馮煥芬 唐文堯 姚 睿 劉 鴻 夏同行 鄭 超 張仁勇 袁春風(fēng)

（貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司遵義卷煙廠，遵義 563000）

切絲機(jī)是煙草制絲生產(chǎn)線上的關(guān)鍵設(shè)備，它的工藝任務(wù)是將煙葉（或煙梗）按設(shè)定要求切成寬度均勻的葉絲（或厚度均勻的梗絲）[1]。當(dāng)切絲機(jī)啟動(dòng)后，刀輥電機(jī)按設(shè)定的轉(zhuǎn)速通過(guò)同步齒形帶驅(qū)動(dòng)刀輥，使刀輥上均勻配置的切絲刀在刀門(mén)處沿調(diào)定好的切削圓周做定速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。經(jīng)工藝處理后的煙葉（或煙梗）經(jīng)由上、下排鏈組成的送料裝置輸入切絲機(jī)，當(dāng)煙葉（或煙梗）所堆積的高度超過(guò)設(shè)定的低位監(jiān)測(cè)光電管時(shí)，上、下排鏈按所設(shè)定的速比輸送并壓實(shí)煙葉（或煙梗），使其逐步形成結(jié)構(gòu)緊密的“煙餅”輸出刀門(mén)，從而被高速旋轉(zhuǎn)的切絲刀連續(xù)切削，切成預(yù)先設(shè)定的所需寬度（或厚度）的葉絲（或梗絲），并從落料斗輸出。切絲機(jī)切后煙絲（或梗絲）的切絲寬度（或厚度）合格率與切絲刀片刃口的鋒利程度息息相關(guān)，而刀輥上的切絲刀又由砂輪磨刀器往復(fù)磨削，保持切刀鋒利，所以切絲機(jī)砂輪磨刀器是切絲機(jī)的關(guān)鍵部件，而砂輪電機(jī)是砂輪磨刀器非常重要的組成部分。目前，切絲機(jī)砂輪磨刀器的砂輪電機(jī)采用的是伺服電機(jī)。

1 存在的問(wèn)題及相關(guān)分析

切絲機(jī)的磨刀砂輪是高速轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備。當(dāng)砂輪電機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)行時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量熱量，再加上砂輪電機(jī)本身沒(méi)有散熱裝置，所以砂輪電機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，電機(jī)溫度會(huì)高達(dá)80 ℃以上。當(dāng)砂輪電機(jī)在80 ℃以上的高溫下運(yùn)行時(shí)，常常會(huì)產(chǎn)生砂輪電機(jī)過(guò)熱跳閘停機(jī)的問(wèn)題。砂輪電機(jī)過(guò)熱跳閘停機(jī)后又需要冷卻一定時(shí)間后才能再次啟動(dòng)設(shè)備，此時(shí)不得不啟動(dòng)另外一臺(tái)切絲機(jī)。也就是說(shuō)，需要兩臺(tái)切絲機(jī)交替使用才能完成整批次煙葉（或煙梗）的切絲過(guò)程，否則會(huì)降低切后煙絲（或梗絲）寬度（或厚度）的合格率。因此，砂輪電機(jī)因過(guò)熱而跳閘停機(jī)的次數(shù)越多，對(duì)切后煙絲（或梗絲）合格率的影響越大[2]。為了解決切絲機(jī)存在的這個(gè)問(wèn)題，對(duì)制絲線5個(gè)批次的切絲過(guò)程進(jìn)行跟蹤調(diào)查，在砂輪電機(jī)啟動(dòng)到過(guò)熱停機(jī)這段時(shí)間共對(duì)電機(jī)表面溫度檢測(cè)3次，并記錄兩臺(tái)切絲機(jī)的停機(jī)次數(shù)，結(jié)果如表1所示。

表1 切絲機(jī)砂輪電機(jī)溫度和停機(jī)次數(shù)調(diào)查表

通過(guò)以上數(shù)據(jù)可以看出，1#切絲機(jī)砂輪電機(jī)的停機(jī)溫度平均值為81.4 ℃、最小值為80 ℃，2#切絲機(jī)砂輪電機(jī)停機(jī)溫度的平均值為81.6 ℃、最小值為 80 ℃。于是可以得出結(jié)論：砂輪電機(jī)的表面溫度達(dá)到80 ℃，就存在過(guò)熱跳閘停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。

2 自動(dòng)測(cè)溫降溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 自動(dòng)測(cè)溫降溫系統(tǒng)構(gòu)成

為了解決切絲機(jī)砂輪電機(jī)運(yùn)行時(shí)因過(guò)熱而跳閘停機(jī)的問(wèn)題，通過(guò)技術(shù)研究，結(jié)合設(shè)備結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行分析，研究設(shè)計(jì)了一種切絲機(jī)砂輪電機(jī)自動(dòng)測(cè)溫降溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）、人機(jī)界面（Human Machine Interaction，HMI）、電磁閥、壓空噴嘴、安裝支架以及溫度傳感器等組成。該安裝支架通過(guò)螺栓固定到砂輪往復(fù)電機(jī)減速器安裝座上，牢固可靠，既不會(huì)影響設(shè)備的外觀和強(qiáng)度，又不會(huì)對(duì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生任何影響。該裝置的安裝三維效果圖如圖1所示。

2.2 自動(dòng)測(cè)溫降溫系統(tǒng)工作原理

砂輪電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)溫度到達(dá)設(shè)定上限值時(shí)，電磁閥打開(kāi)，壓縮空氣經(jīng)壓空管路到達(dá)壓空噴嘴對(duì)砂輪電機(jī)進(jìn)行噴吹降溫；當(dāng)溫度降到達(dá)設(shè)定下限值時(shí)，電磁閥關(guān)閉，壓空噴嘴停止噴吹，達(dá)到對(duì)砂輪電機(jī)自動(dòng)測(cè)溫降溫的目的。

為了減少檢測(cè)誤差，本方案采用兩個(gè)溫度傳感器對(duì)砂輪電機(jī)的溫度進(jìn)行檢測(cè)[3]。設(shè)溫度傳感器1測(cè)得電機(jī)溫度為T(mén)1，溫度傳感器2測(cè)得電機(jī)溫度為T(mén)2。由于受到溫度傳感器和壓空噴嘴安裝位置的影響，兩個(gè)溫度傳感器檢測(cè)點(diǎn)存在一定的溫差。根據(jù)實(shí)際測(cè)得兩點(diǎn)之間的溫差不大于K。因此，當(dāng)兩個(gè)溫度傳感器都檢測(cè)正常時(shí)，|T1-T2|≤K。當(dāng)PLC采集到溫度傳感器的溫度信號(hào)時(shí)[4]，做如下規(guī)則處理。

（1）比較T1和T2的大小。當(dāng)|T1-T2|≤K時(shí)，則判斷兩個(gè)傳感器檢測(cè)正常，并在切絲機(jī)HMI上輸出“溫度傳感器檢測(cè)正常”；當(dāng)|T1-T2|＞K時(shí)，則判斷兩個(gè)傳感器中至少有一個(gè)傳感器檢測(cè)異常，并在切絲機(jī)HMI上輸出“溫度傳感器檢測(cè)異?！?。

（2）當(dāng)|T1-T2|≤K時(shí)，取兩個(gè)溫度傳感器測(cè)得溫度值中的最大值為T(mén)max。當(dāng)Tmax大于等于溫度設(shè)定上限值時(shí)，壓空管路上的電磁閥打開(kāi)，壓縮空氣經(jīng)壓空管路到達(dá)壓空噴嘴對(duì)高溫電機(jī)進(jìn)行噴吹降溫；當(dāng)兩個(gè)溫度傳感器所測(cè)溫度的平均值Tavg=(T1+T2)/2小于溫度設(shè)定下限值時(shí)，壓空管路上的電磁閥關(guān)閉，此時(shí)壓空噴嘴停止噴吹。

（3）當(dāng)|T1-T2|＞K且Tmax大于等于溫度設(shè)定上限值時(shí)，壓空管路上的電磁閥打開(kāi)，壓縮空氣經(jīng)壓空管路到達(dá)壓空噴嘴對(duì)高溫電機(jī)進(jìn)行噴吹降溫；當(dāng) |T1-T2|＞K且Tmax小于溫度設(shè)定下限值時(shí)，壓空管路上的電磁閥關(guān)閉，此時(shí)壓空停止噴吹。其中，溫度上、下限值可以根據(jù)實(shí)際情況在切絲機(jī)HMI上設(shè)定，既能保證切絲機(jī)砂輪電機(jī)不會(huì)因溫度過(guò)高而停機(jī)，又能減少能源的浪費(fèi)。

3 自動(dòng)測(cè)溫降溫系統(tǒng)的應(yīng)用

根據(jù)對(duì)切絲機(jī)的切絲過(guò)程進(jìn)行跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn)，砂輪電機(jī)的表面溫度達(dá)到80 ℃就存在過(guò)熱跳閘停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，結(jié)合實(shí)際情況將溫度上限值設(shè)為75 ℃。同時(shí)，為了避免電磁閥頻繁動(dòng)作而縮短它的使用壽命，又根據(jù)實(shí)際情況將溫度下限值設(shè)定為40 ℃。啟用砂輪電機(jī)自動(dòng)測(cè)溫降溫系統(tǒng)后，對(duì)切絲機(jī)的切絲過(guò)程進(jìn)行跟蹤調(diào)查。在電機(jī)啟動(dòng)到過(guò)熱停機(jī)這段時(shí)間共對(duì)砂輪電機(jī)表面溫度檢測(cè)3次，并記錄兩臺(tái)切絲機(jī)的停機(jī)次數(shù)，結(jié)果如表2所示。

表2 啟用自動(dòng)測(cè)溫降溫系統(tǒng)后砂輪電機(jī)溫度和停機(jī)次數(shù)調(diào)查表

通過(guò)以上數(shù)據(jù)可以看出，啟用砂輪電機(jī)自動(dòng)測(cè)溫降溫系統(tǒng)后，兩臺(tái)切絲機(jī)運(yùn)行時(shí)砂輪電機(jī)表面溫度最大值均不超過(guò)75 ℃，切絲機(jī)從啟動(dòng)到完成整批次煙葉切絲任務(wù)的整個(gè)切絲過(guò)程中砂輪電機(jī)均未發(fā)生因過(guò)熱而跳閘停機(jī)的情況。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)切絲機(jī)在切絲過(guò)程中出現(xiàn)砂輪電機(jī)過(guò)熱跳閘停機(jī)的情況進(jìn)行調(diào)查分析，結(jié)合實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了一種砂輪電機(jī)自動(dòng)測(cè)溫降溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是通過(guò)PLC的模擬量輸入模塊采集溫度傳感器的溫度信號(hào)，然后和設(shè)定值進(jìn)行比較后輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)控制壓空閥門(mén)的通斷，從而達(dá)到對(duì)砂輪電機(jī)自動(dòng)測(cè)溫降溫的目的。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝，且安裝時(shí)既不會(huì)影響設(shè)備的外觀和強(qiáng)度，又不會(huì)對(duì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生任何影響。啟用該系統(tǒng)后，切絲機(jī)砂輪電機(jī)不再出現(xiàn)過(guò)熱跳閘停機(jī)的現(xiàn)象，提高了切后煙絲（或梗絲）寬度（或厚度）的合格率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。