制絲線高空輸送帶防堵料報警系統的設計

宋建+張佰明

摘要：為解決制絲線高空輸送帶堵料及堵料所造成的危害問題，針對流量波動及皮帶打滑兩種現象，通過加裝失速測速儀、光電管等監測設備，從堵料檢測和打滑檢測兩方面對高空輸送帶防堵料報警系統進行設計。該系統具有結構簡單，便于安裝和維護，能夠遠程、實時監控輸送帶運行狀態，防止打滑、堵料事故，適用于工礦企業內各種輸送帶的安全保護，尤其在無人值守的高空、井下或危險區域，具有十分廣闊的工業應用前景。

關鍵詞：高空輸送皮帶裝置，光電管，失速測速儀，PLC

隨著現代工業技術的發展，各生產企業對設備可靠性的要求越來越高。近年我國卷煙工業在行業內全面推進“精益管理”，在市場競爭機制的作用下，如何減少停機頻次、提高生產效率、保證產品質量，成為各卷煙工廠增強企業競爭力必須解決的問題。

制絲生產線是卷煙工業的重要生產環節，煙葉按一定工藝標準依次完成切片、加料、切絲、烘絲、摻配、加香等工序。制絲生產線輸送帶的堵料問題在煙草行業內存在已久，且難以消除。在生產中煙絲堵料問題不僅會造成大量人力物力的損失，更重要的是它直接影響到成品煙絲的水分、溫度以及造碎率。[1]因此堵料問題的解決，對提高產品質量、推進精益生產、降低生產和管理成本具有重大意義。

1 設備現狀及問題分析

煙絲在生產運輸過程中很多時候會處于高空輸送帶上，設備處于高空，無現場操作人員在此值守，發生堵料的次數和嚴重性都比其他生產現場會增加。煙絲發生堵料的原因一般有煙絲流量頻繁波動和輸送皮帶打滑等原因造成，以目前的生產能力和控制能力現狀，無法從根本上解決因流量波動以及皮帶打滑等原因造成的煙絲堵料的問題，本文就將工作放在了如何預防和探測高空輸送帶煙絲堵料現象上。

2 系統設計與安裝

2.1 系統工作原理

針對堵料問題：對皮帶入口處物料進行探測，發生流量異常立即報警，并停止上游輸送皮帶設備，即可減輕堵料事故的影響；針對打滑問題：對皮帶自身運行狀態進行監測，在發生輕微打滑時就發出報警，報警信號傳輸至中央控制室，由中央控制室及時通知維修人員前去處理，即可預防堵料事故，如圖1所示。

2.2 系統總體結構

如圖2所示一組光電管4位于前一級輸送帶尾部兩側，用來對煙絲堆積高度進行檢測，料位檢測信號經控制裝置中的可編程控制器（PLC）處理后輸出控制信號，當檢測到堵料信號時，控制裝置發出報警信號，停止上游設備；失速測速儀2位于后一級輸送帶從動輥一側，位置對準裝于從動輥側面的感應片1，采集從動輥實時轉速，檢測信號同樣經控制裝置中的可編程控制器（PLC）處理后輸出控制信號，當實時轉速低于設定值，控制裝置發出打滑報警信號。可編程控制器（PLC）通過工業以太網與工業PC機進行通訊。[3]

2.3 系統硬件安裝

經過技術人員對比分析驗證，系統采用加裝失速測速儀和對射式光電管。[2]失速測速儀采用上海三田S138-E80，設置初始轉速與電機轉速相匹配；對射式光電管選定型號邦納Q85BB62R—T9，經實驗對比，確定對射式光電管安裝高度距輸送帶21cm。

2.4 報警系統程序設計

在高空輸送帶電機所屬的PLC電控子站內增加數字量輸入模塊，分別接入失速監控器信號和光電管信號，在西門子STEP7硬件配置中重新編譯保存。修改此工藝段PLC程序的功能塊，加入打滑檢測程序和堵料檢測程序。當電機運行，失速監控器產生打滑信號時，延時3秒輸出失速報警信號。當光電管被物料遮擋時，延時3秒輸出堵料報警信號，并將此信號串入輸送帶電機啟動條件中，當發生堵料報警，立即停止上級皮帶運行。

2.5 報警人機界面設計

在WinCC6.0總控項目運行環境下新建打滑和堵料報警兩個變量標簽，在監控畫面中添加打滑和堵料狀態顯示，正常時顯示綠色，而發生報警時顯示紅色。設計消息欄報警和彈出式窗口報警兩個界面。當皮帶打滑時，狀態顯示紅色，自動彈出打滑報警對話框和消息欄報警；當發生堵料時，狀態顯示紅色，自動彈出堵料報警對話框和消息欄報警，并終止上游設備的運轉。

3 實施后效果

項目實施完成后，進行了六個月跟蹤調查，期間共發生了兩次堵料事故。

2017年1月29日，在生產蘇煙（五星紅杉樹）牌別時，由于高空皮帶（編號M6049）發生打滑現象，設備無法正常運行，當積累一定煙絲時，皮帶運行阻力變大，從動輥轉速降低，觸發了失速測速儀報警裝置，現場操作人員和維修人員得以及時發現并處理，避免了大面積堵料的發生。

2017年4月7日，在生產南京（紫樹）牌別時，由于物料瞬時流量波動大，觸發了堵料報警，維修人員及時處理，并未影響正常生產工作。

兩次堵料事故均在發生初期就觸發了自動報警系統，現場人員得以及時發現并處理，且處理時間與原來相比大大縮短，極大地提高了設備運行效率，有效避免了重大堵料事故的發生，提高了成品煙絲的整絲率，進一步保證了產品質量。

4 結束語

制絲線高空輸送帶防堵料報警系統經過系統調試并得到成功實施和應用，取得了較好的效果。它具有結構簡單，便于安裝和維護，能夠遠程、實時監控輸送帶運行狀態，防止打滑、堵料事故，適用于工礦企業內各種輸送帶的安全保護，尤其在無人值守的高空、井下或危險區域，具有十分廣闊的工業應用前景。

參考文獻：

[1]余建福，夏文榮，徐老伍.一次料場防堵料技術攻關[J].浙江冶金，2008，2：53-55.

[2]王建偉，許佩.解決煙絲風力輸送系統堵料問題[J].中州大學學報，2010，27（1）：127-129.

[3]鞏琦，劉建慧，萬昌.煤倉疏通技術及便攜式疏通機的研究[J].中國煤炭，2008，34（8）：67-69

作者簡介：

1、宋建（1987-）男 漢族 江蘇中煙工業有限責任公司徐州卷煙廠 助理工程師 主要從事設備點檢、維修工作 大學本科學歷

2、張佰明（1985-）男 漢族 江蘇中煙工業有限責任公司徐州卷煙廠 工程師 主要從事設備點檢、維修工作 大學本科學歷