減少制絲線激光分選機(jī)堵料次數(shù)

張曉峰

（河南中煙黃金葉生產(chǎn)制造中心,河南鄭州 451100）

0 引言

煙草制絲線激光除雜安裝在松散回潮預(yù)混柜之后，葉片加料機(jī)之前，主要由分選機(jī)前高頻振槽、激光箱、電控柜、除雜系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、氮?dú)夤庀到y(tǒng)、操作屏、氣槍裝置和背景管組成。其作用是結(jié)合不同顏色的激光、高質(zhì)量傳感器及一些基本電子元件，可以偵測(cè)出葉片中結(jié)構(gòu)和顏色中的細(xì)微差別，實(shí)現(xiàn)將煙草生產(chǎn)線煙葉中的雜質(zhì)從松散后的葉片中區(qū)分并剔除，不僅減少后續(xù)切絲機(jī)的故障，而且有利于穩(wěn)定葉片純凈度和成品煙絲質(zhì)量。

1 提出問(wèn)題

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，在激光分選機(jī)的出料皮帶輸送機(jī)上或者激光分選機(jī)的背景輥等部位，經(jīng)常出現(xiàn)堵料的情況。如果堵料沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)或處理較慢時(shí)，就可能會(huì)造成葉片加料段斷流，不僅降低激光分選機(jī)的剔除效果和葉片加料工序設(shè)備的有效作業(yè)率，而且影響葉片加料工序工藝質(zhì)量的穩(wěn)定性和均勻性。

2 原因分析

首先對(duì)激光分選機(jī)2018 年1～12 月、2019 年1～4 月出現(xiàn)的堵料故障，從原因、次數(shù)及堵料時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（表1），月平均堵料次數(shù)為2.25 次/月。主要原因有4 個(gè)方面：

表1 葉片堵料原因、次數(shù)及時(shí)間

2.1 暫存柜葉片出柜流量波動(dòng)大

葉片松散后進(jìn)入暫存柜，如果出現(xiàn)儲(chǔ)柜內(nèi)鋪料不均勻，例如柜體中間有凸起，或者柜體兩端落料多，或進(jìn)料時(shí)布料車或分配車堵料導(dǎo)致儲(chǔ)柜中部分落料多、或者出柜時(shí)底帶頻率設(shè)置過(guò)大等，都會(huì)影響到葉片出柜流量，直接增大進(jìn)入激光分選機(jī)的葉片流量，容易引起激光分選機(jī)堵料。

2.2 高頻進(jìn)料振槽停機(jī)后慣性大

高頻進(jìn)料振槽是將進(jìn)入的葉片均勻分布在入料滑道的整個(gè)寬度里，使自由落體的葉片均勻通過(guò)激光掃描區(qū)，保證激光分選機(jī)的分選效果。在葉片加料前的喂料機(jī)料滿時(shí)，延時(shí)停止進(jìn)料。

在生產(chǎn)過(guò)程中仔細(xì)觀察后發(fā)現(xiàn)，在葉片加料前喂料機(jī)裝滿后，進(jìn)料端需要停止進(jìn)料。但是激光除雜機(jī)的高頻振槽停止運(yùn)行后，由于振動(dòng)的慣性會(huì)使槽體上的物料掉落到出料皮帶上。如果此刻高頻振槽上的物料較多時(shí)，落到背景輥上方或出料皮帶上的物料也較多，喂料機(jī)重新啟動(dòng)進(jìn)料時(shí)就容易造成堵料。

2.3 通道模式缺少前后工序的連鎖

激光分選機(jī)的運(yùn)行模式有兩種：一是分選除雜模式，二是通道輸送模式。分選除雜模式用于正常工作時(shí)選擇，通道輸送模式用于激光箱有故障失去除雜功能時(shí)，為保證正常生產(chǎn)作為通道來(lái)輸送葉片。通道輸送模式一般用于臨時(shí)處理時(shí)使用，激光分選機(jī)是在本地自動(dòng)情況下運(yùn)行，所以沒(méi)有增加必要的前后工序的連鎖信號(hào)。當(dāng)其下一個(gè)工序葉片加料前喂料機(jī)料滿時(shí)，激光分選機(jī)需要人工及時(shí)停止運(yùn)行，喂料機(jī)料空然后再啟動(dòng)設(shè)備。如果沒(méi)有及時(shí)停止的話，容易造成激光分選機(jī)堵料。

2.4 堵料報(bào)警裝置不完善

激光分選機(jī)的兩個(gè)背景輥之間的入料滑道空間比較狹窄，寬度小，長(zhǎng)度長(zhǎng)。當(dāng)輸送的葉片中有煙餅時(shí)，容易造成入料滑道一端部分堵料，另一端還可以正常落料的情況發(fā)生。目前的堵料報(bào)警檢測(cè)光電開(kāi)關(guān)位于入料滑道的中間上部位置，不能快速檢測(cè)并處理這種堵料現(xiàn)象的話，容易造成激光分選機(jī)堵料。

圖1 出料控制系統(tǒng)控制流程

3 方案制定

儲(chǔ)葉預(yù)混柜采取定量出料控制，可以降低預(yù)混柜葉片出柜流量的波動(dòng)；采用高頻振槽停機(jī)延時(shí)供料的方式，緩沖其停機(jī)后的慣性落料；增加激光除雜通道模式運(yùn)行時(shí)前后設(shè)備的啟停信號(hào)連鎖；增加堵料檢測(cè)光電開(kāi)關(guān)，準(zhǔn)確檢測(cè)入料滑道位置部分堵料的現(xiàn)象并及時(shí)報(bào)警。

4 改進(jìn)目標(biāo)

在滿足葉片加料工序正常生產(chǎn)的情況下，激光分選機(jī)的月平均堵料次數(shù)由2.25 次/月減少為0.25 次/月以下。

5 改進(jìn)措施

5.1 預(yù)混柜采取定量出料控制

制絲線暫存柜是葉絲生產(chǎn)線上的主機(jī)設(shè)備，主要用于流量緩沖和調(diào)度調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，可起到調(diào)節(jié)生產(chǎn)時(shí)間，改變生產(chǎn)品種，提高設(shè)備運(yùn)行效率的作用。一般情況下在暫存柜和激光除雜機(jī)之間是沒(méi)有電子皮帶秤控制暫存柜出料流量的。煙草制絲線暫存柜定量出料控制系統(tǒng)控制流程如圖1 所示。

①在暫存柜進(jìn)料端PLC 控制系統(tǒng)和出料端PLC 控制系統(tǒng)建立以太網(wǎng)通信，獲取到暫存柜進(jìn)柜物料總重量；②在暫存柜底帶輸送機(jī)皮帶支撐架上方合適位置，安裝接近開(kāi)關(guān)并連接到IO子站箱，用于檢測(cè)支撐架上的支撐桿，作為暫存柜底帶運(yùn)行脈沖計(jì)數(shù)器；③在暫存柜底帶做上標(biāo)記，手動(dòng)模擬底帶出料，計(jì)算出底帶從開(kāi)始出料到結(jié)束出料的脈沖總數(shù)；④根據(jù)暫存柜設(shè)定出料流量和暫存柜進(jìn)料總重量，結(jié)合暫存柜脈沖總數(shù)，計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)設(shè)定的脈沖數(shù)；⑤在暫存柜啟動(dòng)出料計(jì)時(shí)開(kāi)始，出料期間暫存柜出料停止時(shí)暫停計(jì)時(shí)；繼續(xù)出料接著計(jì)時(shí)，當(dāng)暫存柜出料完成后停止計(jì)時(shí)；⑥按照暫存柜出料實(shí)際時(shí)間和自動(dòng)計(jì)算的實(shí)際脈沖數(shù)，與單位時(shí)間的設(shè)定脈沖數(shù)進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)PID 控制回路調(diào)節(jié)暫存柜底帶頻率，實(shí)現(xiàn)暫存柜按照設(shè)定流量出料；⑦編寫(xiě)PLC 控制程序，并進(jìn)行調(diào)試。

5.2 高頻振槽停機(jī)延時(shí)出料控制

在激光除雜機(jī)與葉片處理段的通信中增加喂料機(jī)料滿的控制信號(hào)，采用該信號(hào)控制激光除雜機(jī)的進(jìn)料振槽，料滿及時(shí)停機(jī)。在喂料機(jī)料滿后，使激光除雜機(jī)的后續(xù)設(shè)備到葉片處理段喂料機(jī)進(jìn)料端的設(shè)備，保持運(yùn)行5 s，使高頻振槽上的物料完全走空。

5.3 增加除雜機(jī)通道模式連鎖信號(hào)

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察，發(fā)現(xiàn)使用通道模式時(shí)，所在工藝段設(shè)備線停止或者料滿停止后，激光除雜機(jī)沒(méi)有及時(shí)停止造成堵料。在中控室工程師站監(jiān)控激光除雜的PLC 程序，發(fā)現(xiàn)在使用通道模式時(shí)沒(méi)有連鎖出料端皮帶輸送機(jī)。自動(dòng)控制時(shí)當(dāng)皮帶輸送機(jī)停止，激光除雜機(jī)仍然運(yùn)行繼續(xù)出料造成堵料。

在PLC 程序通道模式的控制支路上，增加所在工藝段的設(shè)備線啟停信號(hào)和進(jìn)料振動(dòng)輸送機(jī)啟停信號(hào)。在激光除雜機(jī)切換到通道模式后，當(dāng)加料前喂料提升機(jī)料滿停止設(shè)備運(yùn)行時(shí)，激光除雜機(jī)供料可以正常停止，實(shí)現(xiàn)前后設(shè)備的聯(lián)鎖啟停，降低堵料的風(fēng)險(xiǎn)。

5.4 增加除雜機(jī)堵料報(bào)警檢測(cè)裝置

將現(xiàn)有安裝在支架中間位置的堵料檢測(cè)光電開(kāi)關(guān)拆除后，安裝到支架的1/4 位置，用于檢測(cè)入料滑道一半范圍的堵料故障；增加堵料檢測(cè)光電，安裝到支架的3/4 位置，用于檢測(cè)入料滑道另一半范圍的堵料故障，及時(shí)發(fā)現(xiàn)部分堵料情況。

5.5 模擬測(cè)試

改進(jìn)措施實(shí)施完成后，對(duì)各項(xiàng)控制功能進(jìn)行測(cè)試，運(yùn)行正產(chǎn)。①暫存柜定量出柜的模式使用，可穩(wěn)定激光除雜機(jī)的進(jìn)料流量；②葉片加料喂料機(jī)料滿后高頻振槽進(jìn)料端之前的設(shè)備（包含高頻振槽）停止運(yùn)行，出料端設(shè)備延時(shí)運(yùn)行5 s 后停止；③激光除雜在通道模式下遠(yuǎn)程控制運(yùn)行時(shí)，與前后工序的設(shè)備可實(shí)現(xiàn)連鎖啟停；④模擬遮擋一端的堵料光電開(kāi)關(guān)，可檢測(cè)到一端堵料的情況。

6 取得效果

（1）經(jīng)濟(jì)效益。改進(jìn)措施實(shí)施后的3 個(gè)月內(nèi)，沒(méi)有再出現(xiàn)激光分選機(jī)堵料的情況，完成激光分選機(jī)堵料月平均次數(shù)低于0.25 次/月的預(yù)定目標(biāo)。減少激光除雜機(jī)堵料浪費(fèi)的時(shí)間，提高設(shè)備有效作業(yè)率，同時(shí)也降低了處理堵料時(shí)葉片造碎的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）社會(huì)效益。項(xiàng)目可以提高激光分選機(jī)的除雜效果，避免葉片加料機(jī)斷流，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低設(shè)備故障率。

（3）推廣性。該項(xiàng)目具有一定的推廣性，可在同行業(yè)激光分選機(jī)上進(jìn)行推廣。

7 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)4 個(gè)改進(jìn)措施的實(shí)施，有效降低激光除雜機(jī)堵料次數(shù)，減少處理堵料需要的時(shí)間，提高葉片加料工序的運(yùn)行效率。