浅析PROTOS- M5 卷烟机冷却系统

姜志珊 王启兵

（ 龙岩烟草工业有限责任公司，福建 龙岩364021）

当前卷烟机组检测系统日益完善、机电一体化程度高、质量指标稳定,且自控功能强,烟支的卷制效率越来越高。 本公司在卷包二区配备的6 台PROTOS-M5 卷烟机是二区生产的主力机型。但是,在实际运行过程中,有时会出现电控系统温度过高报警,主电机或变频器过热烧毁等情况。 一方面严重影响设备的运行效率,另一方面由于温度的过高容易导致电器元件的加速老化与损坏,温度过低会在柜内产生冷凝水存在一定的安全隐患。 所以把温度控制在合适的范围内才能保证设备的正常运行。

1 冷却系统的发展现状

随着卷烟设备面向高速智能化的发展,机器对冷却系统的要求越来越高。卷烟机冷却系统由风力冷却发展为冷却性能更佳的水冷却。风冷却主要通过机器内部的冷却风机将过滤后的风通过冷却管道输送至各部分主要实现对主电机、电器柜、烟枪床和烟枪布带等进行冷却。冷却风机在设备运行时处于卷烟机内部密闭空间内,有防护门隔断保护,同时配有过滤罩保证空气的清洁与流通,并在卷接机上电后立即启动给机组冷却。 风力冷却系统结构虽然比较简单但是温度难以精确调节受外界温度影响大消耗功率较高、工作噪声较大一般适应于对温度要求不是很高系统功率较小的设备。因为水的比热容很大所以由冷却液组成的水冷却系统散热效果好。 冷却水系统受外界温度影响较小、散热强度容易调节等,散热功率可以做到很大。 随着科学技术与生产的发展,设备工作强度不断增大,生产效率、自动化程度越来越高,同时设备更加复杂、各部分的关联愈中密切,从而往往某处微小故障就爆发链锁反应,导致整个设备乃至与设备有关的环境遭受严重的毁坏,这不仅会造成巨大的经济损失,而且会危及生产安全,所以选择合适的冷却系统使卷烟设备工作在合适的温度是保障设备高效率运行的关键。冷却水循环系统对温度的控制能力强使高速机组能更好的保持在一定温度,从而保护设备运行过程中不会因温度过高产生故障。M5 高速卷烟机采用冷却水进行冷却。由于卷烟生产过程中机器内的电控柜和烟枪等运动部件会产生一定的热量,需持续用冷却水进行冷却。M5 的冷却装置由三部分构成——机器内循环、外循环和热交换器。电机M101S 驱动水泵,水泵驱动机器内的冷却水沿着内循环线路不断循环,冷却水循环时通过热交换器和冷却板等带走电机、电柜等产生的热量。 热交换器在机器内室封闭的情况下按照空气循环原理进行工作。配电箱和机房内的温度由一个温度传感器监控。 如果机器内的温度超过范围,则机器停机并显示故障信息。内部循环工作主要由压力检测器和温度检测进行监控。 S13S 监控机器冷却水压力,当检测到压力过低时停机并报警该压力在压力表上显示。 温度检测器S92S 检测机器内冷却水的温度, 并控制电机阀Y101S 对冷却循环进行调节。 当S92S 检测到机器的冷却水温度达到第一开关点时, 阀门Y101S 立刻被打开,来自动力车间的冷却水沿着外循环的线路循环, 在热交换器处, 外循环冷却水将机器内循环冷却水的热量带走,从而使得机器内循环冷却水的温度降低。 当S92S 检测到机器冷却水温度达到开关点减第一滞后值时,阀门Y101S 被关闭。 此时来自动力车间的冷却水在阀门处往下的线路循环,热交换器不工作。 如果机器的冷却水温度达到第二开关点,则会停机出现一条温度过高报警信息。

2 存在的问题

在卷烟机实际运行过程中发现, 由于冷却系统工作异常导致电控柜和某些重要部件温度异常升高, 直至温度过高报警停机。由于设备智能化程度越来越高精密的电子元件对温度要求也越来越高,不适宜的温度可能会对电气设备产生干扰使电控系统工作不稳定, 过高的温度也会加快元器件老化和活动部位磨损加剧。此外PROTOS-M5 送上电后在停机状态模块驱动器等在电源接通的情况下在密闭电柜内也会产生大量热量,如果刚好冷却系统因某些原因如外部冷却水未供应或内部循环水泵停止工作会使电柜温度不断上升造成电柜内驱动器等元器件烧坏。

3 原因分析

3.1 温湿度不达标

在高温潮湿的环境下工作会影响冷却系统的冷却效果, 为了研究车间温湿度是否对冷却系统有很大影响,对车间温湿度展开调查。经调查发现卷包二区温度在规定的22℃±2℃范围内,湿度在规定的60%±5%范围内。 一般情况下波动不大列为非要因。

3.2 冷却液效果不佳

即使新更换的冷却水经过软化处理了, 但还会含有一定的矿物质,这些矿物质又会沉积于水套等处形成水垢影响水流量。 循环过程中冷却水的空气含量多会容易产生气泡并一起带入循环管路中,在热交换器管路中空气的含量太多会影响冷却效果。

3.3 内循环元件故障

内循环主要由电机M101S 驱动水泵,水泵驱动机器内的冷却水沿着内循环线路不断循环,冷却水循环时通过热交换器和冷却板等带走电机、电柜等产生的热量。 并通过压力和温度检测进行监控, 当电机运行不畅影响正常冷却水循环会产生温度故障报警。

3.4 外部循环的影响

机器通过阀门Y101S 控制外循环路径。 设备温度太高时外循环冷却水通过过热交换器带走内循环中的热量,温度达到合理范围后阀门动作使冷却水从前部管路循环不经过热交换器。当来自动力车间的冷却水温度过高或阀门卡住不动作时会使内循环热量无法及时排除从而造成设备温度过高。

4 解决方法

4.1 有针对性的管控要求

选用优质冷却液减少积垢的产生,当冷却水压力不足时及时补充冷却水。 冷却系统中装有各种排气机,通过这些排气机可以释放出冷却回路中的空气。制定计划定期检查管路并及时排出多余的空气,以保证良好的冷却循环。 对外部循环管路也要适时清理防止长时间使用积垢过多引起堵塞。

4.2 温度过高断电保护机制

由于PROTOS-M5 在检修保养期间即使没有生产运转,变频器、模块等主要发热器件在密闭电柜内会产生热量,如果冷却系统未正常运行电柜内温度将无法散出容易使元器件损坏。 可以在容易损害的器件边上安装温度检测,当温度超过安全值时自动切断设备电源,从而避免设备在维保期间因冷却系统未工作电柜内元器件持续过热而损坏。

4.3 外部循环温度监测的方法

设备温度过高部分原因是外部循环未正常工作引起的。 为了保证冷却效果的有效性,并能实时监控温度的变化,尤其是当温度达到预先设定的报警值时,能够控制机台停机。 我们可以在外部循环热交换器管道入口进行温度和流量检测,监控外部循环的工作状态。 当来自动力车间冷却水未开启、 冷却管路堵塞或阀门Y101S 卡住时能及时报警,来保护电器柜内元器件不因持续过热而损坏。

5 结论

M5 卷烟机自身配套的冷却系统存在的问题主要是停机时若冷却系统未正常工作密闭电柜产热较大容易损坏元器件,外部冷却循环没有进行有效监控。 当卷烟机在外循环未正常运行下,无法有效的对设备内部的元件进行冷却,从而影响设备的性能,降低机台的生产效率。通过对冷却系统的定期维护保养和加装断电保护控制装置温度、流量监测等,能有效保证冷却循环的供应,提高了冷却效率,降低了电气元件的老化程度,消除了安全隐患,有利于设备的可靠运行。