制丝线双仓式喂料提升机控制优化

于红丽

（河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心，河南郑州 450047）

0 引言

烟草制丝线目前使用的主流喂料提升机多为双仓式设计，较之前常用的单仓喂料提升机存在一定的优势，如很少噎料、受叶片粘性、物料厚度影响较小、碎末收集方便易清理等，经过几年使用，也暴露出一定弊端。

（1）光电检测异常现象频发。据统计，整线因光电异常造成的断流几乎都发生在喂料提升机，平均每月2.5 次，已成为工序断流的一大隐患。

（2）控制过程不符合柔性化加工需求，物料翻滚现象严重，过程消耗增大。物料堆积现象如图1 所示，物料在提升带根部堆积现象严重。

图1 物料堆积现象严重

（3）驱动系统长期处于疲劳状态，维护费用高。时常出现底带减速机拉断、提升带横撑拉弯、有机玻璃炸裂等情况，同时减速机、主动辊、滚轮和输送带等备品备件的使用寿命也较其他设备短，维修费用高。

1 原因分析

（1）光电检测异常原因分析。经多次跟踪确认，喂料提升机光电检测异常并非元器件工作不稳定或损坏造成，多为外部因素造成，如物料水分大时易粘附在观察窗、薄片粘附、结块遮挡、异物遮挡、灰尘遮挡等。喂料机光电管为对射式，如图2 所示，由一个发射端和一个接收端组成，对称安装在检测区域两侧，图2 中虚线部分的设备墙板采用透明有机玻璃，物料粘附或异物遮挡均可造成光电管假信号从而导致控制异常。由于喂料机提升机较为高大，现场巡视工无法及时看到这些内部细微情况，多数难以及时发现，直至喂料提升机被拉空才能发现，最终导致断流。

图2 喂料机光电管安装示意

（2）物料翻滚原因分析。底带电机将物料运送至停底带光电处停止，而料仓物料距离停底带光电尚有一段距离，造成单次送料距离长，单次送料过多，物料堆积在小料仓，随着提升带上行不停摩擦翻滚。因此分析，造成物料翻滚的主要原因是小料仓的控制过于粗放，存料量不可控，单次送料距离长，单次存料量过大，喂料提升机送料示意如图3 所示。

图3 喂料机送料示意

（3）驱动系统疲劳分析。驱动控制方案设计不合理，小料仓存料过多，物料重复叠加，加重了底带和提升带负荷，另外某些位置上游流量不稳定，造成喂料机存料量忽高忽低，负荷忽大忽小，加之喂料机底带启停次数频繁，加剧设备老化。

2 改进措施

（1）开发喂料机光电自诊断功能。在PLC 中建立光电检测异常判断模型（图4），将所要判断的检测光电开关PLC 地址输入智能判异模块，同时找出该检测位置上下游设备状态地址或逻辑判断结果，填入相应端子，计时脉冲用来计算检测位置的累计出料时间，时间设定为该检测位置物料被拉空的时间，需结合不同检测位置进行实地测算。将这些条件输入智能判异模块后，便可输出判异结果，判异输出为1 时表示检测光电异常，附近警铃激活提醒的同时人机界面精准报警，提醒正确操作，也可根据实际需要自动进入防断流控制状态。喂料机光电检测诊断流程如图5 所示。

图4 喂料机光电检测智能判异模型

图5 喂料机光电检测诊断流程

（2）增加小料仓控制功能。小料仓光电管位置如图6 所示。将停底带光电下移至小料仓出料端即提升带根部，并将漫反射光电管改为对射式光电管1 以检测小料仓出料处物料状态，同时将光电管支架改为高度可调式支架，以便控制小料仓存料高度；并在小料仓进料处下方再增加一对对射式光电管2，检测小料仓进料处的物料状态，以扩大小料仓检测范围。修改底带控制逻辑：小料仓任何一个光电管有料，认为提升带根部有料，底带不送料；两个光电全空时底带往前送料，挡住任何一个光电管即停止，防止一次送料过多造成物料在小料仓处堆积翻滚。

图6 小料仓光电管位置设计

（3）优化进料控制方案。对于存料量不稳定的部位（如上游为翻箱机）优化进料控制方案，避免存料量过大造成设备疲劳工作。首先降低进料量给设备减负：将进料端高料位前移，使同样高度检测料位更高，以减少单次进料高度；同时将上游停机延时降低，减少单次进料时间。其次稳定存料量：将上游松垛松把机底带改为变频控制，使单次进料速度慢下来，单次进料量更加稳定可控，从而使喂料机存料稳定平滑，负荷更加稳定。

4 改进效果

改进后效果：

（1）连续保供能力得以提升。因光电检测异常造成的喂料提升机断流次数由平均每月2.5 次降为0 次。

（2）柔性化加工能力大大提高。小料仓物料堆积高度降低80%以上，物料堆积翻滚现象得以消除，大大减少了物料在提升过程中的摩擦翻滚，柔性化加工能力得到提高的同时，提升带负荷也大大降低。

（3）维修费用大大降低。经过优化控制，在保证正常喂料的前提下，设备负荷降低30%以上（根据实测，叶片喂料机底带运行电流由之前的3.75 A 降为2.7 A，提升带的电流由之前的6.3 A 降为3.9 A），驱动更加安全可靠，设备的疲劳状态大为缓解。喂料提升机平均月度维修费用由改进前的25 517.4 元降为16 819.54 元，降幅34.1%，同时备品备件寿命周期延长。