搅烟控制体系的改进

本文作者：俞成仓作者单位：甘肃烟草工业有限责任公司

1概述

在卷烟生产线上，烟支包装前在烟库中因重力作用堆叠在一起，可能因压力过大导致卷烟无法正常输送，为此需要搅动器系统改善卷烟的疏松程度，使卷烟包装工艺正常进行。目前卷烟疏松系统的核心是直流调速系统，其自身固有的缺点，在长时间高强度作业的情况下，故障维修率很高。为改善该状况，采用交流变频调速系统取代直流调速系统，提高了系统的可靠性。烟库搅拌电机现场实物图如图1所示。

2系统组成和存在的问题

原直流调速控制系统由直流电动机、测速发电机、电机驱动器以及与主控制器的输入输出点构成一个闭环控制系统。直流电机中有换向器和碳刷，碳刷磨损产生的碳粉容易在换向器上聚积引发短路，烧毁电机或驱动板，碳刷和换向器之间长时间的摩擦会使换向器表面产生氧化，导电力下降，表面粗糙、不光滑会产生大量的火花烧坏换向器表面，使换向器表面变得凹凸不平，加速了碳刷的磨损速度，减少了使用寿命，增加了保养的难度和频次。电机前端传动箱由齿轮油进行，油位较高，油封易老化，经常发生漏油事故。由于电机安装是平置的，漏油时齿轮油易顺着电机轴渗透到电机内部的碳刷、换向器上，增大了碳刷和换向器的接触电阻，运行过程中会产生巨大的热量，烧坏电枢绕组，另外油与碳粉混合形顾结块，会造成短路从而烧毁电机，甚至烧毁驱动板。此外备件昂贵，供货周期长，烟厂使用维修量大，影响正常生产。此直流烟库搅烟电机的缺点日益显现，迫切需要寻找一种新的解决方案替代直流调速控制系统。

3系统特性

(1)搅动器电机转速同包装机转速的关系

通过实测，直流电动机的实际转速在160～1060(r/min)，虽然直流调速系统的额定转速是1500r/min，但实际直流运行速度不超过1100r/min。图2所示为转速随动图。

(2)负载机械特性

根据包装机调试手册，烟支搅烟电机拖动的机械装置负载转矩是动态变化量，最大值为1．5(N•m)。(3)动态响应速度根据经验及现场实测数据，烟库搅烟装置对速度的精度要求不是很高。

4改造方案

改造采用交流变频控制系统替代原有直流控制系统。交流电机结构简单、体积小、价格低、易维护，对环境适应性强，由于其结构特点，对漏油有一定耐受能力。用一种交流电机变频调速控制系统替代原有的直流电机闭环控制系统是一种行之有效的选择，交流系统性能可靠，转动平稳，经久耐用。烟库搅烟系统的改造可以应用原来的主控制器输出信号，对新系统进行控制。

改造方案:G．D包装机主控制器系统速度控制信号通过频压转换控制变频器输出，进而拖动电机，构成一个变频调速控制系统。

4．1确定改造选用的电气元件

(1)交流电机选择

异步电动机可以满足系统的要求。选用通用交流电机，额定转速1380r/min，功率0．37kW，额定电流1．78A。经计算，其转矩适于机械系统要求。此电机适应本系统转速转矩要求。

(2)变频器选择

变频器的容量选择以变频器的额定电流大于或等于电动机的最大正常工作电流为原则，这可最大限度节约资金。选用德国原装Le-nze8200系列内置闭环型矢量变频器对电机进行控制，变频器型号为E82EV551－2C，具有很高的运行可靠性和功能的多样性。其保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护，完全满足新系统各项要求。变频调速系统主要有两种调速方式:VVVF及矢量调速，改造中选择无速度传感器矢量调速系统，该调速方式可改善电机低速时转矩不足，甚至在低速区电机也能输出足够的转矩。无速度传感器矢量调速系统价格低廉，性能在额定频率时基本上类似直流系统，在低频3Hz以上时的转矩接近直流系统的额定转矩，而搅动器系统不会工作在3Hz以下［1，2］。

4．2改造后系统构成及特点

系统整体设计如图3所示。编码器将主轴电机的转速信号(烟支包装的速度)输入主控制器，此信号通过主控制器处理输出速度控制信号，现将此频率信号引入加装的频压转换器，转化为模拟量电压信号，输入变频器的速度控制端子(7、8)，变频器对电机进行驱动控制。从而使烟库搅烟速度与包装机速度相匹配［3］。频压转换器输入输出关系如图4所示。当频压转换器的输入频率在2000～3000(Hz)范围内变化时，其输出电压在0～10(V)之间变化，这就得到变频器的模拟量输入参考电压，电机即可实现无级调速［3］。系统硬件连接如图5所示。改造后现场实际施工安装图，如图6所示。

5结语

通过对烟库搅烟调速控制系统的改造，从近一年的运行结果看，未出现任何故障和问题，且运行结果完全满足各项工艺要求。不但提高了设备的有效作业率，减少了停机次数，节约了维修成本，同时还提高了设备的运行稳定性，并解决了长期以来备件问题的困扰，产生了可观的经济效益。