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，當金屬目標接近這一磁場，并達到感應(yīng)距離時，在金屬目標內(nèi)產(chǎn)生渦流，從而導致振蕩衰減，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)改為自復位開關(guān)，更改換網(wǎng)工作指導書，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。即使當水針移到兩側(cè)時未及時松開按鈕，氣動馬達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防護等級的進口品牌，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，加強糾偏裝置的預防性維護以保證其工作性能。
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，進而對可控中高輥進行加載，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。進一步分析發(fā)現(xiàn)損壞是因為電纜接插頭進水、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，建議在手擰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。軟件控制中當接受到光電管導通(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，從而進一步的選型、選品牌、加強維護，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
