浅析香精香料调制搅拌站冷热水对接装置优化改造

浅析香精香料调制搅拌站冷热水对接装置优化改造

邓创，瞿冉

（红云红河集团昆明卷烟厂，云南 昆明 650000）  

摘要：香精香料调制搅拌站是卷烟香精香料配制过程中非常重要的环节，其温控精度和搅拌均匀性直接影响产品质量。现在用搅拌站冷热水对接装置存在一定设计缺陷，移动调制罐进入搅拌站后，不能自动对接升温，需要修理工手动进行对接，当调制罐完成升温保温降温过程后，冷热水对接装置不能自动松开，需要修理工手动松开，严重影响生产效率。因此车间急需开发一种适用于糖香料配制系统的重型移动设备管线精确定位对接的装置，以实现调制搅拌站冷热水自动对接，保障产品质量，提高生产效率。

关键词：香精香料；自动对接装置；精准定位；生产效率

1 背景与现状

糖香料调制是烟用香精香料制备不可或缺的重要环节，对卷烟品质起着举足轻重的作用。根据工艺要求，调制罐需在料液配制过程中进行加热、冷却，其介质为冷热水。目前冷热水切换对接主要由修理工手动完成。搅拌站冷热水对接过程为：调制罐进入搅拌站-罐体对接装置与搅拌站对接装置对接-传感器检测到对接完成时开始接入冷热循环水对调制罐进行升温、保温、降温-搅拌完成，系统发出离开搅拌站指令-调制罐与搅拌站对接装置松开-调制罐离开搅拌站。

车间现有搅拌站冷热水对接装置存在一定设计缺陷，移动调制罐进入搅拌站后，不能自动对接升温，需手动对接，当调制罐完成升温保温降温过程后也需手动松开，严重影响生产效率。因此车间急需开发一种适用于糖香料配制系统的重型移动设备管线精确定位对接装置。

2 原因分析和确定技术方案

通过现场调研，冷热水对接成功率低的症结一方面在于：装满料液后的调制罐，重量将达3吨左右，属于重型设备，当调制罐通过链机运输到达搅拌站时，无法保证不发生轻微偏转及位移，冷热水管道无法精准定位。项目组通过多次调研和讨论，决定设计一种管道夹紧装置，解决冷热水对接过程中管线无法精准定位的技术难题，在此基础上，设计一种管道对接装置完成冷热水管道自动对接。

3 开展优化改造

3.1调制罐位置校正装置研制

根据现场调研调制罐、输送链机及运输过程中位置偏移量和对接允差量等，确定在调制罐进入搅拌站输送链条后、还未到达但即将到达搅拌位置时，设置一种夹板装置。该装置类似一种导向装置，设置于搅拌站输送链条垂直于链条运动方向的两侧，可以在管线夹紧前，将调制罐引导至对接允差范围内，当调制罐还未完全停止运动前介入引导，可以避免质量较大的调制罐产生的静摩擦力，从而提高装置的可靠性和耐用性。调试安装后的调制罐导向装置如图1所示。

图1 调制罐导向装置（推杆侧）图

3.2 管线夹紧装置研制

在调制罐经过导向装置并进入搅拌站停驻后，需要设计一种管线夹紧装置，使得管道两侧被精准的定位，提高管道对接的成功率。项目组发明了一种管线接头自动夹紧装置，该装置的结构如图2所示。

图2 管线接头自动夹紧装置结构示意图

该装置包括：机架、夹紧驱动机构、固定爪以及夹紧爪，机架包括上横支架和下横支架，固定爪设置于上横支架上，夹紧驱动机构设置于所述下横支架上，夹紧爪的下端能够穿过上横支架上开设的通孔并与夹紧驱动机构相连，夹紧驱动机构能推动夹紧爪向上移动将管线接头夹紧在固定爪上，固定爪的两侧设置有导槽，夹紧爪的两侧设置有导轨，导轨的一端与夹紧爪相连、另一端与导槽可滑动地连接。本申请的装置能准确可靠地将管线接头夹紧在固定爪上，结构简单，成本低、易维护，定位准确可靠；同时通过导轨和导槽的配合能够加强夹紧爪和固定爪之间的连接，使得管线接头在夹紧时固定爪和夹紧爪不移位、不错位。安装后的夹紧装置如图3所示。

图3 管线接头自动夹紧装置现场图

通过现场测试，该装置能够精准定位调制罐管道，夹紧驱动机构能准确可靠地将管线接头夹紧在固定爪上，结构简单、成本低、易维护，定位准确可靠；通过导轨和导槽的配合能够加强夹紧爪和固定爪之间的连接，使得管线接头在夹紧时固定爪和夹紧爪不移位、不错位，整个结构更加稳定；另外，导轨、导槽、固定爪、夹紧爪以及夹紧驱动装置之间的配合可以使得夹紧爪在驱动装置的作用下沿导轨向上，夹紧爪和固定爪的轴线保持平行，便于夹紧和夹牢。至此，通过调制罐导向装置、管线接头自动夹紧装置的设计和安装调试，管线定位的问题被有效解决。

3.3 管线自动对接装置研制

实现管线对接功能的难点在于：一方面，要保证对接成功率，需要设计一种有一定允差的对接方式；另一方面，要考虑对接过程、对接期间、对接后以及脱开前、脱开时、脱开后的整个对接、脱开期间，管道的通断逻辑和优选设计；同时，在前两个基础条件均满足的情况下，还要考虑管线对接后对接位置的密封性，以及整个装置的可维护性和可靠性。基于上述三个问题，项目组通过广泛借鉴、试验和技术创新，自行设计发明了一种管线自动对接装置，该装置的结构图如4所示。

图4 自动对接装置结构示意图

该装置包括，两个气缸1和气缸2，定位导板3，两个上对接头4和上对接头5，压紧定位板6，两个下对接头7和下对接头8，圆锥定位的锥体9和锥体10，圆锥定位的锥面11和锥面12，浮动底座13。

当移动调制罐进入搅拌站时，气缸1带动压紧定位板6垂直向下运动，下锥体9和10分别对接到下锥面11和12，通过四周弹簧自动找准中心位，气缸2带动上对接头4和5下移，分别和下对接头7和8对接，实现热水对接升温。当系统检测到移动调制罐升温保温降温过程结束后，冷热水对接装置通过气缸2带动上对接头4和5分别和下对接7、8脱离上升，气缸1带动压紧定位板6上升，完成松开过程。对接装置、装置对接前、装置对接后的现场效果如图5所示。

图5 自动对接装置现场图

该装置在设计、制造、装配、调制并投入生产使用以后，冷热水管道对接的成功率大幅提升。项目组在2023年7月5日-2023年7月7日期间，通过现场测试的方法对8个搅拌站管线对接装置自动对接成功率进行测试，测试结果如表1所示。

表1 管线对接装置自动对接成功率测试

统计20次，均对接成功，对接成功率为100%，松开成功率为100%，且均未发现密封泄露问题。其中，对接平均用时0.22分钟，松开平均用时0.158分钟。至此，管线自动对接成功率低的问题被有效解决。

3.4 电气控制程序设计

为配合重新设计的管线夹紧装置、管线对接装置的自动运行，需要修改更新原搅拌站控制器的电气控制程序。通过安装四个传感器磁性开关到位检测：两个压紧定位板下压到位检测及两个管线对接到位检测。四个检测分别与两个气缸动作相关联。进站时，气缸一动作到位，即传感器检测到压紧定位板下压到位时，气缸二开始动作，开始管道对接，对接完成即传感器检测管线对接到位时，才开始控制搅拌站气动阀往冷热水管道灌装循环水。出站时，气缸二控制上对接头升高，管道松开完成，即传感器检测到松开到位时，气缸一开始动作，轴向完成装置的上下彻底分离，调制罐在链机的带动下离开搅拌站前往下一工序段。

通过程序改进和调制后，三种装置都具备了独立手动运行、联机自动运行的功能。经多次测试和现场调试，装置动作正确、运行正常，措施达到效果。联动后的冷热水对接装置可实现调制罐在进入搅拌站时，在导向装置的介入下运动至预设允差范围内的位置，调制罐到达搅拌站后，管线夹紧装置定位调制罐管道并夹紧，搅拌站管道对接，并开始执行热水热能交换升温任务。待搅拌工作即将停止时，搅拌站管线松开，夹紧装置松开，调制罐离开搅拌站。

4 结语

上述方案完全由项目组人员自行探索、发明设计，通过导向、锁紧、对接的技术路线，逐步调整管线对接的漂移位置，缩小对接允差，最终达到冷热水管道自动对接的目的。设备投入使用后，管线对接成功率达到98%，对接平均用时0.22分钟，松开平均用时0.158分钟。冷热水对接装置改造完成后，可有效消除因冷热水对接不成功导致的料液加热及降温不及时、不充分的隐患，提升香精香料配制质量稳定性。

管线对接装置，在烟草行业中常用于设计有加温层、升温层的移动罐体，在香精香料制备领域有着极强的推广价值；在其他工业领域中，管道对接亦有着广泛的实用性和推广前景。