光电传感器在纯碱输送系统中的应用

杨 多，张真真

（唐山三友集团化工股份有限公司，河北 唐山 063305）

唐山三友化工股份有限公司成品小袋产品全部采用全自动码垛机码垛，公司年生产纯碱220万t，每年成品小袋包装量约为70万t。随着各项扩建、扩容等技改项目的落实，产量逐年提高，对包装工序速度、连续性等的要求愈来愈苛刻，破袋率系数明显升高。经过成品小袋输送系统中各环节破袋数量对比，码垛机故障导致进口溜槽破袋是首要原因，解决此位置造成的破袋势在必行。

1 光电传感器概述

目前，市场上常用的红外线光电传感器，是利用物体对近红外线光束的反射原理，由同步回路感应反射回来的光，据其强弱来检测物体的存在与否，光电传感器首先发出红外线光束到达或透过目标物体，物体或镜面对红外线光束进行反射，光电传感器接收反射回来的光束，根据光束的强弱判断物体的存在。红外光电开关的种类很多，有镜反射式、漫反射式、槽式、对射式和光纤式等，常见的红外线光电传感器有对射式和反射式两种，反射式光电开关是利用物体对光电开关发射出的红外线反射回去，由光电开关接收，从而判断是否有物体存在。如有物体存在，光电开关接收到红外线，其触点动作，否则其触点复位。对射式光电开关是由分离的发射器和接收器组成。当无遮挡物时，接收器接收到发射器发出的红外线，其触点动作；当有物体挡住时，接收器便接收不到红外线，其触点复位。

2 光点传感器的选用

不同的应用场合使用不同的红外线光电开关，根据我们实际使用情况，我们要求利用光电传感器检测码垛机溜槽处是否有碱袋上期停留，所以我们选用反射式光电传感器。同时还需考虑生产厂家的因素，即使是同一型号的产品价格也存在差异，差别主要是其内部元器件的质量。因此，我们在购买时需要厂家有明确的使用期限质量保证。其次光电传感器选型要知道一些要素，主要有以下几个方面：

1）被测物到光电传感器的距离；

2）被测物运动的距离，即量程，注意与第1条略有区别；

3）与被测物之间的高度差，实际需要实现的分辨率；

4）被测物表面是否光滑、反光、吸光；

5）安装方式、外形尺寸、特殊要求（如防爆、防油、防尘等等）。

3 实施方案

全自动码垛机因物料高度不断变化容易出现过载停车行为，同时全自动码垛机因光电故障等问题，导致码垛机事故停车，人为操作的不定性因素导致前序运输设备不能及时停止运行，随着成品小袋在溜槽处的积累，因磕、碰、挂、掉、勾等因素，在极短的时间内，就会造成大量破袋，由此设想既然全自动码垛机不能与前序皮带机连锁，如果在溜槽处增设光电传感器，利用光电传感器的延时、联锁功能，使溜槽处成品小袋停留有效时间段后，前序运输设备自动连锁停止运行，解决了码垛机溜槽堵袋积累过多导致的一系列问题。

首先，光电传感器的安装及延迟时间设定需满足以下要求：

输出皮带运转速度×传感器设定的延迟时间－（堆积袋数－1）×两个成品小袋间距＝成品小袋在溜槽的堆积长度，其中输出皮带速度、两个成品小袋间距是固定不变的，光电传感器设定的延迟时间是需要理论计算与实际摸索制定的，光电传感器设定的延迟时间必须大于码垛机皮带运转速度×袋长，否则连锁停车难以实行，成品小袋在溜槽的堆积长度必须小于现有溜槽长度，否则方案实施后，溜槽堵袋后依然会发生掉袋现象，问题解决不完善。其中我公司五台全自动码垛机因各自溜槽长度不一致，设定时间在5～7s之间、

设想将光电传感器位于码垛机溜槽中部、下部或者位于码垛机皮带位置这三种安装方案，均能有效在成品小袋充满溜槽前及时停止前序皮带运行，但是通过理论计算与实际使用情况的检验，最终确定了光电传感器安装于全自动码垛机皮带位置的方案。

图1 光电传感器安装示意图

此方案长于其他方案的优势在于：

1）设定延迟时间可以缩短至刚好满足碱袋通过光电传感器所用时间，当全自动码垛机事故停车后，溜槽处成品小袋堆积袋数较少、堆积长度小，为工人处理事故时提供便利，提高了劳动效率，同时降低了爬升溜槽高度太高所带来的安全隐患。

2）因我公司全自动码垛机溜槽使用的衬板为超高分子量聚乙烯板，这种衬板在冬季天气较冷时，光滑性能就会有所下降，致使成品小袋自溜槽下落的缓冲力量有所降低，达不到码垛机皮带就已经停止导致成品小袋保持一袋或两袋长期停留在溜槽末端，此方案不会因为溜槽末端积累碱袋而效果有所改变。

4 效益分析

表1 项目实施前与实施后破袋率对比表

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

每年节省二次包装袋费用：466.76×25×1.2元＝14 002.8元（以轻质纯碱计，每吨碱25袋，每条袋子费用1.2元）

每年节省破袋后售碱与成品碱差价损失：466.76×400元＝186 704元（自我公司销售统计情况，破袋后形成的回收碱、落地碱、垃圾碱与成品碱差价约为400元）

年效益合计约为：186 704＋14 002.8≈20万元（此效益计算不包含二次包装所消耗人工费用，二次包装所用线耗、电耗、设备损耗等）

［1］ 袁希光.传感器技术手册［M］.北京：国防工业出版社，1986

［2］ 余瑞芬.传感器原理［M］.北京：航空工业出版社，1995