制絲線雙倉(cāng)式喂料提升機(jī)控制優(yōu)化

于紅麗

（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司黃金葉生產(chǎn)制造中心，河南鄭州 450047）

0 引言

煙草制絲線目前使用的主流喂料提升機(jī)多為雙倉(cāng)式設(shè)計(jì)，較之前常用的單倉(cāng)喂料提升機(jī)存在一定的優(yōu)勢(shì)，如很少噎料、受葉片粘性、物料厚度影響較小、碎末收集方便易清理等，經(jīng)過(guò)幾年使用，也暴露出一定弊端。

（1）光電檢測(cè)異?，F(xiàn)象頻發(fā)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，整線因光電異常造成的斷流幾乎都發(fā)生在喂料提升機(jī)，平均每月2.5 次，已成為工序斷流的一大隱患。

（2）控制過(guò)程不符合柔性化加工需求，物料翻滾現(xiàn)象嚴(yán)重，過(guò)程消耗增大。物料堆積現(xiàn)象如圖1 所示，物料在提升帶根部堆積現(xiàn)象嚴(yán)重。

圖1 物料堆積現(xiàn)象嚴(yán)重

（3）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)長(zhǎng)期處于疲勞狀態(tài)，維護(hù)費(fèi)用高。時(shí)常出現(xiàn)底帶減速機(jī)拉斷、提升帶橫撐拉彎、有機(jī)玻璃炸裂等情況，同時(shí)減速機(jī)、主動(dòng)輥、滾輪和輸送帶等備品備件的使用壽命也較其他設(shè)備短，維修費(fèi)用高。

1 原因分析

（1）光電檢測(cè)異常原因分析。經(jīng)多次跟蹤確認(rèn)，喂料提升機(jī)光電檢測(cè)異常并非元器件工作不穩(wěn)定或損壞造成，多為外部因素造成，如物料水分大時(shí)易粘附在觀察窗、薄片粘附、結(jié)塊遮擋、異物遮擋、灰塵遮擋等。喂料機(jī)光電管為對(duì)射式，如圖2 所示，由一個(gè)發(fā)射端和一個(gè)接收端組成，對(duì)稱安裝在檢測(cè)區(qū)域兩側(cè)，圖2 中虛線部分的設(shè)備墻板采用透明有機(jī)玻璃，物料粘附或異物遮擋均可造成光電管假信號(hào)從而導(dǎo)致控制異常。由于喂料機(jī)提升機(jī)較為高大，現(xiàn)場(chǎng)巡視工無(wú)法及時(shí)看到這些內(nèi)部細(xì)微情況，多數(shù)難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，直至喂料提升機(jī)被拉空才能發(fā)現(xiàn)，最終導(dǎo)致斷流。

圖2 喂料機(jī)光電管安裝示意

（2）物料翻滾原因分析。底帶電機(jī)將物料運(yùn)送至停底帶光電處停止，而料倉(cāng)物料距離停底帶光電尚有一段距離，造成單次送料距離長(zhǎng)，單次送料過(guò)多，物料堆積在小料倉(cāng)，隨著提升帶上行不停摩擦翻滾。因此分析，造成物料翻滾的主要原因是小料倉(cāng)的控制過(guò)于粗放，存料量不可控，單次送料距離長(zhǎng)，單次存料量過(guò)大，喂料提升機(jī)送料示意如圖3 所示。

圖3 喂料機(jī)送料示意

（3）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)疲勞分析。驅(qū)動(dòng)控制方案設(shè)計(jì)不合理，小料倉(cāng)存料過(guò)多，物料重復(fù)疊加，加重了底帶和提升帶負(fù)荷，另外某些位置上游流量不穩(wěn)定，造成喂料機(jī)存料量忽高忽低，負(fù)荷忽大忽小，加之喂料機(jī)底帶啟停次數(shù)頻繁，加劇設(shè)備老化。

2 改進(jìn)措施

（1）開發(fā)喂料機(jī)光電自診斷功能。在PLC 中建立光電檢測(cè)異常判斷模型（圖4），將所要判斷的檢測(cè)光電開關(guān)PLC 地址輸入智能判異模塊，同時(shí)找出該檢測(cè)位置上下游設(shè)備狀態(tài)地址或邏輯判斷結(jié)果，填入相應(yīng)端子，計(jì)時(shí)脈沖用來(lái)計(jì)算檢測(cè)位置的累計(jì)出料時(shí)間，時(shí)間設(shè)定為該檢測(cè)位置物料被拉空的時(shí)間，需結(jié)合不同檢測(cè)位置進(jìn)行實(shí)地測(cè)算。將這些條件輸入智能判異模塊后，便可輸出判異結(jié)果，判異輸出為1 時(shí)表示檢測(cè)光電異常，附近警鈴激活提醒的同時(shí)人機(jī)界面精準(zhǔn)報(bào)警，提醒正確操作，也可根據(jù)實(shí)際需要自動(dòng)進(jìn)入防斷流控制狀態(tài)。喂料機(jī)光電檢測(cè)診斷流程如圖5 所示。

圖4 喂料機(jī)光電檢測(cè)智能判異模型

圖5 喂料機(jī)光電檢測(cè)診斷流程

（2）增加小料倉(cāng)控制功能。小料倉(cāng)光電管位置如圖6 所示。將停底帶光電下移至小料倉(cāng)出料端即提升帶根部，并將漫反射光電管改為對(duì)射式光電管1 以檢測(cè)小料倉(cāng)出料處物料狀態(tài)，同時(shí)將光電管支架改為高度可調(diào)式支架，以便控制小料倉(cāng)存料高度；并在小料倉(cāng)進(jìn)料處下方再增加一對(duì)對(duì)射式光電管2，檢測(cè)小料倉(cāng)進(jìn)料處的物料狀態(tài)，以擴(kuò)大小料倉(cāng)檢測(cè)范圍。修改底帶控制邏輯：小料倉(cāng)任何一個(gè)光電管有料，認(rèn)為提升帶根部有料，底帶不送料；兩個(gè)光電全空時(shí)底帶往前送料，擋住任何一個(gè)光電管即停止，防止一次送料過(guò)多造成物料在小料倉(cāng)處堆積翻滾。

圖6 小料倉(cāng)光電管位置設(shè)計(jì)

（3）優(yōu)化進(jìn)料控制方案。對(duì)于存料量不穩(wěn)定的部位（如上游為翻箱機(jī)）優(yōu)化進(jìn)料控制方案，避免存料量過(guò)大造成設(shè)備疲勞工作。首先降低進(jìn)料量給設(shè)備減負(fù)：將進(jìn)料端高料位前移，使同樣高度檢測(cè)料位更高，以減少單次進(jìn)料高度；同時(shí)將上游停機(jī)延時(shí)降低，減少單次進(jìn)料時(shí)間。其次穩(wěn)定存料量：將上游松垛松把機(jī)底帶改為變頻控制，使單次進(jìn)料速度慢下來(lái)，單次進(jìn)料量更加穩(wěn)定可控，從而使喂料機(jī)存料穩(wěn)定平滑，負(fù)荷更加穩(wěn)定。

4 改進(jìn)效果

改進(jìn)后效果：

（1）連續(xù)保供能力得以提升。因光電檢測(cè)異常造成的喂料提升機(jī)斷流次數(shù)由平均每月2.5 次降為0 次。

（2）柔性化加工能力大大提高。小料倉(cāng)物料堆積高度降低80%以上，物料堆積翻滾現(xiàn)象得以消除，大大減少了物料在提升過(guò)程中的摩擦翻滾，柔性化加工能力得到提高的同時(shí)，提升帶負(fù)荷也大大降低。

（3）維修費(fèi)用大大降低。經(jīng)過(guò)優(yōu)化控制，在保證正常喂料的前提下，設(shè)備負(fù)荷降低30%以上（根據(jù)實(shí)測(cè)，葉片喂料機(jī)底帶運(yùn)行電流由之前的3.75 A 降為2.7 A，提升帶的電流由之前的6.3 A 降為3.9 A），驅(qū)動(dòng)更加安全可靠，設(shè)備的疲勞狀態(tài)大為緩解。喂料提升機(jī)平均月度維修費(fèi)用由改進(jìn)前的25 517.4 元降為16 819.54 元，降幅34.1%，同時(shí)備品備件壽命周期延長(zhǎng)。