探究造紙機的開關(guān)構(gòu)建運用
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本公司的造紙機由芬蘭Metso制造，1995年投運，車速1000米/分鐘的高速紙機。該紙機自動化程度較高，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)生一個交變磁場，當(dāng)金屬目標(biāo)接近這一磁場，并達(dá)到感應(yīng)距離時，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放大電路處理并轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號，觸發(fā)驅(qū)動控制器件，從而達(dá)到非接觸式之檢測目的。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，再經(jīng)放大器放大和同步選通整形。當(dāng)被檢測物體經(jīng)過且完全阻斷光線時，光電開關(guān)就產(chǎn)生了檢測開關(guān)信號。θ是指向角，光電開關(guān)可動作的角度范圍。若過小，調(diào)整光軸較困難;過大，則容易受干擾。
2應(yīng)用實例和維護(hù)經(jīng)驗
本公司的紙機濕部和壓榨部有較多的接近開關(guān)用于檢測輥子、保護(hù)裝置位置，聯(lián)鎖輥子的加載，控制成型輥、回轉(zhuǎn)輥的提升等等。接近開關(guān)現(xiàn)場使用的環(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，因為網(wǎng)部和壓榨部接近開關(guān)的損壞造成紙機時間損失平均每年6．5次8．5小時，這還不包含計劃停機開機由于接近開關(guān)的原因而損失的時間。如果采用定期更換的預(yù)防方法，就會增加費用。2011年底我們通過Re－think項目就接近·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分鐘的時間損失。網(wǎng)部驅(qū)動輥、回轉(zhuǎn)輥的提升接近開關(guān)主要功能:頂網(wǎng)驅(qū)動輥、回轉(zhuǎn)輥的提升前螺栓拆除檢測，提升位置檢測，連鎖氣動馬達(dá)的開停。只有在固定螺栓拆除后才能提升，提升到位后自動停止。分析:頂網(wǎng)驅(qū)動輥、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，由自動改為手動控制不會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，同時觀察提升高度及時手動停止。
引紙水針的位置檢測接近開關(guān)，功能:檢測TS側(cè)停止位，引紙位和DS側(cè)停止位，聯(lián)鎖氣動馬達(dá)的開停，引紙時控制紙幅的寬度，移動到兩側(cè)時自動停止。分析:引紙位接近開關(guān)在引紙時定位，幫助操作工引紙，取消會增加工作量，因為引紙較為頻繁。當(dāng)紙拓寬到傳動側(cè)接近開關(guān)時自動停止，維修時移到操作側(cè)的接近開關(guān)時氣動馬達(dá)自動停止。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，加強兩側(cè)的機械限位保護(hù)。即使當(dāng)水針移到兩側(cè)時未及時松開按鈕，氣動馬達(dá)的力也不會對機械部件造成損壞。中間位選用一體型的IFMII5676電感式接近開關(guān)。因為接近開關(guān)運行環(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)等級的進(jìn)口品牌，但仍然不能保證較長的使用壽命，建議有安裝條件的話增加防護(hù)罩。頂網(wǎng)和低網(wǎng)跑偏檢測接近開關(guān)功能:頂網(wǎng)和底網(wǎng)跑偏檢測聯(lián)鎖上漿泵，網(wǎng)部停運，保護(hù)織物和設(shè)備。分析:多年來糾偏裝置運行良好，網(wǎng)運行平穩(wěn)，未有實際網(wǎng)跑偏現(xiàn)象，但因接近開關(guān)壞或誤檢測而影響紙機運行的時間多次發(fā)生，還有一次跑偏報警聯(lián)鎖裝置割破底網(wǎng)。事實上當(dāng)網(wǎng)以1000米/分鐘的速度高速運轉(zhuǎn)時發(fā)生跑偏，立即自動停車到停止也需要5分鐘時間，以這樣的方式保護(hù)下來的織物已無再利用的價值。措施:拆除接近開關(guān)及安裝支架，加強糾偏裝置的預(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:檢測引紙輥的三個位置:維修位、脫開位、運行位。維修時棍子必須在維修位置才能拆卸，引紙合輥時與維修位聯(lián)鎖，以保證設(shè)備和人身的安全。四輥三壓區(qū)以及四壓必須在輥子閉合，檢測到兩側(cè)均到位后才能運行，進(jìn)而對可控中高輥進(jìn)行加載，運行中一旦有一側(cè)信號丟失，壓區(qū)自動打開，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)的型號為II5448，檢測距離10mm，防護(hù)等級IP67。以往的損壞現(xiàn)象表現(xiàn)為三種:有鐵片感應(yīng)時無信號、無鐵片感應(yīng)時有信號、感應(yīng)距離大大變小。記錄的使用時間沒有規(guī)律性，普遍較短。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)損壞是因為電纜接插頭進(jìn)水、安裝時距離過大造成。這些接近開關(guān)的作用是檢測輥子位置，聯(lián)鎖下一步動作或控制，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)距離會隨使用時間、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。停機時對感應(yīng)頭清潔，用鐵片進(jìn)行感應(yīng)距離和功能測試，發(fā)現(xiàn)問題及時更換并做好記錄，積累每個特定區(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)檢測紙幅，斷紙后及時吹斷，避免紙幅在烘缸處堆積，保護(hù)織物。
常見故障為斷紙時未及時切斷或誤切斷。斷紙時未及時切斷后果較嚴(yán)重，損紙會堆集擠壓干網(wǎng)，干網(wǎng)被擠出洞而縮短使用壽命，嚴(yán)重時干網(wǎng)跑偏擠壓在烘缸軸承座上，需要幾個小時才能清理出來。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，無遮擋物時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。對遮擋物的要求不高，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)誤動作。軟件控制中當(dāng)接受到光電管導(dǎo)通(無遮擋物，亮通)信號延時3秒觸發(fā)紙幅吹斷回路工作。實際工作時，信號接收，軟件運行，繼電器吸合，電磁閥動作等需要的時間，往往超過4秒的時間，而這短短4秒的時間有時因為斷紙位置的特殊性而造成大量堆紙或繞在烘缸上。軟件中3秒的延時是防止誤吹斷而設(shè)的等待確認(rèn)時間。誤吹斷信號是由紙幅的抖動、光電開關(guān)瞬時故障產(chǎn)生。光線回路中水汽和灰塵的遮擋則會產(chǎn)生相反的結(jié)果，該吹斷的時候不吹，或者等到其他光電管檢測到斷紙才吹斷。措施:取消軟件中的3秒延時，光電管動作立即吹斷紙幅，有效減少整個紙幅的量。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(光線在紙幅上的照射點)至紙幅中間位，消除因紙幅的抖動而產(chǎn)生的誤信號。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，要及時更換。這些措施很好地保證了光線回路的暢通，能正確及時吹斷紙幅。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
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，減輕了勞動負(fù)荷;但另一方面用的越多，帶來的故障點也越多，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
