滚筒防粘料自动吹扫装置的研发

滚筒防粘料自动吹扫装置的研发

吴忠卷烟厂制丝车间金沙QC小组发布人:蒋文翔、李菁吴忠卷烟厂金沙QC小组小组名称2014年5月

WZ17-2014注册时间滚筒防粘料自动吹扫装置的研发活动课题2014年5月-2015年4月课题活动时间创新型课题类型一、

小组概况一、

小组概况小组成员简介合格数据统计与发布大专操作工26女李菁87合格方案实施大专机械维修工43男王建民6合格工艺指导本科工艺员31男张道增5合格技术改造本科电气修理工30男闫锐4合格组长本科设备技术员28男马佐耀3合格方案策划大专维修班班长44男李润喜2合格技术指导本科设备主任28男马斌1TQC教育情况组内职务文化程度岗位年龄性别姓名序号合格蒋文翔男28电气修理工本科方案实施与发布制表人：马佐耀制表日期：2014年6月1日二、活动计划12月提出方案设定目标总结标准化效果确认对策实施制定对策选择课题ACDP4月3月2月1月11月10月9月8月7月6月5月时 间活动计划阶 段活动计划

PDCAPDCA循环计划进度实际进度制图人：马佐耀制图日期：2014年6月10日松散回潮筒体内部结构有入口端耙钉，翻版，出口段耙钉。在烟叶加工过程中，叶片经过回潮筒内时，在耙钉和翻版的作用下进行松散，其中滚筒进料端和出料端分别进行加水，因此，叶片很容易粘附在耙钉及筒壁上，造成物料损失三、选择课题设备简介在公司开源节流的大背景下，结合我车间的现状分析，发现车间滚筒设备沾料较为严重，且沾的烟叶经过长时间的侵泡，已无法使用，造成很大的浪费。粘接物料到一定的厚度还有脱落造成水渍烟的隐患。操作工在清洗设备的时候劳动强度大，费时、费力，这引起了车间的高度重视，我QC小组通过调研，拟通过研发一种装置来减少滚筒沾料的现象。三、选择课题问题的提出日期烟叶重量(千克）日期烟叶重量(千克）6月3日73

6月14日77

6月4日74

6月16日79

6月5日78

6月17日726月6日64

6月18日68

6月7日65

6月19日64

6月9日67

6月20日71

6月10日72

6月21日69

6月11日68

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6月12日65

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6月13日71

6月25日67

我小组对车间的松散回潮工序6月份的废料进行了统计如下表三、选择课题制图人：蒋文翔制图日期：2014年6月16日从上表可以看出，松散回潮滚筒粘料很严重，每天平均达到70.90公斤左右的水渍烟，减少松散回潮滚筒粘料已刻不容缓，因此我小组利用头脑风暴法提出三个课题：三、选择课题更改耙钉形状来减少粘料重量筒体上增加排刷来减少粘料重量手动压缩空气吹扫减少粘料重量

降低滚筒粘料重量

方案分析及选择1、受空间限制，实施困难较大2、需要定做专门的毛刷辊，成本较高，制作周期时间长3、维护困难4、存在质量隐患

该课题原理是利用提升机毛刷辊的工作原理设计的。实现的技术路线是：在滚筒转动的时候，毛刷辊在减速机的带动下向相反的方向转动，就能清理掉粘在筒壁的物料。现场利用简易排刷进行实验，实验过程中排刷与耙钉接触时，很容易导致刷毛掉落，存在质量隐患。优点缺点评估分析课题一筒体上增加排刷来减少粘料重量1、能彻底实现目标三、选择课题我小组成员利用现有设备，制造出简易临时锥型耙钉进行更换，更换数量为30个，更换地点为滚筒出料口进行实验，实验结果如下：日期7月27月37月47月57月7水烟叶重量6063626562日期7月87月97月107月117月12水烟叶重量6365646365日期7月137月15水烟叶重量6162由图可知，更换耙钉后，效果不明显。三、选择课题课题二、更改耙钉形状来减少粘料重量课题分析及选择1、通过和制造商洽谈，每个耙钉的加工价格需200元左右，而滚筒内共98个耙钉。因此制作价格昂贵，周期长。2、此方法只能解决耙钉粘料问题，无法解决筒壁问题。通过对滚筒粘料部位的观察，发现滚筒耙钉在烟叶粘到一定程度后，所粘烟叶会自动脱落，通过这一现象来设计一种锥型耙钉，以减少沾料。安装部分耙钉进行实验，实验结果不明显，未能满足课题目标要求。优点缺点评估分析课题二更改耙钉形状来减少粘料重量

1、不需要维护三、选择课题

我小组统计了2014年7月松散回潮滚筒利用手动简易喷吹装置吹扫后，滚筒水烟叶情况：三、选择课题日期水烟叶重量（Kg）2014-7-1618.42014-7-1718.62014-7-1819.42014-7-1919.22014-7-2018.22014-7-2218.82014-7-2319.6课题三、手动压缩空气吹扫减少粘料重量课题分析及选择我小组成员使用压缩空气对筒壁进行吹扫，经过一周的实验，平均产生水渍烟19公斤左右。1、增加了压缩空气的用量2、手动操作受人为因素较大、稳定性差，且有安全隐患1、能源来源方便2、能从根本上解决问题3、制作方便，成本低，不超过2000元优点缺点评估分析课题一手动压缩空气吹扫减少粘料重量三、选择课题课题实验效果结论筒体上增加排刷来减少粘料重量能够完全满足目标，但存在质量隐患不采用更改耙钉形状来减少粘料重量效果不明显，只能解决耙钉部分不采用压缩空气吹扫减少粘料重量系统能够满足目标要求，但受人为因素影响较大采用根据以上分析，我小组成员对课题是否采用进行了评估，评估结果如下：

由于课题一存在人为因素这一隐患，虽然采用，但需进行改进，将手动操作改为自动操作，因此，我小组决定将“滚筒防粘料自动吹扫装置的研发”定为本次活动的课题。三、选择课题滚筒防粘料自动吹扫装置的研发四、设定课题目标123滚筒沾料重量≦20Kg新增装置不影响物料出口水分、温度关于工艺质量的规定。在操作和稳定性方面具备可无人操作和免维护的性能。

目标值的确定（二）目标可行性分析四、设定课题目标小组技术力量雄厚，其中高级维修工3名，高级电工1名，有能力对设备进行局部改造一领导重视研究工具人员素质二三设计的工具有机械部分：AUTOCAD、手动氩弧焊、车床、钻床、砂轮机、自动开丝机。电气部分：Logix5000PLC编程元件厂领导和车间领导对降耗、产品质量较为重视，因此我们得到的支持力度较大

五、提出并确定方案压缩空气吹扫装置储气罐的选择电磁阀的选型控制方式选择罐体压力罐体容积罐体附属管路电动开度阀普通电磁阀利用Logix5000编程软件编写自动控制程序利用时间继电器进行自动控制

经小组与同行业、设备厂家咨询，他们的设备报价昂贵。于是我小组成员运用“头脑风暴法”针对滚筒防粘料自动吹扫装置的研发，提出以下方案并用亲和图归纳整理。五、提出方案并确定最佳方案低压(代号L)0.1MPa≤P＜1.6MPa

中压(代号M)1.6MPa≤P＜10MPa

高压(代号H)10MPa≤P＜100MPa

目前车间的压缩空最高压力也就0.6Mpa,储气罐的压力等级与价格成正比，综合考虑后选择低压、卧式、干式储气罐就可以满足要求方案优选一：为了能保证吹扫的效果和吹扫压力的恒定，需在喷嘴前增加储气罐。五、提出方案并确定最佳方案方案优选一：储气罐容积的确定：小组成员通过实验，用压缩空气对着筒壁吹扫，在25S以内完全可以吹掉筒壁上的烟叶，通过分析计算确定储气罐的容积为在0.2m3

以上就可以满足要求。五、提出方案并确定最佳方案方案优选一：储气罐附属管路的确定：

1、管路材质确定：由于我车间压缩空气压力等级为0.5MPa，最高为0.6MPa，因此，选用普通镀锌钢管就可满足要求。2、管路直径的确定：小组成员经过计算，充满0.2m3储气罐，以0.5MPa压力（空气流速为10m/s，设计需求吹扫间隔为5min），需要直径为在10mm以上，因此，选用4’管作为压缩空气输送管。3、依据管路直径、储气罐等绘制出管路系统图，如下所示：五、提出方案并确定最佳方案我小组统计的8月18日-8月23日，压缩空气主管路压力值。日期8月188月198月208月218月228月23压力值0.550.580.560.570.550.57由统计数据可以看出，压缩空气压力值介于0.5~0.6MPa之间。方案优选二：五、提出方案并确定最佳方案吹扫所需压力由以下公式进行计算：P=F/S，P为压缩空气压力值，F吹动物料所需压力（167N），S为喷嘴面积（3.14*10-4）由计算结果可知，吹扫所需压缩空气压力为0.53MPa。随后，小组成员在现场调整不同压力等级进行吹扫，对吹扫后剩余水烟叶重量进行统计，统计结果如下：吹扫压力0.10.20.30.40.50.6吹扫后粘贴物料重量（kg）514435242018由统计结果可以看出，压缩空气在0.5~0.6MPa时，可满足吹扫要求，而车间主管路压力为0.5~0.6MPa，因此，选用普通电磁阀就可满足要求，最终根据管路直径，确定电磁阀型号为：VXZ2240-04-5D1（阀门直径15mm，控制电为直流24V）。。方案优选二：五、提出方案并确定最佳方案电磁阀附属电路的选择：1、依据电磁阀控制电压等级，确定子站柜内控制模块：距离电磁阀最近的子站柜为B05，子站柜输出控制模块有闲置空点，可以加以利用。2、依据电磁阀与子站柜之间的最大距离，确定线路长度及线径，最终确定使用线径为3*1.5橡套电缆作为控制线。3、依据电磁阀及子站柜控制模块，绘制电路系统图如下所示：方案优选二：五、提出方案并确定最佳方案方案优选三：虽然时间继电器控制相对简单，但需新增控制柜予以控制，造成实施成本增加，故选用Logix5000编程软件编程，并将控制线路接在现有的子站柜内，即可满足要求。五、提出方案并确定最佳方案我小组成员对两种自动控制方式的优缺点进行了分析讨论，以确定采用哪种控制形式。序号控制方式优点缺点是否采用1时间继电器进行自动控制1、不需要对现有程序进行修改2、控制方式简单1、需要增加时间继电器设备2、可靠性不高不采用2Logix5000编程软件编写自动控制程序1、不增加新设备2、可靠性高无采用由表分析结果可以看出，程序编写软件编写的自动程序为最优选择。优化三：五、提出方案并确定最佳方案滚筒防粘料自动吹扫装置的研发电磁阀的选择控制方式的选择储气罐的选择低压储气罐高压储气罐中压储气罐普通电磁阀电动开度阀Logix5000编程软件编写自动控制程序利用时间继电器进行自动控制六、制定对策表要素对策目标措施地点完成日期负责人储气罐及附属管件的选择依据选择要求，购买或利用闲置储气罐依据选择要求，储气罐压力为0.5MPa以上，容积为0.2m3.1、确定储气罐压力等级2、确定储气罐最终容积制丝车间办公室12月17日李润喜马佐耀依据管路系统图，及现场情况，布置管路及阀门管路走向符合现场要求蒸汽管路、压缩空气管路间隔20cm以上1、现场测量所需管路长度并进行加工。2、根据现场标准化管理要求，布置管路走向。松散回潮机现场12月19日尤育峰王建民线路布置根据储气罐安装位置，确定电磁阀安装位置安装符合标准化规范的要求，便于电路安装，且电路安装离蒸汽与水20cm以上安装在设备出料罩顶端，不受蒸汽与水的影响。松散回潮机现场12月20日闫锐蒋文翔控制线路布置1、根据电磁阀与子站柜控制模块之间的距离，确定最大线路长度及线径2、控制线路敷设于电缆盒内根据电路系统图及电缆盒分布情况，确定布线长度并布线松散回潮现场12月20日闫锐蒋文翔程序设计编写程序能够实现间隔几分钟吹扫几十秒1.在本地控制柜内增加输出点2、将电磁阀的开启程序增加在原程序上中控室12月21日闫锐七、对策实施实施一：储气罐容积选择测算储气罐的容积、压力及安装位置根据测算出的容积，选择储气罐我小组成员测算出储气罐所需最小容积为0.2m3

，松散回潮设备上就有一个闲着的容积0.24m3

的储气罐。因此我们确定储气罐的容积为0.24m3根据现场主管路压力，确定储气罐压力大小目前压缩空气的压力都在0.5Mpa左右，而闲置储气罐的压力等级为0.1-1.0MPa，所以，此储气罐满足要求，予以选用。安装位置将储气罐安装在滚筒出料罩的顶部，方便固定，同时不占用其他空间安装前效果图安装后效果图对策实施二：设计管路走向七、对策实施按照测绘好的长度进行加工并安装管道。安装后的管道整齐，符合现场标准化要求。对策实施三：设计电磁阀电源及控制电路走向七、对策实施

小组成员根据储气罐上电磁阀安装位置及现场电缆盒分布情况，确定线路长度。请看现场照片

对策实施四：程序设计七、对策实施我小组成员在WZYP程序中增加了喷吹程序，并在主程序第十、第十一梯级增加循环调运程序，请看如下梯形图：喷吹程序喷吹调用主程序七、对策实施我小组对喷嘴的角度进行了实验选择，分别以生产四百大箱为依据，每个角度进行5次实验，实验结果如下从上图可以看出，粘炉烟与喷嘴角度不存在线性关系，可能存在曲线关系，小组成员对以上数据进行多项式回归分析，图形如下所示：序45度角粘炉烟重(kg)30度角粘炉烟重(kg)15度角粘炉烟重(kg)0度角粘炉烟重(kg)号173.245.819.936.4269.644.323.837.5372.548.920.537.2466.143.822.138.4570.550.321.135.7多项式回归分析:粘料重量与喷嘴角度回归方程为粘料重量=37.04-3.329喷嘴角度+0.1840喷嘴角度

**2-0.002078喷嘴角度

**3S=2.20505R-Sq=98.8%R-Sq（调整）=98.5%方差分析来源自由度SSMSFP回归36291.522097.17431.320.000误差1677.804.86合计196369.31方差的序贯分析来源自由度SSFP线性13916.2628.740.000二次11932.5863.120.000立方1442.6891.040.000从以上多项式回归分析可以看出，残差图及自变量图均正常，喷嘴角度与粘炉烟回归模型显著，线性及二次、三次项均显著，回归方程为：粘烟量=282.6-23.73喷嘴角度+0.6659喷嘴角度**2-0.005406喷嘴角度**3对该方程拟合线图绘制置信区间及观测区间，并用十字线寻找粘烟最少的最佳喷嘴角度值为11.5度，并确定了在该角度下的最少粘烟为22.1kg.效果验证：小组成员在该角度下进行了粘料烟重量测试，测试数据如下所示：序号12345平均粘烟重量(kg)19.8320.422.1620.9320.1220.6制表:马佐耀2014.12从上表可以看出，在该喷嘴角度下，粘料重量平均为20.6kg，符合（17.7,22.1）的置信区间，并且各重量均符合回归方程的预测区间（15.3,25.3），回归方程有效。七、对策实施我小组对吹扫时间进行了实验选择，确定吹扫时间对物料温湿度及粘料情况的影响，实验结果如下吹扫时间设定为每5min吹扫15s时，水分和温度统计数据如下：吹扫时间设定为每5min吹扫20s时，水分和温度统计数据如下：制表:蒋文翔2014.12制表:蒋文翔2014.12取样点12345678910取样点水分21.721.321.62221.321.121.521.821.621.4取样点温度60636261605960615960水渍烟重量20.421.620.821.421.622.221.422.621.821.4取样点12345678910取样点水分21.521.821.621.321.12121.221.321.421.7取样点温度60606161626160586160水渍烟重量18.618.219.41817.819.218.818.617.218.4七、对策实施我小组对吹扫时间进行了实验选择，确定吹扫时间对物料温湿度及粘料情况的影响，实验结果如下吹扫时间设定为每5min吹扫25s时，水分和温度统计数据如下：制表:蒋文翔2014.12取样点12345678910取样点水分20.320.320.120.120.220.220.320.120.220.3取样点温度60606160626059595960水渍烟重量18.417.217.617.217.81817.617.417.818.2七、对策实施

将吹扫时间为15s、20s、25s、时水分数据绘制成折线图，如下所示：由表数据可知，吹扫时间对出口物料温度无影响，而吹扫时间为15s、20s时，水分和温度均符合工艺标准，而吹扫时间越长，吹扫效果越佳，因此，采用吹扫时间为每5min吹扫20s。八、效果确认在对策实施完成后，我小组成员对1月份19天的滚筒粘料重量进行了统计如下表日期水烟重量（千克）日期水烟重量（千克）1月4日18.41月13日16.81月5日19.21月14日15.01月6日14.61月15日181月7日16.81月16日18.61月8日18.61月17日161月9日15.61月19日171月10日18.61月20日191月11日19.21月21日151月10日161月22日19.61月12日19从上表可以看出我小组成员在对策实施后效果明显，粘料水烟叶重量全部在20千克以下，我们的目标实现了八、效果确认vs对策实施改造前对策实施后对策实施前后，在停机后观察滚筒粘料情况对比图活动前活动目标活动后70.9活动前20活动目标17.4活动后圆满完成活动