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KDF2甘油自动喷雾系统改造项目技术说明

  一、项目的提出

  (一) KDF2成型机组存在的问题

  KDF2成型机组,额定生产能力为3300支/分,其甘油喷涂均采用毛刷旋转进行甩涂。当机器处于启动加速过程时,毛刷旋转转速也随之由慢到快。当机器速度低于1000支/分时,毛刷的转速低于100转/分钟,此时甩涂的甘油有些不容易作用到纤维丝束表面,生产的滤棒硬度不够;当机器速度大于1000支/分小于2000支/分时,毛刷的转速高于100转/分钟小于200转/分钟,此时甩涂的甘油以较大液滴作用于纤维丝束表面,生产的滤棒硬度超标;只有当机器速度大于2000支/分时,毛刷转速高于200转/分钟,此时甩涂的甘油才以极细液滴作用于纤维丝束表面,生产的滤棒硬度才会适宜。 

  目前,为克服这种低速时毛刷旋转甩涂甘油不均匀,导致滤棒硬度缺陷的实际情况,挡车工普遍采用的作法是:①延长打跑条的时间,增加6—7m打跑条量;②起动时除了机器自动剔除外,还进行手动剔除,手动剔除机器速度低于2000支/分时的产品。现场抽查、统计了KDF2,5次启动过程的打跑条量和剔除量(见表1)。

KDF2起动过程跑条量和手动剔除量统计

 

机台号

序号

打跑条量

g

剔除量

g

合计

g

KDF2

 

1

36

1350

1386

2

38

1260

1298

3

37

1330

1367

4

41

1190

1231

5

39

1210

1249

平均

38.2

1268

1306.2

 

 

  (二)毛刷甩涂甘油导致滤棒硬度缺陷情况的调查分析

  连续5天,每天分3个速度档次,抽查了KDF2成型机组毛刷甩涂甘油,导致滤棒硬度的缺陷情况。 (约定起动时,挡车工不增加打跑条量也不进行手动剔除。)

  1、低速,调整机器的速度介于0-1000支/分,即毛刷的转速低于100转/分钟时,抽取100支滤棒,测试其硬度指标(见表2),规格要求为88±3.4%。

机器低速硬度指标抽查100支滤棒实测数据表

 

样本号

抽检时间

硬度指标实测值(%

1

 

85.5

86.0

84.5

85.7

86.3

85.4

86.4

86.5

85.8

86.8

85.9

86.8

85.7

85.4

85.9

84.3

86.6

86.4

86.3

85.8

2

 

85.7

85.9

86.8

87.0

86.4

85.7

85.0

86.0

85.5

86.4

85.9

85.4

86.4

85.3

85.7

84.3

84.9

86.5

85.2

86.1

3

 

85.2

86.5

85.7

85.2

85.3

86.1

84.7

86.2

84.5

85.9

84.6

86.0

86.1

85.3

85.7

85.8

85.4

86.4

85.1

84.2

4

 

86.3

85.3

86.5

85.3

84.3

85.9

84.7

86.0

84.9

85.3

85.6

85.8

85.3

85.7

86.7

85.4

84.7

85.9

84.4

85.5

5

 

85.2

85.7

85.9

85.8

85.7

84.5

85.3

85.5

86.3

86.0

86.0

85.6

86.1

85.3

85.7

85.8

86.4

84.1

85.5

86.1

 

 

根据以上数据计算:

  2、中速,调整机器的速度介于1000-2000支/分,即毛刷的转速大于100转/分钟小于200转/分钟时,抽取100支滤棒,测试其硬度指标(见表3),规格要求为88±3.4%。
 
机器中速硬度指标抽查100支滤棒实测数据表

样本号

抽检时间

硬度指标实测值(%

1

 

91.0

90.7

89.5

90.7

91.7

90.1

91.2

90.0

89.7

90.7

89.7

89.2

90.3

91.5

90.1

89.7

89.4

89.6

90.0

90.2

2

 

90.5

90.4

89.8

90.7

90.3

90.2

89.6

91.6

90.0

89.9

90.8

90.5

89.6

90.7

90.3

91.8

91.1

89.5

90.1

89.9

3

 

91.6

89.5

90.3

90.8

90.7

89.9

91.2

89.8

90.8

90.1

90.9

90.0

89.9

90.7

90.3

90.2

90.6

89.6

91.3

91.9

4

 

90.2

90.0

90.4

90.3

91.5

90.6

89.6

89.5

90.5

89.2

91.8

90.2

90.7

90.3

89.3

90.6

91.1

90.1

90.4

90.5

5

 

89.7

90.3

90.1

90.2

90.3

91.5

90.7

90.5

90.8

90.0

90.5

90.1

89.2

89.0

89.6

90.3

91.0

90.0

90.3

89.6

 

根据以上数据计算:

 

  3、高速,调整机器的速度介于2000-3300支/分,即毛刷的转速大于200转/分钟时,抽取100支滤棒,测试其硬度指标(见表4),规格要求为88±3.4%。

机器高速硬度指标抽查100支滤棒实测数据表

 

样本号

抽检时间

硬度指标实测值(%

1

 

88.8

88.0

89.0

88.5

88.0

87.8

88.0

87.7

88.3

87.4

88.0

87.7

89.7

88.0

87.6

88.8

87.3

88.6

87.1

88.7

2

 

87.5

89.0

87.9

87.6

88.3

88.2

87.4

87.3

88.6

89.1

86.8

89.0

89.5

88.4

89.1

87.6

89.4

88.3

87.0

88.5

3

 

86.6

87.9

88.1

89.1

87.8

89.3

88.5

87.3

89.5

89.0

88.9

86.9

89.1

88.0

89.2

87.4

87.9

88.2

89.3

87.6

4

 

89.2

87.7

86.8

88.8

88.1

86.9

88.1

87.4

86.8

87.9

87.8

88.6

88.3

89.0

89.1

88.0

89.0

88.5

87.5

89.4

5

 

89.1

87.3

88.8

88.6

86.6

87.7

88.2

88.0

88.1

89.1

88.3

89.3

87.3

88.5

88.3

87.6

88.8

87.3

89.1

88.0

表4        

根据以上数据计算  

 

  由以上抽检数据,统计结果得知,KDF2—8#成型机组毛刷甩涂甘  油,硬度指标过程能力指数CPK在低、中速时仅为0.5左右,严重不足,产生了大约9%的不合格品;在高速时,硬度指标过程能力指数CPK达到了1.40,较为充分。

  二、设定项目目标 

研制出一种新型甘油雾化系统,使成型机组在3个不同速度档次,即0—1000支/分、1000—2000支/分、2000—3300支/分时,滤棒硬度指标过程能力指数均达到1.40以上。

  三、效果验证  

  全部实施完毕与校准以后,KDF2甘油喷雾系统投入试运行。同样连续5天,每天分3个速度档次,分别抽查了KDF2—8#成型机组滤棒硬度的质量情况,要求挡车工起动时不延长打跑条时间,也不进行手动剔除。

1、调整机器的速度0-1000支/分,抽取100支滤棒,测试其硬度指标(见表5)。 

机器低速硬度指标检查100支滤棒实测数据表

 

样本号

抽检时间

硬度指标实测值(%

1

 

88.0

86.9

88.3

87.4

87.7

87.5

88.5

88.7

87.0

87.7

88.9

87.9

89.2

88.5

87.8

88.1

89.1

87.3

89.5

87.6

2

 

88.5

88.1

88.6

88.1

86.8

89.1

88.0

88.2

87.0

88.9

88.6

88.0

88.2

88.0

88.0

87.0

87.3

87.7

88.3

88.8

3

 

88.4

88.6

88.0

89.0

89.1

88.3

89.0

88.5

87.5

87.8

86.9

88.7

88.3

87.8

89.4

87.2

87.4

88.0

87.9

86.9

4

 

88.0

89.3

87.6

88.8

88.3

87.3

88.5

87.3

89.1

88.3

88.7

87.7

88.8

87.3

87.6

89.7

88.0

88.6

87.1

88.0

5

 

86.9

87.0

87.8

88.6

87.7

88.1

88.4

88.7

87.4

88.5

88.5

89.0

87.6

89.4

89.1

88.5

88.4

88.3

87.4

86.8

表5 

  根据以上数据计算:

  2、调整机器的速度1000-2000支/分,抽取100支滤棒,测试其硬度指标(见表6)。

机器中速硬度指标检查100支滤棒实测数据表

 

样本号

抽检时间

硬度指标实测值(%

1

 

87.3

87.6

89.7

88.0

87.7

88.8

88.6

87.1

88.0

88.7

88.5

87.8

88.1

89.1

87.9

89.2

87.3

89.5

87.6

88.9

2

 

88.1

86.8

89.1

88.0

88.1

88.6

88.2

87.0

88.9

88.5

88.0

88.0

87.0

87.3

88.0

88.2

87.7

88.3

88.8

88.6

3

 

89.0

89.1

88.3

89.0

88.6

88.0

88.5

87.5

87.8

88.4

87.8

89.4

87.2

87.4

88.7

88.3

88.0

87.9

86.9

86.9

4

 

88.3

88.3

87.3

88.5

88.8

87.6

87.3

89.1

88.3

88.0

87.4

87.7

87.5

88.5

86.9

88.3

88.7

87.0

87.7

88.0

5

 

88.6

87.7

88.1

88.4

87.0

87.8

88.7

87.4

88.5

86.9

89.4

89.1

88.5

88.4

89.0

87.6

88.3

87.4

86.8

88.5

 

  根据以上数据计算:

 

  3、调整机器的速度2000-3300支/分,抽取100支滤棒,测试其硬度指标(见表7)。

  机器高速硬度指标检查100支滤棒实测数据表

 

样本号

抽检时间

硬度指标实测值(%

1

 

88.3

88.0

87.9

86.9

86.9

87.8

89.4

87.2

87.4

88.7

87.6

87.3

89.1

88.3

88.0

88.3

88.3

87.3

88.5

88.8

2

 

88.3

88.7

87.0

87.7

88.0

87.4

87.7

87.5

88.5

86.9

87.8

88.7

87.4

88.5

86.9

88.6

87.7

88.1

88.4

87.0

3

 

87.6

88.3

87.4

86.8

88.5

89.4

89.1

88.5

88.4

89.0

88.8

88.6

87.1

88.0

88.7

87.3

87.6

89.7

88.0

87.7

4

 

89.2

87.3

89.5

87.6

88.9

88.5

87.8

88.1

89.1

87.9

88.6

88.2

87.0

88.9

88.5

88.1

86.8

89.1

88.0

88.1

5

 

88.2

87.7

88.3

88.8

88.6

88.0

88.0

87.0

87.3

88.0

88.6

88.4

87.6

87.8

88.4

88.7

88.1

88.6

88.4

88.6

根据以上数据计算:

 

  由以上检查数据,统计结果得知:KDF2使用了新型甘油喷雾系  统,其硬度指标过程能力指数CPK在3个不同速度档次,即0—1000支/分、1000-2000支/分、2000-3300支/分时,分别达到了1.55、1.57、1.59,达到并超过了1.40的预期目标。

  新型甘油喷雾系统投入运行以后,挡车工不需要延长打跑条时间,也不必进行手动剔除机器速度低于2000支/分时的产品。现场统计了KDF25次启动过程的打跑条量和剔除量(见表8)。

KDF2-8#起动过程跑条量和手动剔除量统计

 

机台号

序号

打跑条量

g

剔除量

g

合计

g

KDF2

 

 

1

5.6

38

43.6

2

6.5

41

47.5

3

5.8

37

42.8

4

6.6

40

46.6

5

6.2

39

45.2

 

6.14

39

45.14

 

  四、甘油自动喷雾系统简介

 

  1. 系统构成

  甘油自动喷雾系统主要由PLC、触摸屏、伺服电机定位模块、AD采样模块、增压泵、喷嘴预加热器、喷嘴、集油器、甘油箱、活门等构成。

 

  触摸屏作为人机界面接口,完成相关数据、信息、状态、功能显示、参数设置,与PLC通信,进行数据交换和相关控制。

  PLC作为控制系统的核心,完成模拟量输入、开关量输入状态检测、开关量输出控制以及整个系统的过程控制。

  2 、显示界面

  在用户界面上,增加了系统的初始化自检友好界面,让用户知晓系统的各环节是否正常。在主界面上,每次操作需要等待时,都会弹出相关提示窗口,让用户了解系统的工作状态,而不是以为系统出现问题。在界面上尽可能的简洁方便,使用户操作极易上手,维护极易简便。

  (1)欢迎界面

  上电后,触摸屏和PLC以及伺服系统同时开始初始化,由于PLC和伺服系统初始化时间短,故PLC在完成内部初始化后,检测触摸屏是否初始化完成,以确保和触摸屏同步。触摸屏完成内部初始化后,进入图1所示的欢迎界面面。

 

图1 欢迎界面

欢迎界面显示时间设定为4s,计时时间到,自动切换到如图2所示的PLC系统自检界面。同时,触摸屏向PLC写同步检测信号(通知PLC触摸屏初始化已完成)。

  (2)PLC系统自检界面

图2 PLC自检界面
  (3)运行主界面
  PLC系统自检完成后,进入运行主界面,如图3所示。
 
图3 主界面
  (4)参数设置界面
 

 

图4 参数设置界面
 
图5 参数修改确认界面
  (5)流量调节界面
图6 流量调节界面
  (6)系统维护界面
 
图7 用户1登入界面
 
图8 系统维护界面
图9 系统维护允许操作画面

10 密码登入状态

 

图11 流量比测定界面 

(7)故障报警记录界面

(8)一般报警界面

(9)故障报警查询界面

  3. 甘油箱自动加热系统

  在甘油箱中引入自动加热系统,以保证甘油的在合适的温度范围内,确保甘油的流动性,特别适合全天候作业。甘油液态温度为15℃左右,当环境温度低于此温度时,不采用加热系统,会引起泵油系统堵塞或甘油温度不均匀,从而影响喷涂效果,合格率低。

  本系统可通过参数修改可设定甘油箱内温度的上下限,使用方便灵活,可满足不同的设定要求。加热系统会根据设定范围自动启动或者停止,满足工业自动化的要求。

  4. 智能型故障诊断定位系统

作为另一亮点特色的智能故障诊断定位系统,一方面为设备的可靠保护提供了强有力的保障,另一方面,又为设备维修提供了检修故障点,维护相当方便。

检修人员或用户可直接根据故障的提示类型可进行相关的维护操作,从而节省时间,提高了工作效率与维修人力成本。而传统该类设备在出现故障时,往往无从着手,需从头逐一查询故障,耗时费力。

  故障类型包括8大类:

  (1)伺服系统故障

  (2)集油箱加热器故障:此故障类分温度过低或温度过高两种故障情况。

  (3)喷油系统故障:分增压泵或和同步电磁阀故障、喷嘴堵赛故障。

  (4)压力传感器故障

  (5)温度传感器故障

  (6)液位超下限故障:通过检测浮子开关输出,来识别液位超限故障。若超下极限开关闭合,液位超下极限故障报警。

  (7)主机故障:若检测到主机故障信号有效时,报主机故障并停机处理。

  (8)液位超限报警:分为液位超下限或液位超上限两种报警。

第(1)~(7)类故障发生时,立即停机(喷涂系统和主机),进行声光报警,记录故障类型和发生时间,在触摸屏上当前界面弹出报警界面,显示故障类型和发生时间。

  第(8)类报警发生时,不立即停机,但进行声光报警、记录故障类型和发生时间,在触摸屏上当前界面弹出报警界面,显示故障类型和发生时间。故障消除时自动撤销。

  5. 过程控制的优化功能,尽可能减少原材料的浪费

针对以往设备在启动过程中,存在原材料浪费严重的问题,对甘油喷涂的过程控制进行了优化。主要体现在:

  (1)在上电后,喷涂系统开始自我检测诊断,包括温度是否正常、伺服系统是否正常、通讯是否正常、液位是否正常等。只有当这些条件都准备好的情况下,才允许主机启动,否则,不允许主机启动。这样优化一方面可减少因喷涂系统未准备好(主要是指喷涂有故障,主机仍在运行)而造成的丝束浪费,另一方面,在同等条件下,也节省了在主机启动后,开始检测加热、伺服等环节的时间,从而最大限度上减少成本。

  (2)控制精度更高,活门开度控制精度可达0.1mm。

  (3)采用非线性的控制方法,主机速度分段区间更多。以往设备主要速度集中在3个档位,在某一档位时,喷涂量基本维持不变。在本系统中,主机速度分段更多,在每个区间喷涂量随主机呈线性变化,从而保证丝束上甘油量的均衡。

  6. 强大的维护操作功能,延长设备使用寿命

  本系统提供了强大的维护操作功能,为用户维护保养以及测试提供了极大的方便。在此工况下,可进行手动开活门。点动泵油系统测试以及测试甘油量与主机速度的关系数据。

  (1)油泵系统测试:该模块测试油压数据、泵油电机的运行以及同步电磁阀开启情况。点动打开同步阀和增压泵;再通过调节增压泵上的调压器进行压力调节,以适合压力要求。

  (2)点动打开活门:方面清理检修维护(喷腔维护:喷嘴更换、喷腔清洗、更换喷腔内的照明灯等)。

  (3)甘油比在线测试功能:在线测试甘油量与主机速度的关系数据。

  5. 系统甘油比在线测试功能,可适用各类甘油喷涂要求

  此工况用于系统的整体调试,检测伺服系统的运行特性,检验并校准机械设计,通过测量过滤嘴的含油量,确定合适的泵油压力、喷油量和活门开度规律(丝束速度与活门开度的非线性关系)以及回零位参数与使用方法,从而实现喷涂系统的可靠、稳定、精确运行。

  该功能最大的优势在于更换不同类型甘油后,可在线直接测出甘油量与主机速度的关系,并将数据信息直接记录,操作相当方便,只需达标后,按确认键即可。这是同类产品所不具备的优点。真正实现了数据信息获取的自动化过程,无需更改程序,也无需手工对开度进行调节,测试成功后,机器直接可运行,无需再重新设置参数,真正的无人值守。

  6. 自动/手动加油一体化系统

  该系统通过检测浮子开关的状态,可完成手动加油的提醒操作,当油量已满或者油量不足时,触摸屏上会弹出友好报警信息,提示用户加油或停止加油。油量正常,报警界面自动消除。

  若采用自动加油时,可提供开关量接口,方便自动加油!

  7. 密码锁防止误操作,提供安全保障

  通过设置2级密码,可有效防止在正常运行过程中的误操作。

  即使在正常运行过程中,进行了误操作,程序上也对各种情况进行了相关处理,确保系统不会出现紊乱,自动恢复到正常操作过程,节省时间。

 

 

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