煙草行業(yè)皮帶秤寬流量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用

李軍　呂建國　尉澤民　孫欽蘭

摘 要：煙草行業(yè)的皮帶秤在生產(chǎn)加工過程中，由于新的生產(chǎn)工藝要求的變化，超出了現(xiàn)有皮帶秤的設(shè)計(jì)能力，無法滿足生產(chǎn)工藝的標(biāo)準(zhǔn)，而不得不借用其它皮帶秤來保證生產(chǎn)工藝的要求，這事必影響了被借用皮帶秤的正常工作。針對皮帶秤生產(chǎn)能力的局限性設(shè)計(jì)了皮帶秤寬流量控制系統(tǒng)，來滿足皮帶秤在實(shí)際工作中的應(yīng)用。經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，是一個(gè)可靠、寬流量（大范圍）、靈活的皮帶秤控制系統(tǒng)，完全解決了企業(yè)在生產(chǎn)中的困擾。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)；皮帶秤；寬流量；控制系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.23.236

1 梗絲皮帶秤在應(yīng)用的情況及存在的問題

制絲車間混絲摻兌是制絲工藝中非常重要的工序，其中梗絲摻兌的均勻性直接影響著煙絲的產(chǎn)品質(zhì)量。梗絲秤在大比例生產(chǎn)時(shí)，摻兌精度良好，達(dá)到了工藝要求的≤0.8%，而泰山“秀”系列產(chǎn)品以及合作加工品牌的梗絲摻兌比例小，最小比例僅為4%，折合摻兌瞬時(shí)流量約為160kg/h。而梗絲秤的設(shè)計(jì)流量范圍為200-2000kg/h，顯然梗絲秤無法滿足生產(chǎn)工藝要求。為了滿足生產(chǎn)的需要，我們不得不采用了借用殘絲設(shè)備的方法，殘絲秤的設(shè)計(jì)流量范圍為100-500kg/h，即從梗絲柜中先接出梗絲倒入殘絲喂料機(jī)，梗絲經(jīng)提升帶、通過殘絲皮帶秤實(shí)現(xiàn)梗絲的摻兌。采用借用殘絲設(shè)備的方法摻兌梗絲，即增大了梗絲的造碎率，又不利于現(xiàn)場的生產(chǎn)管理，并占用了大量人力的資源。

2 皮帶秤寬流量控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2.1 確定使用雙速電機(jī)方案

為了既能保障梗絲摻兌的控制精度，又能縮短改造的實(shí)施工期，我們采用“雙速電機(jī)+變頻器”。雙速電機(jī)的原理（圖1）

雙速電動(dòng)機(jī)屬于異步電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速，是通過改變定子繞組的連接方法達(dá)到改變定子旋轉(zhuǎn)磁場磁極對數(shù)，從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 根據(jù)公式；n1=60f/p可知異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速與磁極對數(shù)成反比，磁極對數(shù)增加一倍，同步轉(zhuǎn)速n1下降至原轉(zhuǎn)速的一半，電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速n也將下降近似一半，所以改變磁極對數(shù)可以達(dá)到改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。這種調(diào)速方法是有級(jí)的，不能平滑調(diào)速，而且只適用于鼠籠式電動(dòng)機(jī)。 此圖介紹的是最常見的單繞組雙速電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速比等于磁極倍數(shù)比，如2極/4極、4級(jí)/8極，從定子繞組△接法變?yōu)閅Y接法，磁極對數(shù)從p=2變?yōu)閜=1。 轉(zhuǎn)速比=2/1=2

2.2 方案預(yù)期效果的測試

我們在生產(chǎn)任務(wù)相對寬松的中試線混絲段進(jìn)行預(yù)期效果測試，在混絲段梗絲秤安裝了一臺(tái)功率為0.25KW的雙速電機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，測試的流量范圍為實(shí)際生產(chǎn)所需的范圍，在葉絲主秤上掛碼模擬自動(dòng)生成的葉絲流量，在梗絲秤上過實(shí)物（梗絲），（備注：實(shí)際的生產(chǎn)中，葉絲秤作為主秤，其它的梗絲秤、膨脹絲秤、殘絲秤等都是依據(jù)葉絲主秤的流量，按工藝比例進(jìn)行攙兌）。

測試的結(jié)果：梗絲秤的攙兌精度≤0.055%，滿足工藝要求的≤0.8%，試驗(yàn)結(jié)果良好。

2.3 確定雙速電機(jī)的型號(hào)

根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況，確保皮帶秤滿足最低瞬時(shí)流量為160kg/h，此時(shí)的皮帶秤狀態(tài)是穩(wěn)定的，而變頻器的運(yùn)行頻率不低于10Hz。為了既滿足大流量的控制，又滿足小流量的控制，我們計(jì)算出了雙速電機(jī)的速比：1：40

根據(jù)SEW減速電機(jī)的速查表，我們選擇雙速減速電機(jī)的型號(hào)為：DT90L8/4

-轉(zhuǎn)速： 700/1400rpm

-變頻器50Hz時(shí)，輸送帶速度最大可達(dá)到6.5m/s

-滿足皮帶秤大流量使用

-輸出功率：0.75KW

-雙速減速機(jī)功率：0.44KW

-原變頻器滿足使用要求，不用更換

2.4 方案的實(shí)施情況

我們在采用雙速電機(jī)控制實(shí)現(xiàn)寬流量設(shè)計(jì)的前提下，盡可能保留了原有的主回路，在此基礎(chǔ)上增加高低速切換接觸器，利用PLC程序自動(dòng)實(shí)現(xiàn)高低速的切換功能，并實(shí)現(xiàn)高低速轉(zhuǎn)換互鎖，滿足安全需要。

2.4.1 雙速減速機(jī)控制方式

我們根據(jù)雙速減速機(jī)的原理，使用三角形接法時(shí)，此為低速運(yùn)行；使用星形接法時(shí)，此為高速運(yùn)行，通過接觸器來改變接線方法（圖3）。

2.4.2 變頻器控制方式

優(yōu)化變頻器的控制方式，當(dāng)主控柜通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)出運(yùn)行信號(hào)時(shí)，梗絲秤變頻器才會(huì)通過PLC的輸出信號(hào)啟動(dòng)運(yùn)行。

2.4.3 電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)控制方式

原減速電機(jī)沒有冷卻風(fēng)扇，我們單獨(dú)為冷卻風(fēng)扇設(shè)計(jì)了控制電路，使用帶輔助觸點(diǎn)的單極開關(guān)可以在風(fēng)扇異常時(shí)，給PLC反饋故障信號(hào)；風(fēng)扇主回路同時(shí)接受PLC控制，與變頻器同時(shí)起停，延長風(fēng)扇的使用壽命。

2.4.4 高低速切換模式、高低速切換點(diǎn)選擇（圖4）

2.4.5 圖紙、程序設(shè)計(jì)（圖5）

2.4.6 效果驗(yàn)證

我們對設(shè)計(jì)效果進(jìn)行驗(yàn)證，統(tǒng)計(jì)了2011年10-12月份部分生產(chǎn)小比例梗絲摻兌的摻兌精度，得出其平均摻兌精度為0.047%，遠(yuǎn)小于工藝要求的≤0.8%。統(tǒng)計(jì)圖表如表1。

效果證明：梗絲秤拓寬了自己的生產(chǎn)能力，不僅能進(jìn)行大比例的均勻摻兌，還可以進(jìn)行小比例的均勻摻兌，穩(wěn)定的梗絲流量，滿足了制絲生產(chǎn)的工藝需求，為卷煙最終質(zhì)量提供有力保障。

3 項(xiàng)目推廣與應(yīng)用

在隨后三年的使用中，“皮帶秤寬流量控制系統(tǒng)”運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，已成功應(yīng)用在生產(chǎn)線上，我們可以將成功的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)后，推廣應(yīng)用到其它的皮帶秤（葉絲秤、葉片秤等）。

作者簡介：李軍，工程師，主要從事：電氣維修、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)。endprint