攪煙控制體系的改進(jìn)

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本文作者：俞成倉作者單位：甘肅煙草工業(yè)有限責(zé)任公司

1概述

在卷煙生產(chǎn)線上，煙支包裝前在煙庫中因重力作用堆疊在一起，可能因壓力過大導(dǎo)致卷煙無法正常輸送，為此需要攪動器系統(tǒng)改善卷煙的疏松程度，使卷煙包裝工藝正常進(jìn)行。目前卷煙疏松系統(tǒng)的核心是直流調(diào)速系統(tǒng)，其自身固有的缺點(diǎn)，在長時(shí)間高強(qiáng)度作業(yè)的情況下，故障維修率很高。為改善該狀況，采用交流變頻調(diào)速系統(tǒng)取代直流調(diào)速系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的可靠性。煙庫攪拌電機(jī)現(xiàn)場實(shí)物圖如圖1所示。

2系統(tǒng)組成和存在的問題

原直流調(diào)速控制系統(tǒng)由直流電動機(jī)、測速發(fā)電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動器以及與主控制器的輸入輸出點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。直流電機(jī)中有換向器和碳刷，碳刷磨損產(chǎn)生的碳粉容易在換向器上聚積引發(fā)短路，燒毀電機(jī)或驅(qū)動板，碳刷和換向器之間長時(shí)間的摩擦?xí)箵Q向器表面產(chǎn)生氧化，導(dǎo)電力下降，表面粗糙、不光滑會產(chǎn)生大量的火花燒壞換向器表面，使換向器表面變得凹凸不平，加速了碳刷的磨損速度，減少了使用壽命，增加了保養(yǎng)的難度和頻次。電機(jī)前端傳動箱由齒輪油進(jìn)行潤滑，油位較高，油封易老化，經(jīng)常發(fā)生漏油事故。由于電機(jī)安裝是平置的，漏油時(shí)齒輪油易順著電機(jī)軸滲透到電機(jī)內(nèi)部的碳刷、換向器上，增大了碳刷和換向器的接觸電阻，運(yùn)行過程中會產(chǎn)生巨大的熱量，燒壞電樞繞組，另外油與碳粉混合形顧結(jié)塊，會造成短路從而燒毀電機(jī)，甚至燒毀驅(qū)動板。此外備件昂貴，供貨周期長，煙廠使用維修量大，影響正常生產(chǎn)。此直流煙庫攪煙電機(jī)的缺點(diǎn)日益顯現(xiàn)，迫切需要尋找一種新的解決方案替代直流調(diào)速控制系統(tǒng)。

3系統(tǒng)特性

(1)攪動器電機(jī)轉(zhuǎn)速同包裝機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系

通過實(shí)測，直流電動機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速在160～1060(r/min)，雖然直流調(diào)速系統(tǒng)的額定轉(zhuǎn)速是1500r/min，但實(shí)際直流運(yùn)行速度不超過1100r/min。圖2所示為轉(zhuǎn)速隨動圖。

(2)負(fù)載機(jī)械特性

根據(jù)包裝機(jī)調(diào)試手冊，煙支攪煙電機(jī)拖動的機(jī)械裝置負(fù)載轉(zhuǎn)矩是動態(tài)變化量，最大值為1．5(N•m)。(3)動態(tài)響應(yīng)速度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)，煙庫攪煙裝置對速度的精度要求不是很高。

4改造方案

改造采用交流變頻控制系統(tǒng)替代原有直流控制系統(tǒng)。交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價(jià)格低、易維護(hù)，對環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對漏油有一定耐受能力。用一種交流電機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)替代原有的直流電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)是一種行之有效的選擇，交流系統(tǒng)性能可靠，轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，經(jīng)久耐用。煙庫攪煙系統(tǒng)的改造可以應(yīng)用原來的主控制器輸出信號，對新系統(tǒng)進(jìn)行控制。

改造方案:G．D包裝機(jī)主控制器系統(tǒng)速度控制信號通過頻壓轉(zhuǎn)換控制變頻器輸出，進(jìn)而拖動電機(jī)，構(gòu)成一個(gè)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。

4．1確定改造選用的電氣元件

(1)交流電機(jī)選擇

異步電動機(jī)可以滿足系統(tǒng)的要求。選用通用交流電機(jī)，額定轉(zhuǎn)速1380r/min，功率0．37kW，額定電流1．78A。經(jīng)計(jì)算，其轉(zhuǎn)矩適于機(jī)械系統(tǒng)要求。此電機(jī)適應(yīng)本系統(tǒng)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩要求。

(2)變頻器選擇

變頻器的容量選擇以變頻器的額定電流大于或等于電動機(jī)的最大正常工作電流為原則，這可最大限度節(jié)約資金。選用德國原裝Le-nze8200系列內(nèi)置閉環(huán)型矢量變頻器對電機(jī)進(jìn)行控制，變頻器型號為E82EV551－2C，具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性。其保護(hù)功能為變頻器和電動機(jī)提供了良好的保護(hù)，完全滿足新系統(tǒng)各項(xiàng)要求。變頻調(diào)速系統(tǒng)主要有兩種調(diào)速方式:VVVF及矢量調(diào)速，改造中選擇無速度傳感器矢量調(diào)速系統(tǒng)，該調(diào)速方式可改善電機(jī)低速時(shí)轉(zhuǎn)矩不足，甚至在低速區(qū)電機(jī)也能輸出足夠的轉(zhuǎn)矩。無速度傳感器矢量調(diào)速系統(tǒng)價(jià)格低廉，性能在額定頻率時(shí)基本上類似直流系統(tǒng)，在低頻3Hz以上時(shí)的轉(zhuǎn)矩接近直流系統(tǒng)的額定轉(zhuǎn)矩，而攪動器系統(tǒng)不會工作在3Hz以下［1，2］。

4．2改造后系統(tǒng)構(gòu)成及特點(diǎn)

系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)如圖3所示。編碼器將主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(煙支包裝的速度)輸入主控制器，此信號通過主控制器處理輸出速度控制信號，現(xiàn)將此頻率信號引入加裝的頻壓轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)化為模擬量電壓信號，輸入變頻器的速度控制端子(7、8)，變頻器對電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制。從而使煙庫攪煙速度與包裝機(jī)速度相匹配［3］。頻壓轉(zhuǎn)換器輸入輸出關(guān)系如圖4所示。當(dāng)頻壓轉(zhuǎn)換器的輸入頻率在2000～3000(Hz)范圍內(nèi)變化時(shí)，其輸出電壓在0～10(V)之間變化，這就得到變頻器的模擬量輸入?yún)⒖茧妷海姍C(jī)即可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速［3］。系統(tǒng)硬件連接如圖5所示。改造后現(xiàn)場實(shí)際施工安裝圖，如圖6所示。

5結(jié)語

通過對煙庫攪煙調(diào)速控制系統(tǒng)的改造，從近一年的運(yùn)行結(jié)果看，未出現(xiàn)任何故障和問題，且運(yùn)行結(jié)果完全滿足各項(xiàng)工藝要求。不但提高了設(shè)備的有效作業(yè)率，減少了停機(jī)次數(shù)，節(jié)約了維修成本，同時(shí)還提高了設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性，并解決了長期以來備件問題的困擾，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。