鋪料厚度自控式喂料機(jī)的研究與應(yīng)用

何天佑 馬文海 夏長(zhǎng)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(chóng)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(jī)前，需經(jīng)刮板喂料機(jī)后進(jìn)入提升喂料機(jī)，提升喂料機(jī)將煙葉均勻地鋪在烤機(jī)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(jī)只能對(duì)上級(jí)電子皮帶秤的物料進(jìn)行定量喂料，無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的微調(diào)整，由于不同等級(jí)、不同時(shí)段的煙葉厚度、水分、比重等物理特性不同，會(huì)造成鋪料厚度不均勻的情況，導(dǎo)致煙葉進(jìn)入烤機(jī)后氣流通過(guò)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(jī)的功能介紹

1.1 功能用途

葉片復(fù)烤機(jī)入口提升喂料機(jī)主要的功能是對(duì)進(jìn)入葉片復(fù)烤機(jī)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(jī)的物料不松散和物料不均勻?qū)θ~片復(fù)烤機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。

1.2 特點(diǎn)分析

在復(fù)烤行業(yè)，常用的提升喂料機(jī)有旁鏈?zhǔn)教嵘沽蠙C(jī)、皮帶耙釘式提升喂料機(jī)。區(qū)別在于傳動(dòng)形式的不同，旁鏈?zhǔn)教嵘沽蠙C(jī)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(chǎng)合，但是本身自重大、設(shè)備故障率較高；皮帶耙釘式喂料機(jī)是結(jié)合了皮帶式和旁鏈?zhǔn)絻煞N喂料機(jī)的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)較短距離的大角度喂料。

旁鏈?zhǔn)轿沽蠙C(jī)容易故障的原因主要是由于喂料機(jī)安裝空間過(guò)小的情況下，提升角度大，運(yùn)行軌跡為 “Z”子型，傳動(dòng)負(fù)載主要集中在轉(zhuǎn)角處，提升機(jī)運(yùn)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(cè)裝置，當(dāng)出現(xiàn)電子秤的流量波動(dòng)和刮板喂料機(jī)刮板的線速度與弧形輸送帶的速度不一致時(shí)，造成的物料不均勻情況無(wú)法控制和改善。

2 研究思路

2.1 檢測(cè)單元的設(shè)計(jì)

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

測(cè)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(cè)量目標(biāo) （煙葉表面）后反射回來(lái)，經(jīng)反射后由超聲波接收器接收脈沖，其所經(jīng)歷的時(shí)間即往返時(shí)間，往返時(shí)間與超聲波傳播的路程的遠(yuǎn)近有關(guān)。

s為被測(cè)物體到測(cè)距儀之間的距離，測(cè)得的時(shí)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(duì)超聲波傳播速度的影響，按式v=331.4+0.607T對(duì)超聲波傳播速度加以修正，以減小誤差。式中，T為實(shí)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(jí)喂料

通過(guò)實(shí)時(shí)對(duì)比檢測(cè)信號(hào)，對(duì)上級(jí)喂料單元進(jìn)行反饋控制。一是通過(guò)料倉(cāng)內(nèi)兩對(duì)縱向傳感器信號(hào)反饋控制電子秤喂料速度，二是通過(guò)兩個(gè)橫向傳感器信號(hào)反饋控制輸送帶變頻器，進(jìn)而控制輸送帶速度，三是通過(guò)網(wǎng)帶上方的一對(duì)橫向傳感器信號(hào)反饋控制主網(wǎng)帶速度，四是增加流量超限的報(bào)警功能，以便操作人員及時(shí)干預(yù)。

3 具體實(shí)施情況

3.1 硬件部分實(shí)現(xiàn)

鋪料厚度自控喂料機(jī)包括刮板喂料機(jī)1、導(dǎo)料板2、皮帶輸送機(jī)3、均料輥4、主動(dòng)軸電機(jī)5、出料端傳感器6、進(jìn)料端傳感器7、輸送帶8、烤片機(jī)進(jìn)料區(qū)9，見(jiàn)圖1。刮板喂料機(jī)的出料口與皮帶喂料機(jī)的進(jìn)料口相對(duì)接，皮帶喂料機(jī)內(nèi)部設(shè)有連接主軸電機(jī)的輸送帶，主軸電機(jī)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(jī)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(shí)現(xiàn)

控制原理：見(jiàn)圖2。

控制程序：要實(shí)現(xiàn)物料厚度的自控制，需要具有以下八個(gè)基礎(chǔ)程序，見(jiàn)表1，分別實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、控制、報(bào)警的功能。

表1 控制程序

3.3 異常檢測(cè)

對(duì)皮帶機(jī)被動(dòng)輥增加轉(zhuǎn)動(dòng)檢測(cè)，比較流量信號(hào)和檢測(cè)信號(hào)可判斷輸送帶是否打滑，可檢測(cè)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(kāi)關(guān)，被檢測(cè)量為及時(shí)定量，可以間接判斷物料有無(wú)異常情況。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)前后端料層厚度的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)反饋控制技術(shù)；通過(guò)料層厚度的檢測(cè)，將檢測(cè)結(jié)果反饋到控制器對(duì)皮帶機(jī)主軸電機(jī)變頻器進(jìn)行自動(dòng)控制，用以控制皮帶機(jī)帶面速度，實(shí)現(xiàn)對(duì)料層厚度的自動(dòng)控制，同時(shí)對(duì)出料端的料層厚度進(jìn)行檢測(cè)，用以補(bǔ)償調(diào)整量；通過(guò)以上控制技術(shù)的使用，解決相同流量下不同等級(jí)煙葉的鋪料厚度不一致、料層厚度不均勻的問(wèn)題，同時(shí)能有效減少喂料機(jī)堵料故障。