探究造纸机的开关构建运用

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1造纸机常用接近开关介绍

本公司的造纸机由芬兰Metso制造，1995年投运，车速1000米/分钟的高速纸机。该纸机自动化程度较高，从流浆箱到卷取配备了较多的接近开关参与控制。常用的有电感式接近开关和镜反射光电型接近开关。电感式接近开关由三大部分组成:振荡器、开关电路及放大输出电路。振荡器产生一个交变磁场，当金属目标接近这一磁场，并达到感应距离时，在金属目标内产生涡流，从而导致振荡衰减，以至停振。振荡器振荡及停振的变化被后级放大电路处理并转换成开关信号，触发驱动控制器件，从而达到非接触式之检测目的。镜反射式光电开关的发射器与接收器集于一体，光电开关的发射管将由振荡回路产生的调制电脉冲转换为光信号射出，经过反射镜反射回接收器。被反射回来的光脉冲进入接收管并在接收电路中将光脉冲解调为电脉冲信号，再经放大器放大和同步选通整形。当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。θ是指向角，光电开关可动作的角度范围。若过小，调整光轴较困难;过大，则容易受干扰。

2应用实例和维护经验

本公司的纸机湿部和压榨部有较多的接近开关用于检测辊子、保护装置位置，联锁辊子的加载，控制成型辊、回转辊的提升等等。接近开关现场使用的环境潮湿、脏，因此故障不断。在有数据可查的2008年至2011年，因为网部和压榨部接近开关的损坏造成纸机时间损失平均每年6．5次8．5小时，这还不包含计划停机开机由于接近开关的原因而损失的时间。如果采用定期更换的预防方法，就会增加费用。2011年底我们通过Re－think项目就接近·39·开关的使用和维护与生产部门一起找到了一些解决方法，效果显著，2012年全年仅有一次共30分钟的时间损失。网部驱动辊、回转辊的提升接近开关主要功能:顶网驱动辊、回转辊的提升前螺栓拆除检测，提升位置检测，连锁气动马达的开停。只有在固定螺栓拆除后才能提升，提升到位后自动停止。分析:顶网驱动辊、回转辊的提升大约60天需要提升以更换织物，使用次数较少，由自动改为手动控制不会给操作工增加太多的工作量。措施:拆除接近开关，DCS程序中取消联锁，控制开关由“0，1”开关改为自复位开关，更改换网工作指导书，明确必须在所有固定螺栓拆除后方可提升，同时观察提升高度及时手动停止。

引纸水针的位置检测接近开关，功能:检测TS侧停止位，引纸位和DS侧停止位，联锁气动马达的开停，引纸时控制纸幅的宽度，移动到两侧时自动停止。分析:引纸位接近开关在引纸时定位，帮助操作工引纸，取消会增加工作量，因为引纸较为频繁。当纸拓宽到传动侧接近开关时自动停止，维修时移到操作侧的接近开关时气动马达自动停止。措施:保留引纸位的取消两侧停止位接近开关，更改软件，加强两侧的机械限位保护。即使当水针移到两侧时未及时松开按钮，气动马达的力也不会对机械部件造成损坏。中间位选用一体型的IFMII5676电感式接近开关。因为接近开关运行环境恶劣，纸浆和水可直接溅到接近开关上，虽然选用了IP67防护等级的进口品牌，但仍然不能保证较长的使用寿命，建议有安装条件的话增加防护罩。顶网和低网跑偏检测接近开关功能:顶网和底网跑偏检测联锁上浆泵，网部停运，保护织物和设备。分析:多年来纠偏装置运行良好，网运行平稳，未有实际网跑偏现象，但因接近开关坏或误检测而影响纸机运行的时间多次发生，还有一次跑偏报警联锁装置割破底网。事实上当网以1000米/分钟的速度高速运转时发生跑偏，立即自动停车到停止也需要5分钟时间，以这样的方式保护下来的织物已无再利用的价值。措施:拆除接近开关及安装支架，加强纠偏装置的预防性维护以保证其工作性能。

3压榨部接近开关

功能:检测引纸辊的三个位置:维修位、脱开位、运行位。维修时棍子必须在维修位置才能拆卸，引纸合辊时与维修位联锁，以保证设备和人身的安全。四辊三压区以及四压必须在辊子闭合，检测到两侧均到位后才能运行，进而对可控中高辊进行加载，运行中一旦有一侧信号丢失，压区自动打开，引纸辊抬起以保护织物。分析:接近开关工作环境较网部稍好，但仍在高度潮湿、脏的环境中。选用的IFM分体电感式接近开关的型号为II5448，检测距离10mm，防护等级IP67。以往的损坏现象表现为三种:有铁片感应时无信号、无铁片感应时有信号、感应距离大大变小。记录的使用时间没有规律性，普遍较短。进一步分析发现损坏是因为电缆接插头进水、安装时距离过大造成。这些接近开关的作用是检测辊子位置，联锁下一步动作或控制，保护设备和人身安全，故不能取消接近开关。措施:更换时控制接近开关感应头和感应片的距离为2～3mm，接近开关的感应距离会随使用时间、感应头脏等影响而变小。注意电缆头的密封，建议在手拧紧以后再用扳手紧半圈以保证里面的防水密封压紧起到防水作用。停机时对感应头清洁，用铁片进行感应距离和功能测试，发现问题及时更换并做好记录，积累每个特定区域接近开关的使用寿命，为以后的定期更换提供依据。干燥部接近开关，功能:选用SICKWL45－P260镜反射光电型接近开关检测纸幅，断纸后及时吹断，避免纸幅在烘缸处堆积，保护织物。

常见故障为断纸时未及时切断或误切断。断纸时未及时切断后果较严重，损纸会堆集挤压干网，干网被挤出洞而缩短使用寿命，严重时干网跑偏挤压在烘缸轴承座上，需要几个小时才能清理出来。分析:此镜反射光电型接近开关通过发射管发射可见红光，无遮挡物时光线由反射镜面返回到接受管，电子回路产生开关信号。对遮挡物的要求不高，气罩内水汽，灰尘等均有可能遮挡和减弱返回光线，造成接近开关误动作。软件控制中当接受到光电管导通(无遮挡物，亮通)信号延时3秒触发纸幅吹断回路工作。实际工作时，信号接收，软件运行，继电器吸合，电磁阀动作等需要的时间，往往超过4秒的时间，而这短短4秒的时间有时因为断纸位置的特殊性而造成大量堆纸或绕在烘缸上。软件中3秒的延时是防止误吹断而设的等待确认时间。误吹断信号是由纸幅的抖动、光电开关瞬时故障产生。光线回路中水汽和灰尘的遮挡则会产生相反的结果，该吹断的时候不吹，或者等到其他光电管检测到断纸才吹断。措施:取消软件中的3秒延时，光电管动作立即吹断纸幅，有效减少整个纸幅的量。在12#烘缸(单挂，纸幅吹断后能掉向地面)处增加一处纸幅吹断装置，减少单处纸幅的堆积量。加大光电开关的指向角(光线回路与纸幅的夹角，调整遮挡点(光线在纸幅上的照射点)至纸幅中间位，消除因纸幅的抖动而产生的误信号。气罩上的窗口采用双层真空玻璃，光电管、镜面反射板、真空玻璃保持清洁，真空玻璃内一旦有水汽表明已失去真空度，要及时更换。这些措施很好地保证了光线回路的畅通，能正确及时吹断纸幅。2007年～2009年底记录表明干燥部干网的总使用量24条/年，2010年初通过调整，加大维护力度，干网使用量降为16条，2011年为12条，2012年为14条，效果明显。

4结语

接近开关在现代控制系统中的应用越来越广泛，一方面解放了人力，减轻了劳动负荷;但另一方面用的越多，带来的故障点也越多，合理使用尤为重要。选型固然重要，但更重要的是根据实际使用的情况，找出问题根本所在，从而进一步的选型、选品牌、加强维护，使接近开关真正发挥应有的功能。

作者：张正刚 单位：苏州紫兴纸业有限公司