定量喂料系統的改進及應用

袁書豪 薛 梅

（河南中煙工業有限責任公司漯河卷煙廠 河南漯河）

定量喂料系統（圖1）由倉儲式喂料機、提升機、電子皮帶秤設備組成，在使用過程中起緩沖和調節作用，定時喂料設備相互配合實現煙草物料的連續均勻輸送，保障流量穩定，從而確保對下游主機設備物料的持續、穩定供給。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，定量喂料系統工作的正常與否將直接影響到生產的連續性以及產品質量的同質性。

一、存在問題及現狀分析

1.工作原理

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

2．定量喂料系統底帶控制方式

對射式光電開關是喂料機底帶控制系統中的主要檢測元件（圖1），在生產時，當布料車鋪滿半個儲料倉進而使得半滿光電開關被物料遮住時，喂料機水平底帶就會自動開始連續運行，當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，就會遮住底帶控制光電開關，此時，提升皮帶的料位高度就達到了高限，喂料機水平底帶就會停止連續送料的運行方式，轉而進入間歇性運行狀態。而后只要提升皮帶料位高度降低于底帶控制光電開關，喂料機水平底帶又會進入連續運行狀態。料尾階段，當料空光電開關沒有被遮住超過設定時間后，喂料機水平底帶將自動停止運行。

3．存在問題及分析

倉儲喂料機輸送帶的速度與提升機輸送帶的速度是不一致的，由于倉儲機構的鋪料厚度較厚，倉儲機構輸送帶的運行速度必然很慢，而在提升機構上，煙草物料的厚度一般很薄，在煙草物料輸出時提升機構輸送帶的速度必然很快，為了保證儲存喂料設備能夠出料連續均勻，倉儲輸送帶必須將煙草物料不斷向前推進，造成倉儲部分與提升部分交匯處煙草物料厚度增加，密度加大，提升機構輸送帶受到較大的壓力，增加了設備的不必要載荷，使設備的故障率提高，并在此處對煙草物料形成較大造碎。

圖1 定量喂料系統構成與控制方式示意圖

切煙絲后喂料機在生產過程中，由于布料高度較高，一般可達800～1000 mm，來料含水率較大，一般在18%以上，煙絲堆積在喂料機內易產生擠壓粘附，當底帶物料送入到陡角帶的耙釘上時，由于陡角帶底部煙絲被不停翻轉，在耙釘和底帶前端會出現煙絲空穴和斷層現象。由于物料感應光電開關距離陡角帶耙釘和喂料機底帶之間分別有300 mm和400 mm，原光電開關只要感應到上層的煙絲就認為物料充足，會停止底帶的供給。當煙絲空穴現象產生后，此時陡角帶的耙釘會出現缺料現象，但仍有上層煙絲遮擋料位光電開關，造成控制程序誤判物料充足，不能及時啟動底帶進行物料供給，形成下游主機設備斷料，增加設備的料頭料尾次數。

二、改進及應用

1．流量緩沖單元（圖 2）

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

圖2 倉儲式喂料機流量緩沖單元示意圖

為此，調整布料小車出料端限位接近開關位置，使喂料機和提升帶之間形成一個出料過渡單元。物料高度300 mm和500 mm的光電檢測機構檢測出料過渡單元中煙草物料的厚度，厚度超過設定值時，倉儲喂料機底帶停止向出料過渡單元輸送煙草物料。厚度小于設定值時，光電檢測機構給出反饋信號，鋪料車開始向出料過渡單元輸送煙草物料。光電檢測機構配合物料厚度反饋的使用，保證了出料過渡單元內始終保持一定數量范圍的煙草物料。

2.過渡倉

在喂料機底帶與提升機交接處增加過渡倉，使物料向上輸送過程中減少積料翻轉，有效減小物料擠壓，降低翻滾形成的造碎。對提升帶進行改造，在底部水平區域形成與提升帶同寬、長500 mm的過渡區域，即過渡倉，使需要提升的物料減少疊加，經實際使用，效果明顯。

3．耙釘檢測裝置

由于空穴現象屬于偶發性問題，出現的概率較低且難以預防，為此對喂料機的控制系統進行了改進，在過渡倉下方安裝了一對對射式光電開關（圖3），用以檢測生產時提升皮帶耙釘上是否有正常物料量。同時對控制喂料機水平底帶的程序進行了改進，將新增的耙釘料位檢測光電開關的信號加入到喂料機底帶的控制程序中，只要兩對光電開關中任何一對光電開關處檢測不到物料，程序就會自動控制喂料機底帶啟動向前送料到過渡倉處，即“空穴”產生后，新增的耙釘檢測光電開關就會檢測到物料不足的信號，程序會快速控制料倉底帶運行，使物料向前移動，直到有物料被送上過渡倉。當新增光電開關再次檢測到物料信號時，喂料機的水平底帶會恢復至原來正?？刂频哪Ｊ?，與原有光電開關共同完成對底帶的控制。這樣，由原來單一的線檢測變為立體檢測，兩對光電開關中任何一只檢測不到提升帶上的煙草物料，都能控制底帶啟動物料進給，提高了檢測的可靠性和準確性。

圖3 喂料機新增耙釘檢測光電開關位置示意圖

4．強制進料裝置

在倉儲喂料機控制箱加裝控制按鈕，在底帶控制電路中串入一個手動開關控制點，如果儲料倉的物料進給異常，不能及時將物料輸送到提升帶上，巡視人員可以觸發手動開關，程序啟動料倉底帶向前運行2 s，每觸發一次運行2 s，將儲料倉內的物料進給到提升帶上，預防可能產生的斷料現象。

5．防漏料裝置

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

為防止返程漏料，對提升機上部水平段進行加長，增加300 mm長度，在提升機主動輥處（上水平段）出料口設3層防漏料裝置：導料板、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、改進效果

定量喂料系統經過綜合改進和程序修改優化，經過近一年的實際應用，未出現一次由控制原因造成的斷料和堵料現象，定量喂料系統運行穩定，效果顯著。

（1）流量緩沖單元和過渡倉設計，有效解決了定量喂料系統在生產過程中存在的可能故障，減少了物料的擠壓、翻轉、堵料等問題，進一步減少了物料“空穴”現象和造碎的產生，保障流量的恒定。

（2）耙釘檢測裝置針對可能出現的“空穴”等造成程序誤判的現象，增加雙重保障，新的控制系統能夠及時發現“空穴”現象，并通過控制水平底帶的運行快速解決因“空穴”可能造成的斷料問題，徹底解決了由斷料產生的主機設備料頭、料尾現象和流量驟減問題，從而保證生產線運行效率，提升產品質量的穩定性。

（3）增加防漏料裝置和強制進料裝置有效解決了出料結團、尾料過長、漏料嚴重等問題，通過實際檢測，定量喂料系統每批次煙絲出料結團由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品控制水平，降低了職工勞動強度。