鋪料厚度自控式喂料機的研究與應(yīng)用

何天佑 馬文海 夏長安 周德榮

（紅塔集團(tuán)楚雄卷煙廠，云南 楚雄 675000）

葉片復(fù)烤是打葉復(fù)烤加工中的關(guān)鍵工序，其工藝任務(wù)是調(diào)整打后煙片中的水份和溫度，去除煙片中的雜氣，殺滅煙片中的害蟲和病菌，使煙片適合貯存、醇化和人工發(fā)酵［1-2］。煙葉進(jìn)入烤機前，需經(jīng)刮板喂料機后進(jìn)入提升喂料機，提升喂料機將煙葉均勻地鋪在烤機網(wǎng)帶上，煙葉隨網(wǎng)帶進(jìn)入干燥、冷卻、回潮處理。常規(guī)提升喂料機只能對上級電子皮帶秤的物料進(jìn)行定量喂料，無法實現(xiàn)實時的微調(diào)整，由于不同等級、不同時段的煙葉厚度、水分、比重等物理特性不同，會造成鋪料厚度不均勻的情況，導(dǎo)致煙葉進(jìn)入烤機后氣流通過性呈現(xiàn)縱向差異，最終煙葉的溫度和水分均勻性較差。

1 喂料機的功能介紹

1.1 功能用途

葉片復(fù)烤機入口提升喂料機主要的功能是對進(jìn)入葉片復(fù)烤機的物料進(jìn)行緩存、松散并均勻喂料，避免由于進(jìn)入葉片復(fù)烤機的物料不松散和物料不均勻?qū)θ~片復(fù)烤機產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。

1.2 特點分析

在復(fù)烤行業(yè)，常用的提升喂料機有旁鏈?zhǔn)教嵘沽蠙C、皮帶耙釘式提升喂料機。區(qū)別在于傳動形式的不同，旁鏈?zhǔn)教嵘沽蠙C具有更大的輸送能力，不容易打滑，常用于喂料角度大、空間大的場合，但是本身自重大、設(shè)備故障率較高；皮帶耙釘式喂料機是結(jié)合了皮帶式和旁鏈?zhǔn)絻煞N喂料機的特點，能夠?qū)崿F(xiàn)較短距離的大角度喂料。

旁鏈?zhǔn)轿沽蠙C容易故障的原因主要是由于喂料機安裝空間過小的情況下，提升角度大，運行軌跡為 “Z”子型，傳動負(fù)載主要集中在轉(zhuǎn)角處，提升機運行速度快，造成旁鏈、鏈輪、皮帶磨損較大，由于轉(zhuǎn)角處包角較大，造成鏈片、背擔(dān)在轉(zhuǎn)角處扭力較大，容易造成鏈片、背擔(dān)斷裂［4］。

出現(xiàn)鋪料不均勻的主要原因是在電子秤后端的喂料中，缺少料量、料位的檢測裝置，當(dāng)出現(xiàn)電子秤的流量波動和刮板喂料機刮板的線速度與弧形輸送帶的速度不一致時，造成的物料不均勻情況無法控制和改善。

2 研究思路

2.1 檢測單元的設(shè)計

在提升機均料輥的進(jìn)料端，沿物料流向左右兩側(cè)設(shè)置一對超聲波傳感器，用于檢測均料輥進(jìn)料端的料厚及堆積料情況；在烤片機的進(jìn)料端網(wǎng)帶上方設(shè)置兩個超聲波傳感器檢測烤片機輸送網(wǎng)帶上的煙片鋪料厚度。超聲波傳感器的特點是頻率高、方向性好、能夠成為射線而定向傳播、檢測穩(wěn)定性好、工作溫度比較低、可長時間工作而不失效。常用在檢測有色物體及檢測光滑、粗糙、有光澤等材質(zhì)的物體表面以及檢測不規(guī)則物體的情況，符合煙葉的特點。

測距原理是超聲波傳感器發(fā)射一定頻率的超聲波，到達(dá)測量目標(biāo) （煙葉表面）后反射回來，經(jīng)反射后由超聲波接收器接收脈沖，其所經(jīng)歷的時間即往返時間，往返時間與超聲波傳播的路程的遠(yuǎn)近有關(guān)。

s為被測物體到測距儀之間的距離，測得的時間為t/s，超聲波傳播速度為v/m·s表示，則有關(guān)系式s=vt/2；在精度要求較高的情況下，需要考慮溫度對超聲波傳播速度的影響，按式v=331.4+0.607T對超聲波傳播速度加以修正，以減小誤差。式中，T為實際溫度，℃；v為超聲波在介質(zhì)中的傳播速度，m/s。

2.2 反饋控制上級喂料

通過實時對比檢測信號，對上級喂料單元進(jìn)行反饋控制。一是通過料倉內(nèi)兩對縱向傳感器信號反饋控制電子秤喂料速度，二是通過兩個橫向傳感器信號反饋控制輸送帶變頻器，進(jìn)而控制輸送帶速度，三是通過網(wǎng)帶上方的一對橫向傳感器信號反饋控制主網(wǎng)帶速度，四是增加流量超限的報警功能，以便操作人員及時干預(yù)。

3 具體實施情況

3.1 硬件部分實現(xiàn)

鋪料厚度自控喂料機包括刮板喂料機1、導(dǎo)料板2、皮帶輸送機3、均料輥4、主動軸電機5、出料端傳感器6、進(jìn)料端傳感器7、輸送帶8、烤片機進(jìn)料區(qū)9，見圖1。刮板喂料機的出料口與皮帶喂料機的進(jìn)料口相對接，皮帶喂料機內(nèi)部設(shè)有連接主軸電機的輸送帶，主軸電機上安裝有變頻器，輸送帶中段頂部設(shè)有與氣缸相連的均料輥，所述皮帶喂料機的進(jìn)料端與出料端分別安裝有出料端超聲波傳感器和進(jìn)料端超聲波傳感器，出料端超聲波傳感器、進(jìn)料端超聲波傳感器以及變頻器均與控制器相連接。

3.2 控制功能實現(xiàn)

控制原理：見圖2。

控制程序：要實現(xiàn)物料厚度的自控制，需要具有以下八個基礎(chǔ)程序，見表1，分別實現(xiàn)檢測、控制、報警的功能。

表1 控制程序

3.3 異常檢測

對皮帶機被動輥增加轉(zhuǎn)動檢測，比較流量信號和檢測信號可判斷輸送帶是否打滑，可檢測由于輸送帶張緊力不足或堵料造成的輸送帶打滑。只需要在一側(cè)軸頭增加金屬接近開關(guān)，被檢測量為及時定量，可以間接判斷物料有無異常情況。

4 結(jié)語

通過對前后端料層厚度的檢測，實現(xiàn)了閉環(huán)反饋控制技術(shù)；通過料層厚度的檢測，將檢測結(jié)果反饋到控制器對皮帶機主軸電機變頻器進(jìn)行自動控制，用以控制皮帶機帶面速度，實現(xiàn)對料層厚度的自動控制，同時對出料端的料層厚度進(jìn)行檢測，用以補償調(diào)整量；通過以上控制技術(shù)的使用，解決相同流量下不同等級煙葉的鋪料厚度不一致、料層厚度不均勻的問題，同時能有效減少喂料機堵料故障。