定量喂料系統(tǒng)的改進(jìn)及應(yīng)用

袁書豪 薛 梅

（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司漯河卷煙廠 河南漯河）

定量喂料系統(tǒng)（圖1）由倉(cāng)儲(chǔ)式喂料機(jī)、提升機(jī)、電子皮帶秤設(shè)備組成，在使用過程中起緩沖和調(diào)節(jié)作用，定時(shí)喂料設(shè)備相互配合實(shí)現(xiàn)煙草物料的連續(xù)均勻輸送，保障流量穩(wěn)定，從而確保對(duì)下游主機(jī)設(shè)備物料的持續(xù)、穩(wěn)定供給。凡是工藝要求提供恒流量的工序，都需要使用定量喂料系統(tǒng)，定量喂料系統(tǒng)工作的正常與否將直接影響到生產(chǎn)的連續(xù)性以及產(chǎn)品質(zhì)量的同質(zhì)性。

一、存在問題及現(xiàn)狀分析

1.工作原理

定量喂料系統(tǒng)倉(cāng)儲(chǔ)式喂料機(jī)通常由儲(chǔ)料倉(cāng)、布料小車、勻料輥、水平皮帶、提升皮帶等部件組成。工作時(shí)，喂料機(jī)上游的設(shè)備將物料送入喂料機(jī)的布料小車，布料小車再將物料輸送到儲(chǔ)料倉(cāng)。水平底皮帶把物料向提升機(jī)輸送，提升機(jī)（帶耙釘）將物料提升到一定高度后送出，經(jīng)落料器的計(jì)量管控制均勻進(jìn)入電子皮帶秤，完成物流的定量輸送，提升輸送機(jī)上方及落料器下方均設(shè)有勻料輥，用于控制物料的料層厚度，使物料流量保持均勻穩(wěn)定。

2．定量喂料系統(tǒng)底帶控制方式

對(duì)射式光電開關(guān)是喂料機(jī)底帶控制系統(tǒng)中的主要檢測(cè)元件（圖1），在生產(chǎn)時(shí)，當(dāng)布料車鋪滿半個(gè)儲(chǔ)料倉(cāng)進(jìn)而使得半滿光電開關(guān)被物料遮住時(shí)，喂料機(jī)水平底帶就會(huì)自動(dòng)開始連續(xù)運(yùn)行，當(dāng)物料被水平底帶輸送至底帶與提升皮帶的交接處并積累足夠多時(shí)，就會(huì)遮住底帶控制光電開關(guān)，此時(shí)，提升皮帶的料位高度就達(dá)到了高限，喂料機(jī)水平底帶就會(huì)停止連續(xù)送料的運(yùn)行方式，轉(zhuǎn)而進(jìn)入間歇性運(yùn)行狀態(tài)。而后只要提升皮帶料位高度降低于底帶控制光電開關(guān)，喂料機(jī)水平底帶又會(huì)進(jìn)入連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)。料尾階段，當(dāng)料空光電開關(guān)沒有被遮住超過設(shè)定時(shí)間后，喂料機(jī)水平底帶將自動(dòng)停止運(yùn)行。

3．存在問題及分析

倉(cāng)儲(chǔ)喂料機(jī)輸送帶的速度與提升機(jī)輸送帶的速度是不一致的，由于倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)構(gòu)的鋪料厚度較厚，倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)構(gòu)輸送帶的運(yùn)行速度必然很慢，而在提升機(jī)構(gòu)上，煙草物料的厚度一般很薄，在煙草物料輸出時(shí)提升機(jī)構(gòu)輸送帶的速度必然很快，為了保證儲(chǔ)存喂料設(shè)備能夠出料連續(xù)均勻，倉(cāng)儲(chǔ)輸送帶必須將煙草物料不斷向前推進(jìn)，造成倉(cāng)儲(chǔ)部分與提升部分交匯處煙草物料厚度增加，密度加大，提升機(jī)構(gòu)輸送帶受到較大的壓力，增加了設(shè)備的不必要載荷，使設(shè)備的故障率提高，并在此處對(duì)煙草物料形成較大造碎。

圖1 定量喂料系統(tǒng)構(gòu)成與控制方式示意圖

切煙絲后喂料機(jī)在生產(chǎn)過程中，由于布料高度較高，一般可達(dá)800～1000 mm，來(lái)料含水率較大，一般在18%以上，煙絲堆積在喂料機(jī)內(nèi)易產(chǎn)生擠壓粘附，當(dāng)?shù)讕锪纤腿氲蕉附菐У陌裔斏蠒r(shí)，由于陡角帶底部煙絲被不停翻轉(zhuǎn)，在耙釘和底帶前端會(huì)出現(xiàn)煙絲空穴和斷層現(xiàn)象。由于物料感應(yīng)光電開關(guān)距離陡角帶耙釘和喂料機(jī)底帶之間分別有300 mm和400 mm，原光電開關(guān)只要感應(yīng)到上層的煙絲就認(rèn)為物料充足，會(huì)停止底帶的供給。當(dāng)煙絲空穴現(xiàn)象產(chǎn)生后，此時(shí)陡角帶的耙釘會(huì)出現(xiàn)缺料現(xiàn)象，但仍有上層煙絲遮擋料位光電開關(guān)，造成控制程序誤判物料充足，不能及時(shí)啟動(dòng)底帶進(jìn)行物料供給，形成下游主機(jī)設(shè)備斷料，增加設(shè)備的料頭料尾次數(shù)。

二、改進(jìn)及應(yīng)用

1．流量緩沖單元（圖 2）

為了獲得穩(wěn)定的流量輸出，喂料機(jī)必須始終保持500 kg左右的煙草物料。煙草物料多了不會(huì)影響煙草物料輸出的均勻性，但會(huì)使煙草物料輸出過程中的機(jī)械力加大，破碎增加，煙草物料少了則會(huì)形成斷料，不能保證煙草物料輸出流量的均勻穩(wěn)定。

圖2 倉(cāng)儲(chǔ)式喂料機(jī)流量緩沖單元示意圖

為此，調(diào)整布料小車出料端限位接近開關(guān)位置，使喂料機(jī)和提升帶之間形成一個(gè)出料過渡單元。物料高度300 mm和500 mm的光電檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)出料過渡單元中煙草物料的厚度，厚度超過設(shè)定值時(shí)，倉(cāng)儲(chǔ)喂料機(jī)底帶停止向出料過渡單元輸送煙草物料。厚度小于設(shè)定值時(shí)，光電檢測(cè)機(jī)構(gòu)給出反饋信號(hào)，鋪料車開始向出料過渡單元輸送煙草物料。光電檢測(cè)機(jī)構(gòu)配合物料厚度反饋的使用，保證了出料過渡單元內(nèi)始終保持一定數(shù)量范圍的煙草物料。

2.過渡倉(cāng)

在喂料機(jī)底帶與提升機(jī)交接處增加過渡倉(cāng)，使物料向上輸送過程中減少積料翻轉(zhuǎn)，有效減小物料擠壓，降低翻滾形成的造碎。對(duì)提升帶進(jìn)行改造，在底部水平區(qū)域形成與提升帶同寬、長(zhǎng)500 mm的過渡區(qū)域，即過渡倉(cāng)，使需要提升的物料減少疊加，經(jīng)實(shí)際使用，效果明顯。

3．耙釘檢測(cè)裝置

由于空穴現(xiàn)象屬于偶發(fā)性問題，出現(xiàn)的概率較低且難以預(yù)防，為此對(duì)喂料機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，在過渡倉(cāng)下方安裝了一對(duì)對(duì)射式光電開關(guān)（圖3），用以檢測(cè)生產(chǎn)時(shí)提升皮帶耙釘上是否有正常物料量。同時(shí)對(duì)控制喂料機(jī)水平底帶的程序進(jìn)行了改進(jìn)，將新增的耙釘料位檢測(cè)光電開關(guān)的信號(hào)加入到喂料機(jī)底帶的控制程序中，只要兩對(duì)光電開關(guān)中任何一對(duì)光電開關(guān)處檢測(cè)不到物料，程序就會(huì)自動(dòng)控制喂料機(jī)底帶啟動(dòng)向前送料到過渡倉(cāng)處，即“空穴”產(chǎn)生后，新增的耙釘檢測(cè)光電開關(guān)就會(huì)檢測(cè)到物料不足的信號(hào)，程序會(huì)快速控制料倉(cāng)底帶運(yùn)行，使物料向前移動(dòng)，直到有物料被送上過渡倉(cāng)。當(dāng)新增光電開關(guān)再次檢測(cè)到物料信號(hào)時(shí)，喂料機(jī)的水平底帶會(huì)恢復(fù)至原來(lái)正常控制的模式，與原有光電開關(guān)共同完成對(duì)底帶的控制。這樣，由原來(lái)單一的線檢測(cè)變?yōu)榱Ⅲw檢測(cè)，兩對(duì)光電開關(guān)中任何一只檢測(cè)不到提升帶上的煙草物料，都能控制底帶啟動(dòng)物料進(jìn)給，提高了檢測(cè)的可靠性和準(zhǔn)確性。

圖3 喂料機(jī)新增耙釘檢測(cè)光電開關(guān)位置示意圖

4．強(qiáng)制進(jìn)料裝置

在倉(cāng)儲(chǔ)喂料機(jī)控制箱加裝控制按鈕，在底帶控制電路中串入一個(gè)手動(dòng)開關(guān)控制點(diǎn)，如果儲(chǔ)料倉(cāng)的物料進(jìn)給異常，不能及時(shí)將物料輸送到提升帶上，巡視人員可以觸發(fā)手動(dòng)開關(guān)，程序啟動(dòng)料倉(cāng)底帶向前運(yùn)行2 s，每觸發(fā)一次運(yùn)行2 s，將儲(chǔ)料倉(cāng)內(nèi)的物料進(jìn)給到提升帶上，預(yù)防可能產(chǎn)生的斷料現(xiàn)象。

5．防漏料裝置

物料在輸送過程中，皮帶由于是側(cè)邊水平帶，邊緣處容易漏料和造成物料造碎，尤其是提升機(jī)在提升過程中，由于提升角度大（通常＞45°），提升距離遠(yuǎn)，物料造碎大，且物料含水率較大（＞18%），會(huì)在皮帶上結(jié)團(tuán)粘附，會(huì)有一部分物料返程落到下方托盤里，每批次煙積料會(huì)有50 kg左右，需要人工再摻兌到下一批次的煙草物料中。為減少上述現(xiàn)象，對(duì)輸送皮帶、轉(zhuǎn)彎密封進(jìn)行了改進(jìn)，合理設(shè)置擋帶，達(dá)到長(zhǎng)度合理，密封好、不積料、且不磨損皮帶，方便拆卸，將定量喂料系統(tǒng)的皮帶均改為兩側(cè)托起成槽形帶，防止兩側(cè)漏料；所有轉(zhuǎn)彎的位置密封帶均采用鍋底形式（錐面）。

為防止返程漏料，對(duì)提升機(jī)上部水平段進(jìn)行加長(zhǎng)，增加300 mm長(zhǎng)度，在提升機(jī)主動(dòng)輥處（上水平段）出料口設(shè)3層防漏料裝置：導(dǎo)料板、毛刷軸和隔板。毛刷增加前、后擋料板，留足落料通道和毛刷清掃下的殘料下落通道，增加帶料能力，有效解決返程帶料問題。

三、改進(jìn)效果

定量喂料系統(tǒng)經(jīng)過綜合改進(jìn)和程序修改優(yōu)化，經(jīng)過近一年的實(shí)際應(yīng)用，未出現(xiàn)一次由控制原因造成的斷料和堵料現(xiàn)象，定量喂料系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，效果顯著。

（1）流量緩沖單元和過渡倉(cāng)設(shè)計(jì)，有效解決了定量喂料系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中存在的可能故障，減少了物料的擠壓、翻轉(zhuǎn)、堵料等問題，進(jìn)一步減少了物料“空穴”現(xiàn)象和造碎的產(chǎn)生，保障流量的恒定。

（2）耙釘檢測(cè)裝置針對(duì)可能出現(xiàn)的“空穴”等造成程序誤判的現(xiàn)象，增加雙重保障，新的控制系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)“空穴”現(xiàn)象，并通過控制水平底帶的運(yùn)行快速解決因“空穴”可能造成的斷料問題，徹底解決了由斷料產(chǎn)生的主機(jī)設(shè)備料頭、料尾現(xiàn)象和流量驟減問題，從而保證生產(chǎn)線運(yùn)行效率，提升產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

（3）增加防漏料裝置和強(qiáng)制進(jìn)料裝置有效解決了出料結(jié)團(tuán)、尾料過長(zhǎng)、漏料嚴(yán)重等問題，通過實(shí)際檢測(cè)，定量喂料系統(tǒng)每批次煙絲出料結(jié)團(tuán)由98.1次減少到8.2次；流量驟減由每批次6.2次降低到0.8次；漏料率＜0.05%，漏料由每批次50.2 kg減少到4.8 kg，且漏料的整絲率由每批次31.0%降低到1.01%，減少原料損耗和造碎，提高物料利用率和產(chǎn)品控制水平，降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度。