打包液压伺服独立控制系统构建研究

摘要：打叶复烤生产线的最后一个工序是打包工序，打包的核心是液压系统，预压打包液压系统运行多年，现存在油液渗漏、运行不稳定、加工效率低及能耗较高等一系列问题。紧紧围绕省公司发展规划和战略方向，着力做好“七匹狼”品牌原料保障全价值链，持续做好“稳链、补链、强链”工作。为此，项目组通过对于打包液压伺服控制系统深入的分析和研究，研究出一种打包液压伺服控制系统，提高打包液压系统的稳定性，降低油污的风险，提高成品片烟的纯净性。

关键字：打叶复烤、打包工序、液压系统、伺服控制、能耗

1 引言

自动称重预压打包液压系统是烟草打包用YK17A-26A型预压打包生产线专用液压站。是满足新型预压打包工艺要求的关键部件，包括：KY17A三联液压立式预压机、两台KY26A龙门液压立式打包机（复压机）的动力和液压控制等部分。通过控制系统实现预压机两用一备，打包（复称复压）生产线一用一备的功能。

通过多年生产运行发现打包液压系统存在油液渗漏、运行不稳定、加工效率低及能耗较高等一系列问题。现阶段，公司大力推进高质量发展，大力提升设备性能和保障工艺水平，精益求精，打包液压系统对于片烟的装箱和储存质量有着重大影响，液压系统的安全高效运行极为重要，为此本项目针对上述的突出问题开展深入的分析和研究，确定打包液压伺服控制系统方案，最后应用于打包系统。

2 原因分析

通过项目组成员的研究和讨论，原因分析如下：

能耗高、噪声大：在保压时液压油输出油液几乎全部溢流，由于预压打包机液压站采用传统的异步电机定量泵液压系统，工作时整个液压系统一直保持运行，当液压执行元件需要动作时，通过调节液压阀将油液输送到执行元件，实现预压打包过程，而溢出的油液必然会造成能耗的增加；

预压压力不足：在电机功率既定情况下预压压力难以提高，在面对需要较高预压压力的下低次烟时会出现无能为力的情况；

阀件磨损严重、系统杂质较多：由于需要大量的控制阀件来实现液压系统的各种功能，阀件运行时间长，磨损的概率大大增加，同时动作切换的液压冲击明显，管道振动较为严重，活塞杆冲蚀和撞击较为常见，进而加剧了杂质产生和系统油液的渗漏。

3 过程及分析

3.1总体思路

通过主要的优化思路是新增伺服电机与伺服控制器，同时省去原有系统的调压阀、溢流阀；对液压管路进行改造，形成伺服控制器——伺服电动机——油泵——压力传感器系统间的闭环控制方式。

在原有的液压打包程序基础之上，重新进行伺服控制系统相关的电气控制程序设计与调试，使电气控制程序与伺服控制设备配套。同时针对伺服系统新增人机操作界面，使操作更加人性化，可以根据加工烟叶的等级选择所需的参数，分别对应普通烟叶加工和低次烟加工。

3.2改造方案

本项目的主要方案是：拆卸原有打包液压系统伺服控制的机械和电气设备设施，新增1套打包液压系统伺服控制系统及其所有的设备设施，主要包含预压、复压和液压站的进出和连接等所有管路更换；重新制作1个新油箱，配套5个油泵和5个伺服电机、3套预压机调压阀阀块、3套预压机控制回路阀块、2套打包机安全阀、2套打包机动作阀块，以及配套的其它零部件；配套新增所有电气线路、电气元器件和控制装置，以及控制程序等改造。

a、按照重新设计制作三联预压打包伺服液压站。配置5台伺服电机、5台螺杆泵。

b、重新设计制作预压机安全阀块3套，预压机动作阀块3套，集成主油缸的动作控制和提升缸的动作控制。两组控制系统中间加上单向阀插件控制，避免两组油缸窜油，造成安全事故。主油缸动作阀块采用盖板式插装逻辑阀控制，满足大流量高响应的要求。提升油缸控制采用螺纹插装阀加滑阀的控制，实现换向和防止油缸下滑的控制，速度控制通过电控上调节油泵的转速来进行控制。

c、重新设计制作复压机安全阀块2套，复压机动作阀块2套，控制复压机主油缸的动作。

d、更换所有油管，规范管道布置，理顺管道位置，做好管道标志，方便进行管理；从液压站阀块出口到管道连接采用高压胶管总成，从硬管管道连接到工作油缸油口采用高压胶管总成，减少管路的振动传递；硬管管道从头至尾两端有法兰连接，中间取消法兰连接，减少液压渗漏点，从而减少安全隐患。加强管道的管夹固定，避免管道运行振动。预压机管道制作后，需用液压油进行冲洗，保证管道清洁后才能重新接管，调试，运行。

e、预压打包阀块和安全阀连接的管道采用油管相互接通，然后在接通的油管上安装两个球型截止阀，正常状态下球阀处于关闭状态，每一联预压机独立控制。当某一联伺服控制系统出现故障时，打开对应的球阀，剩余的一组伺服系统可以正常对两联预压机提供液压油，保持系统正常工作。

f、调整预压打包生产线电气控制系统，适合新改造的液压系统的动作控制，加强动作节点的缓冲控制，避免产生液压振动冲击。电气控制系统需编制两套液压控制程序，正常程序为三联独立控制程序，另一套为当某一联伺服系统出现故障时，由对应的两联伺服系统供三联预压机阀块的工作的控制程序。

3 成效

通过构建打包液压伺服独立控制系统，降低了能耗和噪声，简化液压控制系统，减少控制阀件，提高控制精度和稳度，减少设备故障点和磨损点；理顺和优化液压管路，方便设备维护保养；实现动力系统共享，出现故障时便于切换；降低油箱油温，减少冷却系统能耗。