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摘要：国内传统卷烟加工企业在制丝生产线中应用的物料流量控制秤 ， 一般采用提升机、计量管、控制秤三位一体流量控制系统，对物料流量进行控制。在计量管的出料口容易产生物料的堵塞或波浪式的出料情况，进而影响电子秤的流量控制精度。为解决这一生产中的难题 ，设计同步驱动导料皮带代替计量管的出料辊，减少出料的阻力，使物料能够平稳运行且减少波动，从而提高电子秤的流量控制精度
关键词：计量管 电子秤 流量 导料皮带
1 引言
计量管主要用于制丝线中，与计量带或电子皮带秤配合使用，组成一个衡流量控制系统[1]，对在生产中的各种物料进行流量控制。随着国内烟草加工企业新一轮的技术改造和设备升级，整个生产工艺流程的优化和细化己经成为烟草加工企业日常工作重要的一部分，为此增加计量管的出料出料导料皮带增加出口物料的驱动力，减少对物料的阻力使物料顺利输出，提高计量管输出物料的稳定性和均匀性使电子秤流量控制更加精准。达到深化过程控制，稳定产品质量[2]的目的
2 现状分析
制丝生产加工工艺中，计量管设备的主要功能就是为控制秤提供恒定连续不 断后续物料，现有的控制秤配套的计量管的出料辊都是采用的无动力驱动方式[3]， 主要依靠控制秤的皮带运行时带动物料运行，物料与出料辊产生摩擦驱动出料辊。 但是出料辊会对物料产生一定的阻力，使物料不能十分均匀地从计量管中流出， 产生波浪型物料的出料方式如图1所示，会使控制秤的流量产生一定的波动。
以下数据是实际生产过程进行随机流量波动情况抽检测试，测试对象为叶片加料前控制秤，设定流量为6800kg/h ， 随机抽取20批烟的瞬时流量与设定流量的误差最大值做了统计，检测结果如下：
从以上数据调查表可以看出，瞬时流量波动的范围大多数数值集中在（1.2～1.6）%， 该工序的流量控制指标允差为1.5% ，可见部分批次的流量波动指标无法达到控制的范围之内。
3 烟草计量管物料运动受力分析
物料进入到计量管内堆积后，计量管内下部物料在上部物料压力以及电子皮带秤输送带摩擦力的共同作用下，整个计量管截面上的物料沿计量管腔体向下运动，当物料运动至计量管出口物料导向辊时，靠电子皮带秤进料端的物料以相对较快的速度向出料口运动，而靠电子皮带秤出料端的物料则以相对较慢的速度向出料口运动，在计量管出料口处上述分布于计量管两侧的物料几乎同时从计量管出料口处出料。这个过程可概括和简化为在整个计量管厚度方向上的物料均以几乎相同的角速度、不同的线速度，以物料导向辊中心为圆心进行转向运动，完成从垂直方向至水平方向的 90 度转弯。需要注意的是，在这个运动的过程中，如果计量管出口截面积小于计量管截面积，物料将会被压缩。当物料从计量管出料后，由于约束消失，物料会有一定的回弹，具体回弹幅度随不同的物料而不同。关于计量管内物料这种“方阵转弯式”的运动情况，可理想化为下图2所示。
当物料处于计量管底部与电子皮带秤输送带接触时，物料除受輸送带水平方向的摩擦力外，还受其他物料的摩擦阻力。当物料处于计量管出料导向辊附近时，物料受力情况比较复杂，可简化为受垂直方向的重力和正压力，受底部物料对其的推力，见下图：
4 计量管同步驱动导料皮带设计
为适应国内烟草加工工艺要求，拟对计量管的出料系统进行改进，把计量管的出料辊替换为，有变频器控制调节转速可以无极调速的导料皮带，皮带带速依据电子秤皮带运行的线速度进行跟踪调控，形成同步运行，抵消物料所受的部分摩擦力和阻力，使物料出料顺畅。皮带同步驱动系统，在PLC内依据电子秤皮带的运行速度建立数学模型[4]，数学计算公式如下：
n电机轴=（1-s转差率）60f工频·p极对数
z1齿数·z2齿数=n皮带轴·n电机轴
V导料皮带线速度≈V秤皮带线速度=2πRn皮带轴
≈2πR60f工频·p极对数·z1齿数·z2齿数·n电机轴
导料皮带在电机的带动下以电子秤平皮带运行的线速度一致的线速度运行，在运行过程中在与计量管接近平行方向对计量管中的物料产生一定的助推力，使物料能够迅速到达出料口。在出料口处与电子秤皮带接近平行的方向，由于导料皮带运行线速度与电子秤皮带运行的速度一致，会对物料产生水平方向的带动力，使物料能顺畅平稳的通过出料口，进一步保证了出料均匀性 ，为电子秤提供了稳定的物料供给， 使秤的控制精度得到较大的提高。
改进后随机抽取20批烟的瞬时量与设定量的误差的最大值做了统计：
控制秤计量管导料皮带的同步驱动系统投入使用后，电子秤实际生产过 程中瞬时流量波动的范围大多数数值集中在（0.2～0.5）% ，所有批次的流量波动 指标达到控制的范围之内，满足生产工艺要求。
5 总结
本文通过对控制秤计量管导料皮带同步驱动系统[5]的设计进行了相关的陈述，创新性的改进控制秤计量管出料辊， 以实现控制秤计量管出料的连续性、稳定性，减少物料的供给波动，提高电子秤的流量控制精度[6]，实现工序控制的精细化和精准度。此次研究应用改进为制丝加工生产各工艺段的流量控制提供理论依据和借鉴之处，保障制丝生产各个流量控制环节的流量精准控制，为打造特色中式卷烟加工企业做出自己应有的贡献。
参考文献
[1]陈良元. 卷烟生产工艺技术[M]. 郑州：河南科学技术出版社，2002
[2]国家烟草专卖局. 卷烟工艺规范[M]. 北京：中国轻工业出版社，2016
[3]余翔，王海英. 制丝线润叶加料流量控制系统的改造[J]. 烟草科技，2003（9）：11-12.[4]崔坚. 西门子工业网络通讯指南[M]. 北京：机械工业出版社，2005.
[5]田效伍. 交流调速系统与变频器应用[M]. 北京：机械工业 出版社，2011
[6]高卫. PLC 控制在烟草制丝新工艺中的应用[J]. 企业文化，2013 （ 3） ： 149.
关键词：计量管 电子秤 流量 导料皮带
1 引言
计量管主要用于制丝线中，与计量带或电子皮带秤配合使用，组成一个衡流量控制系统[1]，对在生产中的各种物料进行流量控制。随着国内烟草加工企业新一轮的技术改造和设备升级，整个生产工艺流程的优化和细化己经成为烟草加工企业日常工作重要的一部分，为此增加计量管的出料出料导料皮带增加出口物料的驱动力，减少对物料的阻力使物料顺利输出，提高计量管输出物料的稳定性和均匀性使电子秤流量控制更加精准。达到深化过程控制，稳定产品质量[2]的目的
2 现状分析
制丝生产加工工艺中，计量管设备的主要功能就是为控制秤提供恒定连续不 断后续物料，现有的控制秤配套的计量管的出料辊都是采用的无动力驱动方式[3]， 主要依靠控制秤的皮带运行时带动物料运行，物料与出料辊产生摩擦驱动出料辊。 但是出料辊会对物料产生一定的阻力，使物料不能十分均匀地从计量管中流出， 产生波浪型物料的出料方式如图1所示，会使控制秤的流量产生一定的波动。
以下数据是实际生产过程进行随机流量波动情况抽检测试，测试对象为叶片加料前控制秤，设定流量为6800kg/h ， 随机抽取20批烟的瞬时流量与设定流量的误差最大值做了统计，检测结果如下：
从以上数据调查表可以看出，瞬时流量波动的范围大多数数值集中在（1.2～1.6）%， 该工序的流量控制指标允差为1.5% ，可见部分批次的流量波动指标无法达到控制的范围之内。
3 烟草计量管物料运动受力分析
物料进入到计量管内堆积后，计量管内下部物料在上部物料压力以及电子皮带秤输送带摩擦力的共同作用下，整个计量管截面上的物料沿计量管腔体向下运动，当物料运动至计量管出口物料导向辊时，靠电子皮带秤进料端的物料以相对较快的速度向出料口运动，而靠电子皮带秤出料端的物料则以相对较慢的速度向出料口运动，在计量管出料口处上述分布于计量管两侧的物料几乎同时从计量管出料口处出料。这个过程可概括和简化为在整个计量管厚度方向上的物料均以几乎相同的角速度、不同的线速度，以物料导向辊中心为圆心进行转向运动，完成从垂直方向至水平方向的 90 度转弯。需要注意的是，在这个运动的过程中，如果计量管出口截面积小于计量管截面积，物料将会被压缩。当物料从计量管出料后，由于约束消失，物料会有一定的回弹，具体回弹幅度随不同的物料而不同。关于计量管内物料这种“方阵转弯式”的运动情况，可理想化为下图2所示。
当物料处于计量管底部与电子皮带秤输送带接触时，物料除受輸送带水平方向的摩擦力外，还受其他物料的摩擦阻力。当物料处于计量管出料导向辊附近时，物料受力情况比较复杂，可简化为受垂直方向的重力和正压力，受底部物料对其的推力，见下图：
4 计量管同步驱动导料皮带设计
为适应国内烟草加工工艺要求，拟对计量管的出料系统进行改进，把计量管的出料辊替换为，有变频器控制调节转速可以无极调速的导料皮带，皮带带速依据电子秤皮带运行的线速度进行跟踪调控，形成同步运行，抵消物料所受的部分摩擦力和阻力，使物料出料顺畅。皮带同步驱动系统，在PLC内依据电子秤皮带的运行速度建立数学模型[4]，数学计算公式如下：
n电机轴=（1-s转差率）60f工频·p极对数
z1齿数·z2齿数=n皮带轴·n电机轴
V导料皮带线速度≈V秤皮带线速度=2πRn皮带轴
≈2πR60f工频·p极对数·z1齿数·z2齿数·n电机轴
导料皮带在电机的带动下以电子秤平皮带运行的线速度一致的线速度运行，在运行过程中在与计量管接近平行方向对计量管中的物料产生一定的助推力，使物料能够迅速到达出料口。在出料口处与电子秤皮带接近平行的方向，由于导料皮带运行线速度与电子秤皮带运行的速度一致，会对物料产生水平方向的带动力，使物料能顺畅平稳的通过出料口，进一步保证了出料均匀性 ，为电子秤提供了稳定的物料供给， 使秤的控制精度得到较大的提高。
改进后随机抽取20批烟的瞬时量与设定量的误差的最大值做了统计：
控制秤计量管导料皮带的同步驱动系统投入使用后，电子秤实际生产过 程中瞬时流量波动的范围大多数数值集中在（0.2～0.5）% ，所有批次的流量波动 指标达到控制的范围之内，满足生产工艺要求。
5 总结
本文通过对控制秤计量管导料皮带同步驱动系统[5]的设计进行了相关的陈述，创新性的改进控制秤计量管出料辊， 以实现控制秤计量管出料的连续性、稳定性，减少物料的供给波动，提高电子秤的流量控制精度[6]，实现工序控制的精细化和精准度。此次研究应用改进为制丝加工生产各工艺段的流量控制提供理论依据和借鉴之处，保障制丝生产各个流量控制环节的流量精准控制，为打造特色中式卷烟加工企业做出自己应有的贡献。
参考文献
[1]陈良元. 卷烟生产工艺技术[M]. 郑州：河南科学技术出版社，2002
[2]国家烟草专卖局. 卷烟工艺规范[M]. 北京：中国轻工业出版社，2016
[3]余翔，王海英. 制丝线润叶加料流量控制系统的改造[J]. 烟草科技，2003（9）：11-12.[4]崔坚. 西门子工业网络通讯指南[M]. 北京：机械工业出版社，2005.
[5]田效伍. 交流调速系统与变频器应用[M]. 北京：机械工业 出版社，2011
[6]高卫. PLC 控制在烟草制丝新工艺中的应用[J]. 企业文化，2013 （ 3） ： 149.