。堵管頻次由2.78次/月降低到0.083次/月，即1次/年。P34系統(tǒng)測(cè)試記錄圖效果檢查經(jīng)濟(jì)效益原來(lái)發(fā)現(xiàn)堵管到人工疏通整個(gè)過(guò)程需要20-120分鐘，平均按30分鐘/計(jì)，17#、18#、19#卷煙機(jī)生產(chǎn)速度為12000支/分鐘，本QC完成后可增加卷煙產(chǎn)量=（2.78次/月*12月-1次）*30分鐘*12000支/分鐘=11,649,600支。紫云單支價(jià)格0.5元，經(jīng)濟(jì)費(fèi)用=11,649,600*0.5=5,824,800元，未考慮減少設(shè)備啟停產(chǎn)生的廢煙。設(shè)備作業(yè)時(shí)間單臺(tái)卷煙機(jī)堵管導(dǎo)致停料的時(shí)間(2.78*12-1)*30min=16.18h。項(xiàng)目實(shí)施后每年可以減少卷煙機(jī)停機(jī)時(shí)間16.18h。PPT模板下載：

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鞏固措施鞏固措施（1）申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利一項(xiàng)：一種風(fēng)力送料系統(tǒng)堵管檢測(cè)自動(dòng)疏通方法。鞏固措施（2）發(fā)表論文一項(xiàng)：卷煙企業(yè)風(fēng)力送絲自適應(yīng)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)鞏固措施（3）進(jìn)行操作人員培訓(xùn)，并制定操作材料。

（4）