CN1107314A - 一种高效自动化辊压法烟草薄片生产线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及烟草薄片生产线技术。

本发明对已有薄片生产线大多数工序的设备都 作了改进或增加。使产量提高到180Kg/h的同时， 采用工业控制计算机系统实现生产线设备工况和主 要工艺参数的实时监控，设有自动、半自动和手动三 种控制方式。运用“S”形输片和循环热风烘箱等技 术，使全线电耗下降至生产每公斤薄片丝用电在 0.65度以下，生产线还研制了新型液料定量装置和 水份微调控制器，克服了原负压贮料仓的工艺起火和 切丝打短不可靠等问题。

Description

本发明涉及烟草薄片生产技术。

烟草薄片的生产是将烟草加工中产生的残质、废料经净化和其他处理后，加工成再生烟草（或称重组烟草）的过程。其生产方法主要有造纸、稠浆和辊压三种。我国的薄片生产自80年代推广以来，均采用辊压法，这是因其设备简单、能耗较低、没有污染较适合卷烟厂附属生产等特点所致，而国外卷烟生产因薄片掺兑比例大，对薄片理化特性要求不同，大都采用造纸和稠浆法。但由于辊压法自身特点及其技术的逐步完善，仍在一些发达国家（如日本、瑞士等国）被保留并得到不断的改进和提高。

本发明属辊压法薄片生产设备，旨在取代国内薄片生产中普遍采用的老式90Kg/h辊压法生产线（以下简称90Kg线），因该90Kg线存在着以下缺陷：

1.产量低：90Kg线的产量为每小时生产薄片90Kg，不能满足全国大部分15万箱以上卷烟厂对薄片产量的需求；

2.电耗高：90Kg线电耗高达生产每Kg薄片丝将耗电1KW·h以上；

3.控制落后：90Kg线在国内大部分采用继电器逻辑控制和人工手控，少数引入可编程控制器（PLC）控制，没有实现全线计算机系统控制；

4.负压贮料仓易发生工艺起火，布袋除尘系统复杂，可靠性低；

5.薄片辊压次数需三次，使得薄片纵横方向强度差别大，造碎率高；

6.烘箱长度大、占地多，箱体保温隔热差、生产环境温升高；

7.液料定量和全线速度协调控制落后；

8.原料净化效果差，成品丝打短不可靠。

本发明的目的在于克服国内现有薄片生产设备存在的上述缺陷，改进设计出一种产量和自动化程度高，能耗低，配比和生产协调控制先进可靠的辊压法烟草薄片生产线。

本发明的生产线，按辊压法生产工艺要求，由烟末、烟梗（以下简称“主料”）定量供料输送，主料净化（含筛、风、磁选）以去除异物和尘土，主料和辅料（粘合剂CMC）定量输送，粉碎，粉料贮存，粉料、液料定量配比，湿混合，混炼预压，辊压成形，烘干，切丝打短和输送装车等十多道工序。以上工序的完成，本发明采用七台单机和六个系统完成（不含电气控制和计算机控制二个系统）。

下面结合附图，对本发明说明之。

附图1是本发明的工艺流程和设备构成框图，从图中可以清楚地知道本发明的各道生产工序。

附图2是本发明的生产线设备构成外形（侧、顶视）图，由图1和图2可见，原料定量输送机2·1[2·1（a）：定量器，2·1（b）：输送机]接原料净化处理系统2·2[2·2（a）：振筛，2·2（b）风机，2·2（c）：风选管，2·2（d）：卸料器]；再接主料定量输送机2·3和辅料（CMC）定量机2·4；再接粉碎机2·5；再接阻燃反吹风式负压贮料系统2·6。以上这些构成生产线的原料处理部分（简称前级）。

本发明的薄片成形部分（简称后级）由螺旋粉料定量上料机（简称粉料定量机）2·7和液料定量供料系统2·8构成粉、液料配比系统；与湿混合系统2·9连接；再接予压（辊）机2·10；再接成形压（辊）机2·11；再接烘箱系统2·12；再接切丝打短机2·13；最后接成品输送机2·14。

本发明薄片生产线的电气控制系统由1#、2#、3#、4#电气控制柜2·15和计算机控制系统（含IPC-610工控主机，显示器，总线扩展和接口电路，多路模拟量处理电路，多路功率执行元件的隔离驱动电路，LED生产线状态显示和多台电机速度显示板，UPS电源和多路电源等）2·16构成。

本发明各单机和系统的构成以及工作原理分述如下：

1.原料定量输送机：见附图2的2·1所示，是由烟末，烟梗定量上料机2·1（a）接输送机2·1（b）构成的，烟末、烟梗分别由料斗两边（料斗中间有一活动隔板，可调节梗、未配比）放入，下部为输料螺旋轴，调节其转速即可改变出料速度。

2.原料净化处理系统：如附图2的2·2和图3所示，图2·2是该系统的外形侧、顶视图，图3是该系统的结构示意图。振筛3·1的出口与立风管3·3的下端开口3·2衔接，立风管3·3的顶端与平风管3·4相联接，平风管3·4的一头内安有可调风门3·11，另一头接落料器3·5，落料器3·5内的转筛3·6与避风器3·7联接，避风器3·7接出料口3·8，落料器3·5的一侧接风管3·12，风管3·12的另一头接除尘箱3·9，除尘箱3·9通过风管3·12与风机3·10连接。

主料由输送机2·11送入振筛3·1，筛除砂土杂物后由风选进料口3·2吸入立风管3·3，再吸入平风管3·4，送入落料器3·5，在落料器内经转筛3·6，避风器3·7送至出料口3·8，由于除尘箱3·9，落料器3·5和立风管3·3，平风管3·4均经管道3·12与风机3·10联接，故平、立风管内均呈负压，风选进料口3·2将比重大的异物去除，将主料吸入立风管3·3并输送到落料器3·5，3·11是可调风门，用以调节风选口3·2的负压，以适应原料因含水量不同等因素产生的比重变化。

3.主料定量输送机：见附图2的2·3是由主料定量机2·3（a）接带式输送机2·3（b）组成的。主料定量输送机2·3前为定量机2·3（a），其上部为料斗和搅料装置，下部是输料螺旋轴，由调速电机驱动，实现出料流量调节；后为带式输送机2·3（b），与定量机采用同一电机驱动以防止堵料，输送带上端导轮为磁性导轮，可将主料中铁磁类物质吸附在输送带上，避免被粉碎机吸入（此处设计成主料被粉碎机吸入，也就是对主料再进行一次风选），当输送带转至下部，远离磁场后，含铁物质自动落入收集器内。

4.辅料定量机：见附图2的2·4，其结构与主料定量机2·3（a）相类似，是由一料斗和输料螺旋轴接调速电机组成，但由于辅料（CMC）所占比例小，因而设备尺寸小于主料定量机，转速可调用以实现不同配比。

5.粉碎机：如附图2的2·5所示。本发明采用F-400型高速粉碎机，配用动力电机为30KW，其水冷处设有水压开关，以供计算机判别冷却供水状况。

6.阻燃反吹风式负压贮料系统：见附图2的2·6和附图4。整机高度4.25M左右；支架高度1.5M左右，长度2.2M左右。其结构是，在支架4·4上安放着中间隔开的圆柱形仓体4·1，该仓体的顶部是负压室4·23上部是除尘室4·2，下部是贮料室4·3；在圆柱仓体4·1的中心装有转轴4·5，其上装有上刮板4·6和下刮板4·7；全体外侧的反吹风机4·8接反吹风管4·9，并接至反吹风口4·10；负压风机4·11和负压室4·23，负压风管4·12以及负压风管引出口4·13联接；在圆形仓体4·1上部装有除尘布袋组4·14，紧靠布袋口上方有一个与反吹风管道4·9活动联接的反吹风口4·10，在其上方有反吹风口低速驱动装置4·21；在仓体4·1的侧面，有粉料风送入口4·22；在仓体4·1的内壁有内风道4·15，外风道4·16；在仓体4·1的除尘室4·2和贮料室4·3间有下料管道4·17，其上有下料拨杆4·18，在支架4·4的下方，安有中轴减速驱动装置4·20，在料仓一侧下方接星形松料器4·19，与螺旋粉料定量上料机4·24联接。

工作时，由粉碎机2·5风送出来的粉料经粉料风送入口4·22进入仓体4·1内，沿圆形仓壁和外风道4·16作环形吹送，以降温和息灭因原料中异物在粉碎机2·5中产生的火花，在这一过程中，大部分粉料落入贮料室4·3底部，少量粉料随气流进入内风道4·15和除尘室4·2，经除尘布袋组4·14滤下粉料后的气流沿袋壁外侧进入布袋，由袋口进入负压室4·23，经负压风管4·12到负压风机4·11被送至负压风管出口4·13排出仓外（引至生产车间外）。在布袋组4·14滤料过程中，布袋外侧易粘附积料，堵塞布孔，此时，反吹风机4·8产生的强气流经反吹风管4·9引至反吹风口4·10。反吹风口在其低速驱动装置4·21（用步进电机或减速电机为动力）的驱动下，作环形低速扫描运动，使反吹风口4·10轮流对准各布袋口，将反方向强气流吹入袋内造成袋体抖动，达到清除布袋外侧积料的目的。中心转轴4·5在减速驱动装置4·20驱动下作慢速转动，上刮扳4·6可将除尘室4·2底部积料刮至下料管4·17入口，并在拨杆4·18被拨动时，将料由下料管4·17落入贮料室4·3；下刮板4·7则可松动贮料室4·3的积料，使其能较均匀地经过星形松料器4·19，均匀地落入粉料定量机4·24入口。

星形松料器4·19是贮料系统的一个附属装置，具体结构见附图5，其结构是：在进料口5·3处安有轴5·1，在轴5·1上装有多枚松料齿5·2，工作时，轴5·1与粉料定量机同步转动，带动轴上的松料齿5·2，将从5·2进料口送入的料打松。

7.螺旋粉料定量上料机：见附图2的2·7和图4的4·24。在φ=100-150mm左右的圆筒形外壳内，安装着带螺旋叶片的转轴，在调速电机4·25的驱动下，将均匀的粉料由星形松料器4·19出口定量（可调）输送至初混机2·9（a）的料斗处，螺旋粉料定量上料机身与地夹角≤45°。

8.液料定量供料系统：见附图2的2·8，该系统是由液料流量检测2·8（b）和液料电控阀门2·8（a）二部分构成，2·8（c）为液料箱。

液料定量供料系统控制框图见附图6，图中的6·1为液料阀门，其阀芯经减速机构6·2与步进电机6·3的转轴连接，在减速机构6·2上装有位置识别传感器6·4。控制微机6·6输出端接驱动电路6·5，再接步进电机6·3，输入端接预处理电路6·7，再接流量传感器6·8。当流量传感器6·8检到的流量信号经信号预处理电路6·7，再接流量传感器6·8。当流量传感器6·8检到的流量信号经信号预处理电路6·7放大处理后，送控制微机6·6（也可直接送主控微机）与主控微机给定（或人工设定）值比较，不合要求时，则根据阀门开启位置（通过位置识别传感器6·4判别），给出步进电机运行步数，并由控制微机6·6（或主控微机的并行口给出分配好的脉冲，经驱动电路6·5放大后驱动步进电机6·3，经减速机构6·2拖动阀门6·1的阀芯，实现流量自动调节。流量传感器结构原理见附图7，在腔体7·6一侧的下方，开有液料进口7·1，在腔体7·6另一侧中部开有出料口7·5，在腔体7·6中安有叶轮7·5，在叶轮轴上部转盘7·7上安有磁钢7·3；在腔体7·6的上部安有检测元件7·4。工作时，液料从进料口7·1流入腔体7·6，推动叶轮7·2转动，然后从出料口7·5排出。叶轮7·2的转速与液体流量成比例关系，固定在叶轮轴上部转盘7·7上的磁钢7·3单位时间经过磁场检测元件7·4处的次数也与流量成比例关系，因此磁场检测元件输出的电脉冲频率即可反映液料的流量。

9.湿混合系统：见附图2中的2·9，是由高速初混机2·9（a）；双轴混合机2·9（b）；湿料分配器2·9（c）组成的：

（a）.高速初混机：其结构示意见附图8，在园柱形腔体8·2内有高速旋转轴8·3，其上沿圆周方向多层安装有打片8·4和打钉8·5，在腔体8·2上部有活动盖8·7，在腔体端部有入料口8·1，在另一端部有出料口8·6，皮带轮8·8直接固定在轴8·3上。工作时，粉、液料按庙宇比例由配料入口8·1进入初混机园筒形腔体8·2内，并被打片8·4和打钉8·5击打均匀，并推进至出料口8·6，本机使粉、液料在混炼前实现均匀掺兑。

（b）.双轴混合机：见附图2的2·9（b），其结构示意见附图9的9·0。是在“U”形截面长槽9·0内，装两根作相反方向旋转的螺旋轴。工作时，配比均匀的粉，液料在槽9·0内被螺旋轴反复搓揉混炼成压延性好的湿物料，由前向后推进至湿料分配器入口9·1处。

（c）.湿料分配器：见附图9，其结构是在圆筒形腔体9·2内安有一根与减速传动机构9·5连接的双向叶轮轴9·3，在腔体9·2上方与U形长槽9·0相接，在腔体9·2侧面和下方有高度不同的下料孔9·4。工作时湿物料由双轴混合机出料口送至入口9·1处，进入腔体9·2的中部，再由慢速旋转的双向叶轮轴9·3将其向二端分散输送由下料孔9·4将湿料沿轴向均匀地落在预压（辊）机的长形料斗内（克服中部堆积现象）。

10.辊压系统：见附图2的2·10和2·11，其结构见图10（a）、10（b）在机架10·1的上面安有下座10·2，其上安装着压辊10·7和压辊10·12，压辊长度为750mm左右，φ为230mm左右。左上方的进给机壳10·3中装有进给机构及其调节手轮10·4和压辊10·7、10·12，轴端上方有上盖10·5，两压辊间（上方）是料斗10·6，在压辊10·12上方，有抬刀机构10·9以及与其连接的铲刀10·11，工作时压辊10·7可通过进给调节手轮10·4调节滑动座10·8，作前后平行移动，用以微调压辊10·7与装在固定座10·10上的压辊10·12的间隙；抬刀机构10·9用以抬刀操作和调节进刀位置，铲刀10·11是用于剥下粘附在压辊10·12上的湿薄片。至此，从湿料分配器落入预压（辊）机料斗的湿料经图2的2·10和2·11二次辊压形成薄片。

进给机构的结构图，参见附图11，置于前后轴座11·5和11·2内的手轮轴11·1，其中部有蜗杆11·3，其右端与离合器11·7联接，调节手轮11·9装在离合器上。11·6为蜗轮，11·8为拉手，11·4为机壳，11·2为后调节轴座。工作时的压辊间距调节操作为：调节手轮11·9，由手轮轴11·1带动蜗杆11·3，推动蜗轮11·6，蜗轮11·6的轴即可推动图10（a）的滑动座10·8，实现压辊10·7的位置移动调节。手轮11·9往前后二方向推，拉可分别实现压辊10·7的两端间隙调节，而拉手11·8推入可实现压辊10·7的平等移动调节。

11.烘箱系统：见附图2的2·12，其中2·12（a）为输片链排的引入端和冷却部；2·12（b）为辅加热器组（即循环风加热），于烘箱启动和温度不够时馈电；2·12（c）是循环风机，2·12（d）是排湿风机；2·12（e）是主加热器组，安装在烘箱内部“S”形输片链排簿片接触面上部。

烘箱的结构图见附图12，烘箱保温壳体12·1为一长为5m左右，高为1.25M左右的长方体，每边5个门，其中第2和4门上有3排吸湿孔12·9，经门内引管与排湿暗管12·15接，烘箱上方有循环热收集口12·7，循环热由此经循环风机12·5和辅加热器12·4，保温风管12·11后，由热风喷管12·8引向烘箱中下部，烘箱内的主加热器组12·3按不同功率要求平行排列成三行，每行下方有输片链排12·2；薄片12·0经每组链排上半部通过烘箱；在烘箱顶部有排湿管道12·10，在其中间安有测温元件Ⅰ12·13，排湿量调节器12·12和排湿风机12·6；在烘箱上部有辅助加热器组12·4，循环风机12·5和测温元件ⅡⅢ12·14。

工作时，从辊压机出来的湿薄片12·0进入烘箱内的输片链排，经过“S”形走向接受位于上方加热器组的红外辐照和烘箱中、下部的循环热风吹烘后，从出口处引出，烘箱内的水汽经分布在两侧门上的吸湿长孔12·9汇入烘箱内排湿暗管12·15后，被抽入排湿管12·10，经排湿量调节器12·12后由排湿风机12·6排出箱外。烘箱上部的热气流则由热气流收集口12·7吸入循环风机12·5，经保温管12·11引入热风喷管12·8，分吹至烘箱中、下部。保温风管12·11前端的辅加热器组12·4视烘箱温度调节加热功率或决定其工作与否。

12.切丝打短机：见附图2的2·13，切丝打短机的打短刀结构见附图13（a）、（b），在轴承架13·9上安有调整丝13·1，螺母13·2，挡头13·3，胶垫座13·4，缓冲垫13·5，开式轴承13·6，滚花轴13·7，橡胶垫13·8。轴承架13·9的右侧有刀轴13·10结构见附图10（b），刀轴13·10上有弹簧13·11，压刀板13·13，顶丝13·14，刀体13·12。

由于切丝打短机的打短刀采用了弹性缓冲机物和弹性材料，在切丝打短时，提高了打短的可靠性和对不同迭厚薄片的适应性，该机将薄片切成标准宽长的薄片丝。

附图2的2·13（a）是切丝紧急停车和水份微调控制器，操作人员可以通过调节钮调节表头读数，微机将该值读入，调用水份微调模块，实现水份的快速微调，该口也可改接水份测试仪（标准电流接口）。

13.成品输送机：见附图2的2·14，其结构是带式输送机。工作时，将从切丝打短机切好的薄片丝输送进运输车。

14.电气控制系统：电气柜见图2的2·15。本发明将全线动力电机，主辅加热器的控制执行元件，常规保护元件和8只电机调速控制器，大功率电机降压启动元件及其有关电路分装在4只电气柜中，其电气原理图参见图14。

图14（a）为1#电气柜电气原理图；

图14（b）为2#电气柜电气原理图；

图14（c）为3#电气柜电气原理图；

图14（d）为4#电气柜电气原理图。

由图14可见，各电气柜的电气控制均设有手动和计算机控制的切换开关SA。当其切入自动状态3则AC₁至AC₃₅均接受来自主控微机的控制信号，而电气柜手动键失效。SA切入2状态为手控状态，可用于调机和特殊情况下维持生产。

1#柜电气原理图中30KW电机采用Y-4形启动方式，以减小对微机的干扰，设计成可方便接受计算机控制信号的自延时启动控制接法。

2#柜电气原理图中BF电机为三相反应式步进电机，用于液料阀门控制。其AC36-38口接受其控制微机三位并行口输出的按3相6拍分配的脉冲序列，图中方框F为脉冲功率放大和其供电电路（其脉冲分配、流量检控等功能也可以一单片机担负，主控微机仅提供给定信号）。

3#柜电气原理图下部4组由KM8-KM11控制的加热器为辅助加热，其功率可在3-30KW范围内调节，采用热惯性小的YHW型元件或电热丝。

4#柜主要为主加热器控制电路，功率容量最大。

15.计算机控制系统：参见图2的2·16，图15为本发明包括4只电气柜在内的机电一体化总体控制图。图中可见，全线主控计算机选用IPC-610工控计算机，实现了23路模拟量和9路开关量的实时检测和8路模拟量，38路开关量的给定和实时控制。

其软、硬件构成和原理分述如下：

A.硬件构成：

（1）总线接口板：插于主控微机IPC-610机母板扩展备用座上，主要为实现3片8255和1片8254等芯片的地址译码和相应控制。

（2）生产线机电一体化控制：

通过全线8台电磁调速电机的速度给定（D/A控制板）、速度检测、负载状况检测（该项技术已另案申报），实现全线生产协调，定量配比，水份微调控制和异常状态的告警，自动停车。

（3）烘箱的温度检测和电热元件选择：

烘箱温度检测元件选用镍铬一考铜低温热电偶，其信号预处理选用美国Analog Devices公司的AD595专用芯片。电加热元件选用红外辐射波长与湿薄片吸收红外波长吻合的2.5-7.5μm范围。

（4）配比检测和水份微调控制：

通过粉料定量输送机4·24驱动电机4·25转速和负载力矩的检测以及液料流量传感器（见图7）和流量成比例的输出脉冲频率的检测。控制电机4·25的转速和阀门6·1的开启程度，实现粉、液料配比的闭环控制，水份微调控制器设在切丝机处与切丝紧急停车键合装一体：（见图2的2·13a），设计为可换接水份检测仪器的标准电流信号（4-20mA），由计算机的A/D口输入，据以实现烘箱输片链排12·2，成形压2·11，予压2·10，湿混合系统2·9根据水份波动进行的同步速度微调以及液料阀6·1开启程度的调节，在水份仪未配置情况下，则将该电流信号设置为一中间值，并可在水份微调器2·13a面板上人工调节（旋钮）和读出（电流表）。

（5）料位，液料阀位置和冷却水检测：

通过装设于主料定量机2·3（a），辅料定量机2·4，粉料仓4·3，液料贮箱2·8（c）上的上、下料位传感器和阀门位置传感器6·4，粉碎机冷却水水压开关的检测，实现主控计算机对全线供料情况和生产必要条件的判别。

（6）全线23台动力电机，一台步进电机和12组主辅加热器的自动控制：

图16为其电原理图。图中：主控计算机控制信号经总线扩展板的8255芯片并行口分路控制执行电路，图16中仅画出一路，本控制共需占用2片8255的5个8位口。图中：16·0为输出端，与图14的P端和AC₁～AC₃₈接，16·1为吸收回路，16·2为压敏电阻，为主执行元件双向可控硅16·3的过压保护，16·4为单向可控硅和整流桥，实现交直流驱动转换和双向可控硅触发，16·5为光电耦合器，完成计算机控制信号与动力电的电气隔离，16·6为光耦驱动级，可用反向器（如图）和其他驱动元件，16·7为滤波电路，采用较小时间常数，以保持控制的响应速度，而能有效滤除输入端的窄脉冲干扰，16·8为驱动供电和LED指示，16·9：总线接口板插在计算机内。

本发明通过35路上述电路实现主控计算机系统对1#-4#电气柜自动控制的接管（参见图14，图15），从而可靠实现各设备的开、停机自控。

B.软件构成：

水份微调控制软件流程图见图17，不仅根据人工水份微调量（或水份仪输出的变化量）实现液料流量调节，还采取同步调节烘箱输片链排、辊压和湿混合速度来实现双轴混合机内积料等已配比物料的水份微调快速响应。

总体控制软件框图见图18，主控模块接受操作输入，协调各模块对生产线的控制，采用事件驱动技术（本系统事件如图18分为“用户”、“状态”、“内部”三类），使整个软件条理清晰。

主要显示界面“流程”界面见图19。

工作时，首先接通电源，给四个电气柜上电，然后依次打开控制微机柜上的UPS电源和总电源，显示器和微机电源开关，再用钥匙选择四个电气柜面板上“自动（含半自动）手动”开关（见图14的SA）位置。下面以“自动”为例，简述本发明的工作流程。

微机上电后，显示器上自动显示“流程”界面（见图19），用鼠标器光标按下界面下方模拟键“启动”，微机立即判别负压贮料仓粉料料位，根据料位可能出现的“无料”“正常”和“已满”三种情况之一，分别自动启动生产线的“前级”“后级”或全部设备。当料位为“正常”时，微机接通烘箱2·12全部加热器和循环风机2·12（c）监视温度到60℃时，启动烘箱输片链排2·12（a）和排湿风机2·12（d）。在烘箱予热时，依次打开前、后级各设备：先开喂料输送机2·1（b），再开定量上料机2·1（a），原料净化处理系统2·2；在主料定量器2·3（a）料位正常后，微机自动打开负压贮料系统2·6的负压风机2·6（c）粉碎机2·5，以及粉料仓搅臂2·6（a），反吹风机2·6（b），反吹风口驱动2·6（d），主料输送机2·3（b）和定量机2·3（a），辅料定量机2·4。

此时，主料经定量喂料器2·1（a）两边的料斗定量下至输送机2·1（b），送至原料净化系统2·2的振筛2·2（a），筛选去除小颗粒尘土砂石后进入风选进料口3·2，由平风管3·4排除大比重杂物后吸入并风送至落料器3·5，经转筛3·6和避风器3·7送至出料口3·8，落入主料定量机2·3（a）的料斗，风管3·4中的含尘气流经管道3·12送至除尘箱3·9，经布袋滤下灰尘后的气流经风机3·10排出室外，净化后的主料由定量机2·3（a）料斗下方螺旋输料轴定量（可调）送至输送机2·3（b）、辅料CMC也由辅料定量机2·4送至输送机2·3（b），经输送带下磁性导轮吸除铁磁物质后被粉碎机2·5吸入并粉碎成40-100目的细小颗粒，再被粉碎机产生的强气流风送至负压贮料系统2·6的入口4·22，经外风道4·16旋转上吹，此时大部份粉料落入贮料室4·3下部，小部分被吹送至内风道4·15进入除尘室4·2，由除尘布袋组4·14滤下粉料，落入除尘室4·2的底部，在上刮板4·6拨动下，在拨杆4·18拨动时，经下料管4·17落入贮料室4·3的底部，进入除尘布袋组4·14的气流由袋口进入负压室4·23，经负压风管4·12，负压风机4·11和负压风管引出口4·13排至室外，对过滤除尘布袋组4·14外壁粘附的粉料，则由反吹风机4·8产生的反向强气流经反吹风管4·9引至反吹风口4·10，反吹风口4·10在低速驱动装置4·21的驱动下，作慢速圆周扫描运动，将反吹气流轮番吹入各除尘布袋4·14，使其在瞬间作相反方向鼓起的抖动，在这一动作中，抖落附在外侧的粘料。至此，为生产线“前级”工作流程。生产线的“后级”工作流程如下，在负压贮料系统2·6的料位正常，烘箱已达到生产温度时，即自动开启湿混合系统2·9的双轴混合机2·9（b）和初混机2·9（a）。根据比例，设定液料电控阀门2·8（a）开启程度和螺旋粉料定量上料机2·7的转速。粉料在贮料仓下刮板4·7的转速。粉料在贮料仓下刮板4·7拨动下，经星形松料器4·19打松后，均匀地落入螺旋粉料定量上料机4·24的下端，由其内部的上料螺旋轴送至上方的出料口，进入初混机2·9（a）入口8·1；液料经流量检测传感器入口7·1，腔体7·6和出料口7·5实现流量检测，经调节合适的液料阀门6·1流出也进入初混机2·9（a）的入料口8·1，经高速旋转轴8·3的上方打片8·4，打钉8·5的高速击打，实现了粉液料的均匀掺兑，再由出料口8·6排出进入双轴混合机2·9（b），经充分揉混后送入湿料分配器2·9（c）的入口9·1，由慢速旋转的双向叶轮轴9·3将湿物料输送分散至二面，再经高度不同的下料孔9·4将湿物料沿轴向均匀落至预压机2·10的料斗内，湿物料经预压机2·10压制成厚约0.5～2.5mm（可调）的薄片，由输送带送至成形压机2·11压制成厚度为0.13mm（可在0.09-0.16mm间调节），宽度为720-740mm（压辊长750mm）的湿薄片，再由输片链排12·2输入烘箱，在长达5米的烘箱内作“S”形往复运行，并受其上方主加热器组，12·3的烘烤和经循环风机12·5，辅加热器组12·4，保温风管12·11送至热风喷管12·8均匀喷出的热风吹烘，从烘箱输出的薄片水份达到烘干工艺的要求，在烘烤过程中产生的水汽，经过设在烘箱侧门上的多排吸湿长孔12·9收集汇至排湿暗管12·15，经排湿管12·10由排湿风机12·6排至室外，烘干后的薄片由输片链排12·2的引出段送至切丝打短机2·13，的入口，分切成标准宽度的薄片丝，再由切丝刀下部的打短刀13·12切成标准长度，打短刀的开式轴承13·6及其弹性刀轴固定机构等为适应薄片切成长丝后易发生交错重迭，厚度不同而设计的，最后的成品薄片丝经成品输送机2·14送至成品运输车。

在整条生产线工作时，当微机检测到粉料仑2·6无料时，则自动启动“前级”（2·1-2·6）的设备工作，“后级”（2·7-2·14）不开动；若检测到粉料仓2·6已满时，则停开“前级”设备，启动“后级”设备。

生产线的“手动”和“半自动”状态工作流程与“自动”一样，只是手动是通过四个电气柜面板控制键来完成各台设备的操作，图14的“手动/自动”开关SA应切入“手动”状态；“半自动”时SA应切入“自动”，此时电气柜上各按键无控制功能，和“自动”一样，控制被计算机接管，“半自动”系以鼠标器手形光标按下“流程”界面（图18）下方模拟键盘上的“表格”键，调出将全线设备列表显示的表格界面（见附图20），再以“手”形光标按自动操作次序逐一指向应开启的设备（汉字显示），按下鼠标左键即可实现开和关的控制。

本发明突出的优点是：

1.比国内已有的烟草薄片生产线产量提高一倍，达到180Kg/h。

2.实现了工业控制计算机系统对薄片生产线设备工况和主要工艺参数的实时监控，实现“自动”，“半自动”和“手动”三种控制方式。

3.实现了大幅度节能降耗，使生产每公斤薄片丝的电耗降至0.65KW·h以下。

4.研制了阻燃反吹风式新型负压贮料系统，革除了已有90Kg/h线的空压机、电磁阀组附加系统，克服了料仓易起火这一难题。

5.增加了高速初混和湿料分配工艺，减少了一次辊压工艺，不仅提高了薄片产品的填充值，且在纵向强度不下降的同时，提高了横向强度。于此同时，还革除了原有技术中成形压的水冷装置，减少了生产耗水。

6.研制了“S”形输片，循环热风式烘箱，使烘箱的长度缩短，减少了占地和改善了生产环境，还大大降低了烘干工艺的电耗。

7.增加的原料净化处理系统，对原料中所含砂石，尘土，金属异物具有很高的剔除能力，不仅保护了设备，还改善了薄片产品质量。

8.改进了切丝机的打短刀，使打短效率和可靠性得到了明显提高。

9.设计的新型液料流量检测和控制装置，不仅可以通过主控计算机闭环控制，达到±0.5%以上的流量控制精度，还可以自成闭环系统，供“手动”时监控。

10.实现了全线八台单机和关键部件的负荷情况检测装置，据此设置了各定量机和压辊机，双轴混合机，切丝机，烘箱输片系统等的异物进入和堵卡、脱链时的自动报警显示，停机等智能化控制，减少了设备的故障率。

11.凭籍设置在主、辅料定量机料斗，粉料贮仓、液料贮罐的料位传感器和设置在粉碎机水冷管道上的水压开关，控制微机可实时检测各处料位和供水情况，据以实现自动控制和直观的生产状况显示。

12.因采用小截面（φ=100-150mm）、低夹角（与地夹角≤45°）高转速和在前端增加星形松料装置的螺旋粉料定量上料机，实现了稳定的粉料定量供料。

13.采用温度预处理新型集成电路AD595和相应技术，使温度检测的可靠性得到了提高。由于选择了利于克服控制滞后的循环热风入口处和排湿风管汇合处为温度检测点，使烘箱温度实现较小波动。

14.采用快速水份微调控制算法，使水份微调控制器或水份检测仪给出信号可以立即由控制微机及时实现干湿配比调节和已调湿物料的烘干时间修正。

15.汉字显示的控制界面设计直观友好，操作人员使用起来、方便、简单。

附图说明

图1：工艺流程和设备构成框图；

图2：薄片生产线构成外形（侧、顶视）图；

图3：原料净化处理系统结构示意图；

图4：阻燃反吹风式负压贮料系统结构图；

图5：星形松料器结构图；

图6：液料定量供料系统构成框图；

图7：流量传感器结构示意图；

图8：高速初混机结构示意图；

图9：湿料分配器结构示意图；

图10（a）：辊压机结构侧视图；

图10（b）：辊压机结构正视图；

图11：进给机构结构示意图；

图12：烘箱结构示意和外形图；

图13（a）：打短刀结构图；

图13（b）：打短刀轴结构图；

图14（a）：1#电气柜电气原理图；

图14（b）：2#电气柜电气原理图；

图14（c）：3#电气柜电气原理图；

图14（d）：4#电气柜电气原理图；

图15：电气控制系统总体框图；

图16：电气自动控制接口电路原理图；

图17：水份微调控制软件流程图；

图18：总体控制软件框图；

图19：“流程”动态显示界面图；

图20：“表格”界面图。

附图说明：

图2 2·1原料定量输送机：2·1（a）定量器，2·1（b）输送机；

2·2原料净化处理系统：2·2（a）振筛，2·2（b）风机，2·2（c）风选管，2·2（d）卸料器；

2·3主料定量输送机：2·3（a）定量器，2·3（b）输送机；

2·4辅料（CMC）定量机；

2·5粉碎机；

2·6阻燃反吹风式负压贮料系统：2·6（a）粉料仓搅臂；2·6（b）反吹风机；2·6（c）负压风机，2·6（d）反吹风口驱动；

2·7螺旋粉料定量上料机；

2·8液料定量供料系统：2·8（a）液料电控阀，2·8（b）流量检测仪，2·8（c）液料箱；

2·9湿混合系统：2·9（a）初混机，2·9（b）双轴混合机，2·9（c）湿料分配器；

2·10预压（辊）机；

2·11成形压（辊）机；

2·12烘箱系统：2·12（a）输片链排，2·12（b）辅加热器组，2·12（c）循环风机，2·12（d）排湿风机，2·12（e）主加热器组；

2·13切丝打短机：2·13a切丝停车和水份微调控制器；

2·14成品输送机；

2·15电器控制柜；

2·16微机控制系统。

图3：3·1振筛；3·2风选进料口；3·3立风管；3·4平风管；3·5落料器；3·6转筛；3·7避风器；3·8出料口；3·9除尘箱；3·10风机，3·11可调风门；3·12风管。

图4：4·1圆柱仓体；4·2除尘室；4·3贮料室；4·4支架；4·5中心转轴；4·5上刮板；4·7下刮板；4·8反吹风机；4·9反吹风管；4·10反吹风口；4·11负压风机；4·12负压风管；4·13负压引出口；4·14除尘布袋组；4·15内风道；4·16外风道；4·17下料管；4·18拨料杆；4·19星形松料器；4·20中轴减速驱动装置；4·21反吹风口低速驱动装置；4·22粉料风送入口；4·23负压室；4·24螺旋粉料定量上料机；4·25调速电机。

图5：5·1轴；5·2松料齿；5·3进料口；5·4料仓底部。

图6：6·1液料阀；6·2减速机构；6·3步进电机；6·4位置识别传感器；6·5驱动电路；6·6控制微机；6·7流量信号预处理电路；6·8流量传感器。

图7：7·1进料口；7·2叶轮；7·3磁钢；7·4检测元件；7·5出料口；7·6腔体；7·7与叶轮同轴转盘。

图8：8·1入料口；8·2圆形腔体；8·3高速旋转轴；8·4打片；8·5打钉；8·6出料口；8·7上盖；8·8皮带轮。

图9：9·0双轴混合机（U形截面）；9·1入口；9·2圆筒形腔体；9·3双向叶轮轴；9·4下料孔；9·5减速传动机构。

图10：10·1机架；10·2下座；10·3进给机壳；10·4进给调节手轮；10·5上盖；10·6料斗；10·7压辊Ⅰ；10·8滑动座；10·9抬刀机构；10·10固定座；10·11铲刀；10·12压辊Ⅱ；10·13动力电机；10·14摆线针轮减速机；10·15电机散热窗。

图11：11·1调节手轮轴；11·2后轴座；11·3蜗杆；11·4机壳；11·5前轴座；11·6蜗轮；11·7离合器；11·8拉手；11·9调节手轮。

图12：12·0薄片；12·1保温壳体；12·2输片链排；12·3主加热器组；12·4辅加热器组；12·5循环风机；12·6排湿风机；12·7循环热收集口；12·8热风喷管；12·9吸湿长孔；12·10排湿管；12·11保温风管；12·12排湿量调节器；12·13测温元件Ⅰ；12·14测温元件Ⅱ、Ⅲ；12·15排湿暗管。

图13a：13·1调整丝；13·2锁紧螺母；13·3挡头；13·4胶垫座；13·5缓冲垫；13·6开式轴承；13·7滚花轴；13·8橡胶垫；13·9轴承支架；13·10刀轴。

图13b：13·11弹簧；13·12刀体；13·13压刀板；13·14顶丝。

图16：16·1吸收回路，16·2压敏电阻，16·3过压保护，16·4单向可控硅和整流桥，16·5光电耦合器，16·6光耦驱动级，16·7滤波电路，16·8驱动供电和LED指示，16·9总线接口板。

图19：19·1为模拟功能键（共9个）；19·2为循环风示意方向（循环风）时，箭头消去）；19·3-19·5为8台调速设备状态显示表，19·3显示转速动态数字；19·4为负载情况动态模拟显示，19·5为开关指示灯（红和绿色）；19·6为温度动态数显；19·7流程图画面；19·8主料料位显示；19·9主辅料配比动态显示表；19·10辅料（CMC）料位显示；19·11粉料料位显示；19·12干湿配比动态显示表；19·13液料料位显示；19·14，8台调速电机转速设定表；19·15本界面下8台调速电机开关按键；19·16-19·18为液料动态指示，其中19·16为阀门开启度设定，19·17为流量检测显示，19·18为阀门实际开启比例显示；19·9为料位（主、辅、粉三料）提示报警（汉字）显示；19·20时钟。

Claims (4)

1、一种由原料输送机、主辅料定量输送机，粉碎机、湿混合机，混炼预压、辊压成形、烘干、切丝打短、输送机等组成的高效自动化辊压法烟草薄片生产线，其特征在于，是由原料定量输送机接原料净化处理系统，再接主料定量输送机和辅料定量机，再接粉碎机，再接阻燃反吹风式负压贮料系统，再接螺旋粉料定量上料机和液料定量供料系统，再接湿混合系统，再接予压机和成形压机，再接烘箱系统和切丝打短机，最后接成品输送机构成的，并由四个电气控制柜和计算机实现手动，半自动/自动来控制整条生产线。

2、如权利要求1所述的生产线，其特征在于：

a.原料定量输送机是由定量上料机接输送机构成；

b.原料净化处理系统是由下端与振筛的出口衔接的立风管，上端与平风管连接，平风管的一头内安有可调风门，另一头接落料器，落料器内的转筛与避风器连接，避风器接出料口，落料器的一侧接另一头与除尘箱相接的风管，除尘箱另一端接的风管与风机相连；

c.主料定量输送机是由主料定量机接带式输送机构成：主料定量输送机前是定量机，其上部是料斗和搅料装置，下部是输料螺旋轴接调速电机，主料定量输送机后是带式输送机，输送带上端是磁性导轮，输送机与定量机和同一电机相接；

d.辅料定量机是由料斗和输料螺旋轴接调速电机组成；

e.粉碎机是高速粉碎机；

f.阴燃反吹式负压贮料系统的结构，是由安放在支架上的圆柱形仓体和支架下方的中轴减速驱动装置，以及在料仓一侧下方的星形松料器与螺旋粉料定量上料机构成的，圆柱形仓体的顶部是负压室，上部是除尘室，下部是贮料室，在仓体的中心装有转轴，其上装有上刮板和下刮板，反吹风机接反吹风管，并接至反吹风口，负压风机和负压室、负压风管以及负压风管引出口联接，在圆形仓体上部装有除尘布袋组，靠布袋口上方有一与反吹风管道活动连接的反吹风口，在其上方有反吹风口速动装置，在仓体侧面有粉料风送入口，在仓体内壁有内风道和外风道，在仓体的除尘室和贮料室间有下料管道，其上有下料拨杆；

g.螺旋粉料定量上料机的结构，是在圆筒形外壳内，装有与调速电机连接的螺旋叶片的转轴；

h.液料定量供料系统是由液料流量检测和液料电控阀门组成的：液料阀门的阀芯经减速机构与步进电机转轴连接，减速机构上装有位置识别传感器，控制微机输出端接驱动电路，再接步进电机输入端接预处理电路，再接流量传感器；流量传感器腔体一侧下方开有液料进口，在腔体另一侧中部开有出料口，在腔体中部安有叶轮，在叶轮上部的转盘上安有磁钢，腔体上部安有检测元件；

i.湿混合系统是由高速初混机接双轴混合机再接湿料分配器组成的：

高速初混机是在圆柱形腔体内安有上面有多层打片和打钉的高速旋转轴，腔体一端有入料口，另一端有出料口，皮带轮固定在转轴上；

双轴混合机是在“U”形截面的长槽内装有两根作相反方向旋转的螺旋轴；

湿料分配器是在圆筒形腔体内安有与减速传动机构连接的双向叶轮轴，在腔体上方与U形长槽相接，在腔体侧面和下方有高度不同的下料孔；

j.辊压系统的结构是在机架上安有下座，其上装着两压辊，其左上方的进给机壳中装有进给机构和调节手轮和压辊，两压辊上方是料斗，在压辊上方有抬刀机构以及与其连接的铲刀；

进给机构的结构是在前后轴座内的手轮轴，其中部有蜗杆，其右端与离合器连接，调节手轮装在离合器上；

k.烘箱的保温壳体每边5个门，在门上有吸湿孔经门内引管与排湿暗管接，烘箱上方有循环热收集口，循环热经循环风机和辅加热器，保温风管后，由热风喷管引至烘箱下部，烘箱内主加热器平行排成三行，每行下方有输片链排，烘箱顶部有排湿管道，其中安有测温元件，排湿量调节器和排湿风机，烘箱上部有辅加热器组，循环热风机和测温元件；

l.切丝打短机的主要结构是切丝打短刀，即在轴承架上安有调整丝、螺母、挡头、胶垫座、缓冲垫、开式轴承、滚花轴、橡胶垫、轴承架的右侧有刀轴，刀轴上安有弹簧、压刀板、顶丝和刀体。

m.成品输送机的结构是带式输送机。

3、如权利要求1所述的生产线，其特征在于电气控制系统是将全线动力电机，主辅加热器的控制执行元件，常规保护元件和8只电机调速控制器，大功率电机降压启动元件以及有关电路分装在四只电气柜中，电气柜的电气控制均设有手动和计算机控制的切换开关。

1#柜电机采用Y-△形启动方式；

2#柜电机是三相反应式步进电机；

3#控制辅助加热器；

4#控制主加热器；

4、如权利要求1所述的生产线，其特征于计算机控制的总线接口板插在主控微机板扩展备用座上，全线8台电磁调速电机的速度给定，速度检测，负载检测，定量配比，水份微调，生产协调以及异常状态的告警，自动停车。

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