探究造紙機(jī)的開關(guān)構(gòu)建運(yùn)用
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本公司的造紙機(jī)由芬蘭Metso制造，1995年投運(yùn)，車速1000米/分鐘的高速紙機(jī)。該紙機(jī)自動(dòng)化程度較高，從流漿箱到卷取配備了較多的接近開關(guān)參與控制。常用的有電感式接近開關(guān)和鏡反射光電型接近開關(guān)。電感式接近開關(guān)由三大部分組成:振蕩器、開關(guān)電路及放大輸出電路。振蕩器產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，當(dāng)金屬目標(biāo)接近這一磁場(chǎng)，并達(dá)到感應(yīng)距離時(shí)，在金屬目標(biāo)內(nèi)產(chǎn)生渦流，從而導(dǎo)致振蕩衰減，以至停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級(jí)放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號(hào)，觸發(fā)驅(qū)動(dòng)控制器件，從而達(dá)到非接觸式之檢測(cè)目的。鏡反射式光電開關(guān)的發(fā)射器與接收器集于一體，光電開關(guān)的發(fā)射管將由振蕩回路產(chǎn)生的調(diào)制電脈沖轉(zhuǎn)換為光信號(hào)射出，經(jīng)過反射鏡反射回接收器。被反射回來的光脈沖進(jìn)入接收管并在接收電路中將光脈沖解調(diào)為電脈沖信號(hào)，再經(jīng)放大器放大和同步選通整形。當(dāng)被檢測(cè)物體經(jīng)過且完全阻斷光線時(shí)，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測(cè)開關(guān)信號(hào)。θ是指向角，光電開關(guān)可動(dòng)作的角度范圍。若過小，調(diào)整光軸較困難;過大，則容易受干擾。
2應(yīng)用實(shí)例和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)
本公司的紙機(jī)濕部和壓榨部有較多的接近開關(guān)用于檢測(cè)輥?zhàn)?、保護(hù)裝置位置，聯(lián)鎖輥?zhàn)拥募虞d，控制成型輥、回轉(zhuǎn)輥的提升等等。接近開關(guān)現(xiàn)場(chǎng)使用的環(huán)境潮濕、臟，因此故障不斷。在有數(shù)據(jù)可查的2008年至2011年，因?yàn)榫W(wǎng)部和壓榨部接近開關(guān)的損壞造成紙機(jī)時(shí)間損失平均每年6．5次8．5小時(shí)，這還不包含計(jì)劃停機(jī)開機(jī)由于接近開關(guān)的原因而損失的時(shí)間。如果采用定期更換的預(yù)防方法，就會(huì)增加費(fèi)用。2011年底我們通過Re－think項(xiàng)目就接近·39·開關(guān)的使用和維護(hù)與生產(chǎn)部門一起找到了一些解決方法，效果顯著，2012年全年僅有一次共30分鐘的時(shí)間損失。網(wǎng)部驅(qū)動(dòng)輥、回轉(zhuǎn)輥的提升接近開關(guān)主要功能:頂網(wǎng)驅(qū)動(dòng)輥、回轉(zhuǎn)輥的提升前螺栓拆除檢測(cè)，提升位置檢測(cè)，連鎖氣動(dòng)馬達(dá)的開停。只有在固定螺栓拆除后才能提升，提升到位后自動(dòng)停止。分析:頂網(wǎng)驅(qū)動(dòng)輥、回轉(zhuǎn)輥的提升大約60天需要提升以更換織物，使用次數(shù)較少，由自動(dòng)改為手動(dòng)控制不會(huì)給操作工增加太多的工作量。措施:拆除接近開關(guān)，DCS程序中取消聯(lián)鎖，控制開關(guān)由“0，1”開關(guān)改為自復(fù)位開關(guān)，更改換網(wǎng)工作指導(dǎo)書，明確必須在所有固定螺栓拆除后方可提升，同時(shí)觀察提升高度及時(shí)手動(dòng)停止。
引紙水針的位置檢測(cè)接近開關(guān)，功能:檢測(cè)TS側(cè)停止位，引紙位和DS側(cè)停止位，聯(lián)鎖氣動(dòng)馬達(dá)的開停，引紙時(shí)控制紙幅的寬度，移動(dòng)到兩側(cè)時(shí)自動(dòng)停止。分析:引紙位接近開關(guān)在引紙時(shí)定位，幫助操作工引紙，取消會(huì)增加工作量，因?yàn)橐堓^為頻繁。當(dāng)紙拓寬到傳動(dòng)側(cè)接近開關(guān)時(shí)自動(dòng)停止，維修時(shí)移到操作側(cè)的接近開關(guān)時(shí)氣動(dòng)馬達(dá)自動(dòng)停止。措施:保留引紙位的取消兩側(cè)停止位接近開關(guān)，更改軟件，加強(qiáng)兩側(cè)的機(jī)械限位保護(hù)。即使當(dāng)水針移到兩側(cè)時(shí)未及時(shí)松開按鈕，氣動(dòng)馬達(dá)的力也不會(huì)對(duì)機(jī)械部件造成損壞。中間位選用一體型的IFMII5676電感式接近開關(guān)。因?yàn)榻咏_關(guān)運(yùn)行環(huán)境惡劣，紙漿和水可直接濺到接近開關(guān)上，雖然選用了IP67防護(hù)等級(jí)的進(jìn)口品牌，但仍然不能保證較長(zhǎng)的使用壽命，建議有安裝條件的話增加防護(hù)罩。頂網(wǎng)和低網(wǎng)跑偏檢測(cè)接近開關(guān)功能:頂網(wǎng)和底網(wǎng)跑偏檢測(cè)聯(lián)鎖上漿泵，網(wǎng)部停運(yùn)，保護(hù)織物和設(shè)備。分析:多年來糾偏裝置運(yùn)行良好，網(wǎng)運(yùn)行平穩(wěn)，未有實(shí)際網(wǎng)跑偏現(xiàn)象，但因接近開關(guān)壞或誤檢測(cè)而影響紙機(jī)運(yùn)行的時(shí)間多次發(fā)生，還有一次跑偏報(bào)警聯(lián)鎖裝置割破底網(wǎng)。事實(shí)上當(dāng)網(wǎng)以1000米/分鐘的速度高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生跑偏，立即自動(dòng)停車到停止也需要5分鐘時(shí)間，以這樣的方式保護(hù)下來的織物已無(wú)再利用的價(jià)值。措施:拆除接近開關(guān)及安裝支架，加強(qiáng)糾偏裝置的預(yù)防性維護(hù)以保證其工作性能。
3壓榨部接近開關(guān)
功能:檢測(cè)引紙輥的三個(gè)位置:維修位、脫開位、運(yùn)行位。維修時(shí)棍子必須在維修位置才能拆卸，引紙合輥時(shí)與維修位聯(lián)鎖，以保證設(shè)備和人身的安全。四輥三壓區(qū)以及四壓必須在輥?zhàn)娱]合，檢測(cè)到兩側(cè)均到位后才能運(yùn)行，進(jìn)而對(duì)可控中高輥進(jìn)行加載，運(yùn)行中一旦有一側(cè)信號(hào)丟失，壓區(qū)自動(dòng)打開，引紙輥抬起以保護(hù)織物。分析:接近開關(guān)工作環(huán)境較網(wǎng)部稍好，但仍在高度潮濕、臟的環(huán)境中。選用的IFM分體電感式接近開關(guān)的型號(hào)為II5448，檢測(cè)距離10mm，防護(hù)等級(jí)IP67。以往的損壞現(xiàn)象表現(xiàn)為三種:有鐵片感應(yīng)時(shí)無(wú)信號(hào)、無(wú)鐵片感應(yīng)時(shí)有信號(hào)、感應(yīng)距離大大變小。記錄的使用時(shí)間沒有規(guī)律性，普遍較短。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)損壞是因?yàn)殡娎|接插頭進(jìn)水、安裝時(shí)距離過大造成。這些接近開關(guān)的作用是檢測(cè)輥?zhàn)游恢?，?lián)鎖下一步動(dòng)作或控制，保護(hù)設(shè)備和人身安全，故不能取消接近開關(guān)。措施:更換時(shí)控制接近開關(guān)感應(yīng)頭和感應(yīng)片的距離為2～3mm，接近開關(guān)的感應(yīng)距離會(huì)隨使用時(shí)間、感應(yīng)頭臟等影響而變小。注意電纜頭的密封，建議在手?jǐn)Q緊以后再用扳手緊半圈以保證里面的防水密封壓緊起到防水作用。停機(jī)時(shí)對(duì)感應(yīng)頭清潔，用鐵片進(jìn)行感應(yīng)距離和功能測(cè)試，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)更換并做好記錄，積累每個(gè)特定區(qū)域接近開關(guān)的使用壽命，為以后的定期更換提供依據(jù)。干燥部接近開關(guān)，功能:選用SICKWL45－P260鏡反射光電型接近開關(guān)檢測(cè)紙幅，斷紙后及時(shí)吹斷，避免紙幅在烘缸處堆積，保護(hù)織物。
常見故障為斷紙時(shí)未及時(shí)切斷或誤切斷。斷紙時(shí)未及時(shí)切斷后果較嚴(yán)重，損紙會(huì)堆集擠壓干網(wǎng)，干網(wǎng)被擠出洞而縮短使用壽命，嚴(yán)重時(shí)干網(wǎng)跑偏擠壓在烘缸軸承座上，需要幾個(gè)小時(shí)才能清理出來。分析:此鏡反射光電型接近開關(guān)通過發(fā)射管發(fā)射可見紅光，無(wú)遮擋物時(shí)光線由反射鏡面返回到接受管，電子回路產(chǎn)生開關(guān)信號(hào)。對(duì)遮擋物的要求不高，氣罩內(nèi)水汽，灰塵等均有可能遮擋和減弱返回光線，造成接近開關(guān)誤動(dòng)作。軟件控制中當(dāng)接受到光電管導(dǎo)通(無(wú)遮擋物，亮通)信號(hào)延時(shí)3秒觸發(fā)紙幅吹斷回路工作。實(shí)際工作時(shí)，信號(hào)接收，軟件運(yùn)行，繼電器吸合，電磁閥動(dòng)作等需要的時(shí)間，往往超過4秒的時(shí)間，而這短短4秒的時(shí)間有時(shí)因?yàn)閿嗉埼恢玫奶厥庑远斐纱罅慷鸭埢蚶@在烘缸上。軟件中3秒的延時(shí)是防止誤吹斷而設(shè)的等待確認(rèn)時(shí)間。誤吹斷信號(hào)是由紙幅的抖動(dòng)、光電開關(guān)瞬時(shí)故障產(chǎn)生。光線回路中水汽和灰塵的遮擋則會(huì)產(chǎn)生相反的結(jié)果，該吹斷的時(shí)候不吹，或者等到其他光電管檢測(cè)到斷紙才吹斷。措施:取消軟件中的3秒延時(shí)，光電管動(dòng)作立即吹斷紙幅，有效減少整個(gè)紙幅的量。在12#烘缸(單掛，紙幅吹斷后能掉向地面)處增加一處紙幅吹斷裝置，減少單處紙幅的堆積量。加大光電開關(guān)的指向角(光線回路與紙幅的夾角，調(diào)整遮擋點(diǎn)(光線在紙幅上的照射點(diǎn))至紙幅中間位，消除因紙幅的抖動(dòng)而產(chǎn)生的誤信號(hào)。氣罩上的窗口采用雙層真空玻璃，光電管、鏡面反射板、真空玻璃保持清潔，真空玻璃內(nèi)一旦有水汽表明已失去真空度，要及時(shí)更換。這些措施很好地保證了光線回路的暢通，能正確及時(shí)吹斷紙幅。2007年～2009年底記錄表明干燥部干網(wǎng)的總使用量24條/年，2010年初通過調(diào)整，加大維護(hù)力度，干網(wǎng)使用量降為16條，2011年為12條，2012年為14條，效果明顯。
4結(jié)語(yǔ)
接近開關(guān)在現(xiàn)代控制系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛，一方面解放了人力，減輕了勞動(dòng)負(fù)荷;但另一方面用的越多，帶來的故障點(diǎn)也越多，合理使用尤為重要。選型固然重要，但更重要的是根據(jù)實(shí)際使用的情況，找出問題根本所在，從而進(jìn)一步的選型、選品牌、加強(qiáng)維護(hù)，使接近開關(guān)真正發(fā)揮應(yīng)有的功能。
作者：張正剛 單位：蘇州紫興紙業(yè)有限公司
