SQ215D型切丝机刀辊电机变频器跳闸诊断及处理举措

马加平 杨彪 高鹏

摘  要  近期，SQ215D型切丝机[1]作为厂制丝部A线切叶丝设备，刀辊电机多次异常发热，造成变频器频繁跳闸，导致叶丝生产不连续，造成后续工序频繁出现停机断料状况，影响着切后烟丝质量。针对此情况，本文结合实际，逐一分析排查调整，并阐述相应措施和办法，使该问题得以迎刃而解。。

关键词  电机发热  切丝三要素  线速度  转速

0 引言

随着消费者对卷烟品质要求的不断提高，各生产企业和各生产厂商均在卷烟生产精细化上下工夫，同时对设备稳定性和精确度的要求也相应提高。此时降低设备故障率，保持生产连贯性、稳定性及降低维修费用，提高设备对卷烟品质的保障就成为了设备管理工作的关键课题。

1 SQ215D型切丝机是制丝生产线上的核心设备

SQ215D型切丝机机为直刃倾斜滚刀式切丝机[2]，其主要性能指标及结构参数为以下：切丝宽度0.3～1.5mm，生产能力：4800kg/h，刀辊转速：150～660转/分钟，刀门高度65～125mm。主要结构有送料系统、切削与磨刀系统、喂料装置、气动系统及电气系统等，其结构见图1：

2 存在问题

SQ215D型切丝设备在调试过程中采用的烟叶等级很差，烟叶在排链压实过程中可压缩量很大，加之前期的环境温度比较低，故该设备在调试过程中，按当时的参数设置，勉强达到各项工艺技术指标。

随着天气转热，环境温度升高，此时加之生产的卷烟品牌发生变化，所使用的烟叶等级提高，烟叶质地紧密，在铜排链压实过程中，可压缩量变小。如果生产过程中的设定参数和原来一致的话，则烟饼的厚度就会加大，尤其是生产云烟（小熊猫）、云烟（软小熊猫）及几个卷烟档次更高的试制品时，烟饼的厚度就会更厚，刀辊切削阻力也随之更大，导致刀辊电机异常发热，造成变频器频繁跳闸。下面为对A2切叶丝机切云烟（软小熊猫）品牌的跟踪情况，见表一：

由于上述跳闸问题的影响产生了每过一个批次（100箱）都导致后道工序断料（2～3）次的情况。该故障的停机对整条制叶丝线的生产连续性有着严重的影响，进而波及到后道工序（薄板烘线机）对烟丝水份的控制，且每生产一批次的烟丝均要出现几次料头料尾，大大增加了车间的物耗和能耗。

3 问题分析及解决方案

3.1 造成该问题产生的原因

经电气修理人员仔细检查，排除切丝设备电气方面存有故障的可能，而刀辊电机发热，变频器频繁跳闸则主要为其电机负荷过大造成。产生刀辊电机负荷过大的原因有很多方面，根据设备工作原理与传动方式，找出以下几个机械方面原因：一为刀片刃口易变形卷曲;                   二为烟叶自身品质问题;三为前几道工序不到位，造成烟叶水分过大;四为刀门压力设置过大;五为变频器发生异常;六为“烟饼”过厚造成切削阻力过大。 其中通过现场查看和多次重复测试，刀片磨削不够锋利和“烟饼”过厚造成切削阻力过大是引起该问题的主要原因。

3.2主要原因分析及對应解决方案

3.2.1刀片易变形卷曲方面

3.2.1.1原因分析

从刀片和砂轮材质方面入手，经向对应生产厂家求证及现场磨削核实，两种材质均符合设备生产运行要求，除此之外，可调整刀片和砂轮磨削形式来使刀片变得更加锋利。

打开切丝设备机头，检查刀片磨削情况，发现刀刃口卷曲，有毛边。且刀口的磨削角度太过平滑（刚强度不够）。关上机头，打开机头罩，点动砂轮电机，观察砂轮磨削刀片产生的火花情况。发现火花产生的位置在砂轮端面靠近内圆的地方，得出结轮是当初调整的磨削位置确实不好。

现对刀门刃口平滑度进行受力分析[3]如下：由于所切物料相同，故物料施加给刀片的力大小相同，方向不同，如图2所示。从图中可以看出，刀门刃口平滑一些的受力为F1，刀门刃口陡一些的受力为F2， 正交分解得到F1 在X轴上的分力小于F2在X轴上的分力，即F1′

3.2.1.2解决方案

从砂轮装置方面入手，因为整个砂轮整体材质一致，在砂轮的端面上，其刚强度最大的位置是端面中部的几个同心圆位置，越靠内圆或者靠外圆其刚强度越低。而在端面上，砂轮在砂轮电机的带动下以3000转/min的速度转动，其角速度都是一致的，在端面越靠外圆，转动半径越大，其线速度就越大，与刀片磨削接触的速度越快，磨削的刀片锋利程度越高。反之越靠近内圆，转动半径越小，线速度越小，磨削效果就越差。当然如果调整角度过大，接触点太靠近端面外圆边上，砂轮的刚强度也会下降，磨削刀片的效果也会下降。

下为砂轮装置图4：砂轮装置主要由砂轮架1、转动架2、碗形砂轮3及进给装置等组成。砂轮的进给量是可以无级调整的。（注：刀片刃口距砂轮内孔边缘10mm处开始进入磨削区域。）

综上，对砂轮往复支架作调整，经过反复的调整，最终使砂轮与刀片的磨削调整到砂轮端面上靠近外圆（离外圆边3-5mm处），见图5所示。该次的调整，使得砂轮端面角度抬高，与刀片接触角度有所立起，磨削区域面积有所减小，磨削后的刀片刃口强度和刚度更大，刃口不易变形。而磨削点位置外移，其磨削点半径增大，其线速度增大后，磨削后的刀片就更锋利，这样调整后，刀辊电机的工作阻力就变小，其负荷自然就大大降低。

3.2.2“烟饼”过厚造成切削阻力过大

3.2.2.1原因分析

原昆船技术人员在调机时，设定的刀辊转速是300r/min左右，超声波来料料位高料位是650mm。由于调试时使用的烟叶品质差，质地粗燥，在上下铜排链同步向前输送过程中，其可压缩量很大。在上刀门气缸的压力作用下，在刀门处（切削位置）形成的烟饼厚度为75mm左右，即刀门高度为75mm。而在正式投产后，使用的烟叶品质提高，其质地变得更紧密，再用原来设定的参数运行，刀门高度就被抬高到95mm左右，造成烟饼厚度增加。

烟饼厚度增加，刀辊电机的负荷就会加大，其发热导致变频器频繁跳闸就发生了。查阅SQ215D切丝机的资料，得到其主要参数为：刀辊最高转速为660r/min，刀门高度最低为65mm，两项参数的调整空间都很大。

3.2.2.1解决方案

首先根据切丝宽度公式，分析产量Q，烟丝宽度S及刀门高度h之间的关系：切丝宽度为刀辊转动1/Z圆周用时t与输送链速度V的乘积，即：S=V×t=V×1/n×1/z=V/nz（mm），由公式推出如下关系，见表二：

切丝宽度不变，提高刀辊转速，降低刀门高度，同样能保证切丝产量（使原来刀辊电机重载慢跑变为轻载快跑来运行）。将刀辊转速设定为370r/mm，把超声波高料位设定为500 mm。启动切丝设备运行一段时间后，刀门高度显示降为73mm左右，机器运行平稳，见图7所示，在设定范围之内，一整批次料生产结束，未发生电机变频器跳闸现象。但切丝机前面的皮运机在超声波检测仪作用下，频繁起停，造成喂料小车内烟叶布料不太平稳，时有高低波动，造成压实后的烟饼紧密程度波动，切后烟丝质量有波动，且皮运机、高空振槽频繁启停，对其各组件也会加大冲击损伤;因此，采用适当调高超声波高位值为 550 mm，降低来料速度来解决此问题。

将进料喂料提升机上的均料辊位置调低30mm后，再把电机频率由原来的50HZ逐渐往下调，反复试验，最后设定为：当后道工序-----烘丝机生产流量为4300kg/h的品牌烟时，刀辊转速设定为370r/min，提升机电机频率为48HZ，当后工序生产流量为3000kg/h，刀辊转速设定为340r/min，提升机电机频率为38HZ;通过这样调整后，刀辊电机异常发热，变频器跳闸未再发生，且烟丝质量也得到很好保证。

4 总结

虽然仅只调整了砂轮磨削位置、刀辊转速和刀门高度，SQ215D型切丝机刀辊电机变频器跳闸问题就迎刃而解，但在调整之前，需要大量的数据理论分析和现场实践，同时也需要各方面人员的尽力及协同配合，才能将对应的一系列关系理清、校准，才能将问题的“症结”彻底根治。因此，面对处理设备故障时，只要秉持“理论+实践+技术”，并一以贯之，最终就能将其迅速“侦破”。

参  考  文  献

[1]《SQ215D型切丝机使用说明》.昆明船舶集团有限公司

[2]《烟机设备修理工（制丝）专业知识》编写组. 烟机设备修理工（制絲）专业知识[M].郑州：河南科学技术出版社， 2013.4.

[3]《烟机设备修理工基础知识》编写组. 烟机设备修理工基础知识

[4]《Solidworks 2012从入门到精通》. 胡仁喜等编著北京：机械工业出版社，2012.7;