煙草行業皮帶秤寬流量控制系統的設計應用

李軍　呂建國　尉澤民　孫欽蘭

摘 要：煙草行業的皮帶秤在生產加工過程中，由于新的生產工藝要求的變化，超出了現有皮帶秤的設計能力，無法滿足生產工藝的標準，而不得不借用其它皮帶秤來保證生產工藝的要求，這事必影響了被借用皮帶秤的正常工作。針對皮帶秤生產能力的局限性設計了皮帶秤寬流量控制系統，來滿足皮帶秤在實際工作中的應用。經過實際運行結果表明，是一個可靠、寬流量（大范圍）、靈活的皮帶秤控制系統，完全解決了企業在生產中的困擾。

關鍵詞：設計；皮帶秤；寬流量；控制系統

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

1 梗絲皮帶秤在應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品質量。梗絲秤在大比例生產時，摻兌精度良好，達到了工藝要求的≤0.8%，而泰山“秀”系列產品以及合作加工品牌的梗絲摻兌比例小，最小比例僅為4%，折合摻兌瞬時流量約為160kg/h。而梗絲秤的設計流量范圍為200-2000kg/h，顯然梗絲秤無法滿足生產工藝要求。為了滿足生產的需要，我們不得不采用了借用殘絲設備的方法，殘絲秤的設計流量范圍為100-500kg/h，即從梗絲柜中先接出梗絲倒入殘絲喂料機，梗絲經提升帶、通過殘絲皮帶秤實現梗絲的摻兌。采用借用殘絲設備的方法摻兌梗絲，即增大了梗絲的造碎率，又不利于現場的生產管理，并占用了大量人力的資源。

2 皮帶秤寬流量控制系統方案設計

2.1 確定使用雙速電機方案

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

雙速電動機屬于異步電動機變極調速，是通過改變定子繞組的連接方法達到改變定子旋轉磁場磁極對數，從而改變電動機的轉速。 根據公式；n1=60f/p可知異步電動機的同步轉速與磁極對數成反比，磁極對數增加一倍，同步轉速n1下降至原轉速的一半，電動機額定轉速n也將下降近似一半，所以改變磁極對數可以達到改變電動機轉速的目的。這種調速方法是有級的，不能平滑調速，而且只適用于鼠籠式電動機。 此圖介紹的是最常見的單繞組雙速電動機，轉速比等于磁極倍數比，如2極/4極、4級/8極，從定子繞組△接法變為YY接法，磁極對數從p=2變為p=1。 轉速比=2/1=2

2.2 方案預期效果的測試

我們在生產任務相對寬松的中試線混絲段進行預期效果測試，在混絲段梗絲秤安裝了一臺功率為0.25KW的雙速電機進行試驗，測試的流量范圍為實際生產所需的范圍，在葉絲主秤上掛碼模擬自動生成的葉絲流量，在梗絲秤上過實物（梗絲），（備注：實際的生產中，葉絲秤作為主秤，其它的梗絲秤、膨脹絲秤、殘絲秤等都是依據葉絲主秤的流量，按工藝比例進行攙兌）。

測試的結果：梗絲秤的攙兌精度≤0.055%，滿足工藝要求的≤0.8%，試驗結果良好。

2.3 確定雙速電機的型號

根據生產的實際情況，確保皮帶秤滿足最低瞬時流量為160kg/h，此時的皮帶秤狀態是穩定的，而變頻器的運行頻率不低于10Hz。為了既滿足大流量的控制，又滿足小流量的控制，我們計算出了雙速電機的速比：1：40

根據SEW減速電機的速查表，我們選擇雙速減速電機的型號為：DT90L8/4

-轉速： 700/1400rpm

-變頻器50Hz時，輸送帶速度最大可達到6.5m/s

-滿足皮帶秤大流量使用

-輸出功率：0.75KW

-雙速減速機功率：0.44KW

-原變頻器滿足使用要求，不用更換

2.4 方案的實施情況

我們在采用雙速電機控制實現寬流量設計的前提下，盡可能保留了原有的主回路，在此基礎上增加高低速切換接觸器，利用PLC程序自動實現高低速的切換功能，并實現高低速轉換互鎖，滿足安全需要。

2.4.1 雙速減速機控制方式

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

2.4.2 變頻器控制方式

優化變頻器的控制方式，當主控柜通過網絡發出運行信號時，梗絲秤變頻器才會通過PLC的輸出信號啟動運行。

2.4.3 電機冷卻風機控制方式

原減速電機沒有冷卻風扇，我們單獨為冷卻風扇設計了控制電路，使用帶輔助觸點的單極開關可以在風扇異常時，給PLC反饋故障信號；風扇主回路同時接受PLC控制，與變頻器同時起停，延長風扇的使用壽命。

2.4.4 高低速切換模式、高低速切換點選擇（圖4）

2.4.5 圖紙、程序設計（圖5）

2.4.6 效果驗證

我們對設計效果進行驗證，統計了2011年10-12月份部分生產小比例梗絲摻兌的摻兌精度，得出其平均摻兌精度為0.047%，遠小于工藝要求的≤0.8%。統計圖表如表1。

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

3 項目推廣與應用

在隨后三年的使用中，“皮帶秤寬流量控制系統”運行穩定、可靠，已成功應用在生產線上，我們可以將成功的經驗總結后，推廣應用到其它的皮帶秤（葉絲秤、葉片秤等）。

作者簡介：李軍，工程師，主要從事：電氣維修、網絡維護。endprint