光電傳感器在純堿輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用

楊 多，張真真

（唐山三友集團(tuán)化工股份有限公司，河北 唐山 063305）

唐山三友化工股份有限公司成品小袋產(chǎn)品全部采用全自動(dòng)碼垛機(jī)碼垛，公司年生產(chǎn)純堿220萬t，每年成品小袋包裝量約為70萬t。隨著各項(xiàng)擴(kuò)建、擴(kuò)容等技改項(xiàng)目的落實(shí)，產(chǎn)量逐年提高，對(duì)包裝工序速度、連續(xù)性等的要求愈來愈苛刻，破袋率系數(shù)明顯升高。經(jīng)過成品小袋輸送系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)破袋數(shù)量對(duì)比，碼垛機(jī)故障導(dǎo)致進(jìn)口溜槽破袋是首要原因，解決此位置造成的破袋勢(shì)在必行。

1 光電傳感器概述

目前，市場(chǎng)上常用的紅外線光電傳感器，是利用物體對(duì)近紅外線光束的反射原理，由同步回路感應(yīng)反射回來的光，據(jù)其強(qiáng)弱來檢測(cè)物體的存在與否，光電傳感器首先發(fā)出紅外線光束到達(dá)或透過目標(biāo)物體，物體或鏡面對(duì)紅外線光束進(jìn)行反射，光電傳感器接收反射回來的光束，根據(jù)光束的強(qiáng)弱判斷物體的存在。紅外光電開關(guān)的種類很多，有鏡反射式、漫反射式、槽式、對(duì)射式和光纖式等，常見的紅外線光電傳感器有對(duì)射式和反射式兩種，反射式光電開關(guān)是利用物體對(duì)光電開關(guān)發(fā)射出的紅外線反射回去，由光電開關(guān)接收，從而判斷是否有物體存在。如有物體存在，光電開關(guān)接收到紅外線，其觸點(diǎn)動(dòng)作，否則其觸點(diǎn)復(fù)位。對(duì)射式光電開關(guān)是由分離的發(fā)射器和接收器組成。當(dāng)無遮擋物時(shí)，接收器接收到發(fā)射器發(fā)出的紅外線，其觸點(diǎn)動(dòng)作；當(dāng)有物體擋住時(shí)，接收器便接收不到紅外線，其觸點(diǎn)復(fù)位。

2 光點(diǎn)傳感器的選用

不同的應(yīng)用場(chǎng)合使用不同的紅外線光電開關(guān)，根據(jù)我們實(shí)際使用情況，我們要求利用光電傳感器檢測(cè)碼垛機(jī)溜槽處是否有堿袋上期停留，所以我們選用反射式光電傳感器。同時(shí)還需考慮生產(chǎn)廠家的因素，即使是同一型號(hào)的產(chǎn)品價(jià)格也存在差異，差別主要是其內(nèi)部元器件的質(zhì)量。因此，我們?cè)谫徺I時(shí)需要廠家有明確的使用期限質(zhì)量保證。其次光電傳感器選型要知道一些要素，主要有以下幾個(gè)方面：

1）被測(cè)物到光電傳感器的距離；

2）被測(cè)物運(yùn)動(dòng)的距離，即量程，注意與第1條略有區(qū)別；

3）與被測(cè)物之間的高度差，實(shí)際需要實(shí)現(xiàn)的分辨率；

4）被測(cè)物表面是否光滑、反光、吸光；

5）安裝方式、外形尺寸、特殊要求（如防爆、防油、防塵等等）。

3 實(shí)施方案

全自動(dòng)碼垛機(jī)因物料高度不斷變化容易出現(xiàn)過載停車行為，同時(shí)全自動(dòng)碼垛機(jī)因光電故障等問題，導(dǎo)致碼垛機(jī)事故停車，人為操作的不定性因素導(dǎo)致前序運(yùn)輸設(shè)備不能及時(shí)停止運(yùn)行，隨著成品小袋在溜槽處的積累，因磕、碰、掛、掉、勾等因素，在極短的時(shí)間內(nèi)，就會(huì)造成大量破袋，由此設(shè)想既然全自動(dòng)碼垛機(jī)不能與前序皮帶機(jī)連鎖，如果在溜槽處增設(shè)光電傳感器，利用光電傳感器的延時(shí)、聯(lián)鎖功能，使溜槽處成品小袋停留有效時(shí)間段后，前序運(yùn)輸設(shè)備自動(dòng)連鎖停止運(yùn)行，解決了碼垛機(jī)溜槽堵袋積累過多導(dǎo)致的一系列問題。

首先，光電傳感器的安裝及延遲時(shí)間設(shè)定需滿足以下要求：

輸出皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)速度×傳感器設(shè)定的延遲時(shí)間－（堆積袋數(shù)－1）×兩個(gè)成品小袋間距＝成品小袋在溜槽的堆積長(zhǎng)度，其中輸出皮帶速度、兩個(gè)成品小袋間距是固定不變的，光電傳感器設(shè)定的延遲時(shí)間是需要理論計(jì)算與實(shí)際摸索制定的，光電傳感器設(shè)定的延遲時(shí)間必須大于碼垛機(jī)皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)速度×袋長(zhǎng)，否則連鎖停車難以實(shí)行，成品小袋在溜槽的堆積長(zhǎng)度必須小于現(xiàn)有溜槽長(zhǎng)度，否則方案實(shí)施后，溜槽堵袋后依然會(huì)發(fā)生掉袋現(xiàn)象，問題解決不完善。其中我公司五臺(tái)全自動(dòng)碼垛機(jī)因各自溜槽長(zhǎng)度不一致，設(shè)定時(shí)間在5～7s之間、

設(shè)想將光電傳感器位于碼垛機(jī)溜槽中部、下部或者位于碼垛機(jī)皮帶位置這三種安裝方案，均能有效在成品小袋充滿溜槽前及時(shí)停止前序皮帶運(yùn)行，但是通過理論計(jì)算與實(shí)際使用情況的檢驗(yàn)，最終確定了光電傳感器安裝于全自動(dòng)碼垛機(jī)皮帶位置的方案。

圖1 光電傳感器安裝示意圖

此方案長(zhǎng)于其他方案的優(yōu)勢(shì)在于：

1）設(shè)定延遲時(shí)間可以縮短至剛好滿足堿袋通過光電傳感器所用時(shí)間，當(dāng)全自動(dòng)碼垛機(jī)事故停車后，溜槽處成品小袋堆積袋數(shù)較少、堆積長(zhǎng)度小，為工人處理事故時(shí)提供便利，提高了勞動(dòng)效率，同時(shí)降低了爬升溜槽高度太高所帶來的安全隱患。

2）因我公司全自動(dòng)碼垛機(jī)溜槽使用的襯板為超高分子量聚乙烯板，這種襯板在冬季天氣較冷時(shí)，光滑性能就會(huì)有所下降，致使成品小袋自溜槽下落的緩沖力量有所降低，達(dá)不到碼垛機(jī)皮帶就已經(jīng)停止導(dǎo)致成品小袋保持一袋或兩袋長(zhǎng)期停留在溜槽末端，此方案不會(huì)因?yàn)榱锊勰┒朔e累堿袋而效果有所改變。

4 效益分析

表1 項(xiàng)目實(shí)施前與實(shí)施后破袋率對(duì)比表

每年降低破袋噸數(shù)：700 000t×（0.001 633 8－0.000 967）＝466.76t

每年節(jié)省二次包裝袋費(fèi)用：466.76×25×1.2元＝14 002.8元（以輕質(zhì)純堿計(jì)，每噸堿25袋，每條袋子費(fèi)用1.2元）

每年節(jié)省破袋后售堿與成品堿差價(jià)損失：466.76×400元＝186 704元（自我公司銷售統(tǒng)計(jì)情況，破袋后形成的回收堿、落地堿、垃圾堿與成品堿差價(jià)約為400元）

年效益合計(jì)約為：186 704＋14 002.8≈20萬元（此效益計(jì)算不包含二次包裝所消耗人工費(fèi)用，二次包裝所用線耗、電耗、設(shè)備損耗等）

［1］ 袁希光.傳感器技術(shù)手冊(cè)［M］.北京：國防工業(yè)出版社，1986

［2］ 余瑞芬.傳感器原理［M］.北京：航空工業(yè)出版社，1995