制丝线高空输送带防堵料报警系统的设计

宋建+张佰明

摘要：为解决制丝线高空输送带堵料及堵料所造成的危害问题，针对流量波动及皮带打滑两种现象，通过加装失速测速仪、光电管等监测设备，从堵料检测和打滑检测两方面对高空输送带防堵料报警系统进行设计。该系统具有结构简单，便于安装和维护，能够远程、实时监控输送带运行状态，防止打滑、堵料事故，适用于工矿企业内各种输送带的安全保护，尤其在无人值守的高空、井下或危险区域，具有十分广阔的工业应用前景。

关键词：高空输送皮带装置，光电管，失速测速仪，PLC

随着现代工业技术的发展，各生产企业对设备可靠性的要求越来越高。近年我国卷烟工业在行业内全面推进“精益管理”，在市场竞争机制的作用下，如何减少停机频次、提高生产效率、保证产品质量，成为各卷烟工厂增强企业竞争力必须解决的问题。

制丝生产线是卷烟工业的重要生产环节，烟叶按一定工艺标准依次完成切片、加料、切丝、烘丝、掺配、加香等工序。制丝生产线输送带的堵料问题在烟草行业内存在已久，且难以消除。在生产中烟丝堵料问题不仅会造成大量人力物力的损失，更重要的是它直接影响到成品烟丝的水分、温度以及造碎率。[1]因此堵料问题的解决，对提高产品质量、推进精益生产、降低生产和管理成本具有重大意义。

1 设备现状及问题分析

烟丝在生产运输过程中很多时候会处于高空输送带上，设备处于高空，无现场操作人员在此值守，发生堵料的次数和严重性都比其他生产现场会增加。烟丝发生堵料的原因一般有烟丝流量频繁波动和输送皮带打滑等原因造成，以目前的生产能力和控制能力现状，无法从根本上解决因流量波动以及皮带打滑等原因造成的烟丝堵料的问题，本文就将工作放在了如何预防和探测高空输送带烟丝堵料现象上。

2 系统设计与安装

2.1 系统工作原理

针对堵料问题：对皮带入口处物料进行探测，发生流量异常立即报警，并停止上游输送皮带设备，即可减轻堵料事故的影响；针对打滑问题：对皮带自身运行状态进行监测，在发生轻微打滑时就发出报警，报警信号传输至中央控制室，由中央控制室及时通知维修人员前去处理，即可预防堵料事故，如图1所示。

2.2 系统总体结构

如图2所示一组光电管4位于前一级输送带尾部两侧，用来对烟丝堆积高度进行检测，料位检测信号经控制装置中的可编程控制器（PLC）处理后输出控制信号，当检测到堵料信号时，控制装置发出报警信号，停止上游设备；失速测速仪2位于后一级输送带从动辊一侧，位置对准装于从动辊侧面的感应片1，采集从动辊实时转速，检测信号同样经控制装置中的可编程控制器（PLC）处理后输出控制信号，当实时转速低于设定值，控制装置发出打滑报警信号。可编程控制器（PLC）通过工业以太网与工业PC机进行通讯。[3]

2.3 系统硬件安装

经过技术人员对比分析验证，系统采用加装失速测速仪和对射式光电管。[2]失速测速仪采用上海三田S138-E80，设置初始转速与电机转速相匹配；对射式光电管选定型号邦纳Q85BB62R—T9，经实验对比，确定对射式光电管安装高度距输送带21cm。

2.4 报警系统程序设计

在高空输送带电机所属的PLC电控子站内增加数字量输入模块，分别接入失速监控器信号和光电管信号，在西门子STEP7硬件配置中重新编译保存。修改此工艺段PLC程序的功能块，加入打滑检测程序和堵料检测程序。当电机运行，失速监控器产生打滑信号时，延时3秒输出失速报警信号。当光电管被物料遮挡时，延时3秒输出堵料报警信号，并将此信号串入输送带电机启动条件中，当发生堵料报警，立即停止上级皮带运行。

2.5 报警人机界面设计

在WinCC6.0总控项目运行环境下新建打滑和堵料报警两个变量标签，在监控画面中添加打滑和堵料状态显示，正常时显示绿色，而发生报警时显示红色。设计消息栏报警和弹出式窗口报警两个界面。当皮带打滑时，状态显示红色，自动弹出打滑报警对话框和消息栏报警；当发生堵料时，状态显示红色，自动弹出堵料报警对话框和消息栏报警，并终止上游设备的运转。

3 实施后效果

项目实施完成后，进行了六个月跟踪调查，期间共发生了两次堵料事故。

2017年1月29日，在生产苏烟（五星红杉树）牌别时，由于高空皮带（编号M6049）发生打滑现象，设备无法正常运行，当积累一定烟丝时，皮带运行阻力变大，从动辊转速降低，触发了失速测速仪报警装置，现场操作人员和维修人员得以及时发现并处理，避免了大面积堵料的发生。

2017年4月7日，在生产南京（紫树）牌别时，由于物料瞬时流量波动大，触发了堵料报警，维修人员及时处理，并未影响正常生产工作。

两次堵料事故均在发生初期就触发了自动报警系统，现场人员得以及时发现并处理，且处理时间与原来相比大大缩短，极大地提高了设备运行效率，有效避免了重大堵料事故的发生，提高了成品烟丝的整丝率，进一步保证了产品质量。

4 结束语

制丝线高空输送带防堵料报警系统经过系统调试并得到成功实施和應用，取得了较好的效果。它具有结构简单，便于安装和维护，能够远程、实时监控输送带运行状态，防止打滑、堵料事故，适用于工矿企业内各种输送带的安全保护，尤其在无人值守的高空、井下或危险区域，具有十分广阔的工业应用前景。

参考文献：

[1]余建福，夏文荣，徐老伍.一次料场防堵料技术攻关[J].浙江冶金，2008，2：53-55.

[2]王建伟，许佩.解决烟丝风力输送系统堵料问题[J].中州大学学报，2010，27（1）：127-129.

[3]巩琦，刘建慧，万昌.煤仓疏通技术及便携式疏通机的研究[J].中国煤炭，2008，34（8）：67-69

作者简介：

1、宋建（1987-）男 汉族 江苏中烟工业有限责任公司徐州卷烟厂 助理工程师 主要从事设备点检、维修工作 大学本科学历

2、张佰明（1985-）男 汉族 江苏中烟工业有限责任公司徐州卷烟厂 工程师 主要从事设备点检、维修工作 大学本科学历