光電傳感器在純堿輸送系統中的應用

楊 多，張真真

（唐山三友集團化工股份有限公司，河北 唐山 063305）

唐山三友化工股份有限公司成品小袋產品全部采用全自動碼垛機碼垛，公司年生產純堿220萬t，每年成品小袋包裝量約為70萬t。隨著各項擴建、擴容等技改項目的落實，產量逐年提高，對包裝工序速度、連續性等的要求愈來愈苛刻，破袋率系數明顯升高。經過成品小袋輸送系統中各環節破袋數量對比，碼垛機故障導致進口溜槽破袋是首要原因，解決此位置造成的破袋勢在必行。

1 光電傳感器概述

目前，市場上常用的紅外線光電傳感器，是利用物體對近紅外線光束的反射原理，由同步回路感應反射回來的光，據其強弱來檢測物體的存在與否，光電傳感器首先發出紅外線光束到達或透過目標物體，物體或鏡面對紅外線光束進行反射，光電傳感器接收反射回來的光束，根據光束的強弱判斷物體的存在。紅外光電開關的種類很多，有鏡反射式、漫反射式、槽式、對射式和光纖式等，常見的紅外線光電傳感器有對射式和反射式兩種，反射式光電開關是利用物體對光電開關發射出的紅外線反射回去，由光電開關接收，從而判斷是否有物體存在。如有物體存在，光電開關接收到紅外線，其觸點動作，否則其觸點復位。對射式光電開關是由分離的發射器和接收器組成。當無遮擋物時，接收器接收到發射器發出的紅外線，其觸點動作；當有物體擋住時，接收器便接收不到紅外線，其觸點復位。

2 光點傳感器的選用

不同的應用場合使用不同的紅外線光電開關，根據我們實際使用情況，我們要求利用光電傳感器檢測碼垛機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。同時還需考慮生產廠家的因素，即使是同一型號的產品價格也存在差異，差別主要是其內部元器件的質量。因此，我們在購買時需要廠家有明確的使用期限質量保證。其次光電傳感器選型要知道一些要素，主要有以下幾個方面：

1）被測物到光電傳感器的距離；

2）被測物運動的距離，即量程，注意與第1條略有區別；

3）與被測物之間的高度差，實際需要實現的分辨率；

4）被測物表面是否光滑、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 實施方案

全自動碼垛機因物料高度不斷變化容易出現過載停車行為，同時全自動碼垛機因光電故障等問題，導致碼垛機事故停車，人為操作的不定性因素導致前序運輸設備不能及時停止運行，隨著成品小袋在溜槽處的積累，因磕、碰、掛、掉、勾等因素，在極短的時間內，就會造成大量破袋，由此設想既然全自動碼垛機不能與前序皮帶機連鎖，如果在溜槽處增設光電傳感器，利用光電傳感器的延時、聯鎖功能，使溜槽處成品小袋停留有效時間段后，前序運輸設備自動連鎖停止運行，解決了碼垛機溜槽堵袋積累過多導致的一系列問題。

首先，光電傳感器的安裝及延遲時間設定需滿足以下要求：

輸出皮帶運轉速度×傳感器設定的延遲時間－（堆積袋數－1）×兩個成品小袋間距＝成品小袋在溜槽的堆積長度，其中輸出皮帶速度、兩個成品小袋間距是固定不變的，光電傳感器設定的延遲時間是需要理論計算與實際摸索制定的，光電傳感器設定的延遲時間必須大于碼垛機皮帶運轉速度×袋長，否則連鎖停車難以實行，成品小袋在溜槽的堆積長度必須小于現有溜槽長度，否則方案實施后，溜槽堵袋后依然會發生掉袋現象，問題解決不完善。其中我公司五臺全自動碼垛機因各自溜槽長度不一致，設定時間在5～7s之間、

設想將光電傳感器位于碼垛機溜槽中部、下部或者位于碼垛機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停止前序皮帶運行，但是通過理論計算與實際使用情況的檢驗，最終確定了光電傳感器安裝于全自動碼垛機皮帶位置的方案。

圖1 光電傳感器安裝示意圖

此方案長于其他方案的優勢在于：

1）設定延遲時間可以縮短至剛好滿足堿袋通過光電傳感器所用時間，當全自動碼垛機事故停車后，溜槽處成品小袋堆積袋數較少、堆積長度小，為工人處理事故時提供便利，提高了勞動效率，同時降低了爬升溜槽高度太高所帶來的安全隱患。

2）因我公司全自動碼垛機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，光滑性能就會有所下降，致使成品小袋自溜槽下落的緩沖力量有所降低，達不到碼垛機皮帶就已經停止導致成品小袋保持一袋或兩袋長期停留在溜槽末端，此方案不會因為溜槽末端積累堿袋而效果有所改變。

4 效益分析

表1 項目實施前與實施后破袋率對比表

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

每年節省二次包裝袋費用：466.76×25×1.2元＝14 002.8元（以輕質純堿計，每噸堿25袋，每條袋子費用1.2元）

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

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

［1］ 袁希光.傳感器技術手冊［M］.北京：國防工業出版社，1986

［2］ 余瑞芬.傳感器原理［M］.北京：航空工業出版社，1995