0.引言 石油鉆桿內(nèi)涂層是河北青縣華油一機(jī)圖博涂層有限公司的主營(yíng)業(yè)務(wù)。公司有一套粉末噴涂設(shè)備,在操作上和控制上都存在不足之處,主要原因是粉末設(shè)備不能精確控制停噴,往往將涂料噴到管體以外,造成涂料浪費(fèi)和環(huán)境污染。因?yàn)橥苛弦揽窟M(jìn)口,價(jià)格昂貴,并對(duì)環(huán)境有一定污染,公司欲對(duì)粉末噴涂設(shè)備光電開關(guān)傳感器進(jìn)行改造,以降本增效,降低污染。 1.原因分析 粉末涂料的噴涂程序一般如下:噴槍從鉆桿母端進(jìn)入,廢料收集小車向左運(yùn)行至設(shè)定距離,用于收集多余的粉末涂料,噴槍前進(jìn)至伸出公端外,鉆桿勻速旋轉(zhuǎn),噴粉頭開始噴粉,并由公端向母端倒退,將粉末涂料噴至高溫的鉆桿管體內(nèi)壁,當(dāng)噴槍退出母端后,涂料停止噴涂,一個(gè)循環(huán)結(jié)束。整個(gè)過程由繼電器-接觸器系統(tǒng)控制,該操作對(duì)鉆桿的擺放位置的準(zhǔn)確度要求很高。其中,廢料收集小車的作用就是收集噴到鉆桿外的多余粉末涂料,但涂料不能回收利用,只得廢棄。圖1為粉末噴涂示意圖。這套噴涂設(shè)備在實(shí)際的使用過程中,停粉操作是靠手動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。鉆桿的定位要求在噴涂前必須按照基準(zhǔn)線對(duì)正。粉末噴槍在噴涂完成后手動(dòng)停粉,由于人為控制誤差,停粉不能準(zhǔn)確控制;或者,操作人員為防止漏涂,往往推遲停粉時(shí)間,將涂料噴出鉆桿外,造成浪費(fèi)。而且,多余的涂料也會(huì)附著在鉆桿的外表面,必須清理,增加了工作量。所以在實(shí)際的生產(chǎn)中,設(shè)備的自動(dòng)化功能沒有完全實(shí)現(xiàn)。此外,粉末涂料顆粒會(huì)散布到環(huán)境中,造成安全和健康隱患。 2.改造要求 針對(duì)粉末噴涂存在的問題,決定對(duì)粉末噴涂控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。預(yù)期目標(biāo):要求盡量以較低的投入對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改造,減少粉末涂料的浪費(fèi),降低勞動(dòng)強(qiáng)度,達(dá)到降本、增效和減排的目的。技術(shù)要求:系統(tǒng)能自動(dòng)識(shí)別鉆桿母端從而精確停粉,要求停粉位置可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際任意調(diào)節(jié)。系統(tǒng)改造的關(guān)鍵就是識(shí)別控制系統(tǒng)。由于噴槍通體均為合金鋼材質(zhì),故不能采用接近開關(guān),因?yàn)榻咏_關(guān)用來區(qū)分金屬體和非金屬體,而不能區(qū)分金屬體的某一部位,所以選用光電開關(guān)作為識(shí)別控制系統(tǒng)較為合適。通常做法是采用色標(biāo)光電開關(guān),但色帶難以在高溫環(huán)境中工作,價(jià)格上也比普通光電開關(guān)高。于是決定選用普通的漫反射光電開關(guān)來實(shí)現(xiàn)色標(biāo)光電開關(guān)的功能。普通的光電開關(guān)一般用來檢測(cè)物體的有無,而該設(shè)備在工作時(shí)噴槍始終處在光電開關(guān)的檢測(cè)范圍內(nèi),無法區(qū)分鉆桿不同部位。為此,可在噴槍桿上加裝便于普通光電開關(guān)識(shí)別的耐高溫標(biāo)識(shí)物,這樣,采用普通漫反射光電開關(guān)完成改造任務(wù)是可行的,而且還降低成本,采購(gòu)便捷。 3.漫反射光電開關(guān)介紹 漫反射光電開關(guān)是一種非接觸無損傷的檢測(cè)電子開關(guān),廣泛應(yīng)用于自動(dòng)、半自動(dòng)控制系統(tǒng)中作定位換向、距離控制、轉(zhuǎn)速測(cè)試等。因具有壽命長(zhǎng)、精度高、速度快、抗干擾性好等優(yōu)點(diǎn),而應(yīng)用廣泛。漫反射光電開關(guān)的檢測(cè)頭里裝有一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)接收器,由調(diào)制脈沖發(fā)生器產(chǎn)生調(diào)制脈沖,再由紅外發(fā)射管發(fā)射出被調(diào)制的紅外脈沖。由于沒有反光板,當(dāng)被檢物體進(jìn)入設(shè)定的范圍時(shí),紅外脈沖被檢測(cè)物體反射,部分被反射的紅外脈沖被接收管接收,經(jīng)放大解調(diào)后去觸發(fā)驅(qū)動(dòng)器。分析漫反射光電開關(guān)的工作原理可知,被檢測(cè)物體表面反射率對(duì)光電開關(guān)的動(dòng)作起著關(guān)鍵的作用。但是其一般用來檢測(cè)物體是否存在。如果物體不同部位對(duì)紅外線的反射率不同,漫反射光電開關(guān)是可以識(shí)別的,于是,在一定條件下可替代色標(biāo)傳感器,但要保證顏色反差很大。利用這種特性,可以考慮在噴槍上做一個(gè)耐高溫的標(biāo)識(shí)物,其反射率與此物體的反射率有很大的差別。這樣,漫反射光電開關(guān)可以替代色標(biāo)光電開關(guān)滿足改造要求。 4.實(shí)施改造 結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,由于噴槍本體為鋼制材料,表面光亮,反射率高,根據(jù)設(shè)定噴槍停粉的位置,在噴槍上做一個(gè)反射率較噴槍其他位置低的表面(標(biāo)識(shí)面),便于光電開關(guān)識(shí)別。具體做法是:用耐高溫的黑漆涂于標(biāo)記面,這個(gè)標(biāo)記面的反射率比其他的表面低很多,因此,當(dāng)這個(gè)標(biāo)記面經(jīng)過光電開關(guān)時(shí),由于光電開關(guān)接收到的反射紅外光不足,不足以使其識(shí)別到噴槍,這時(shí)光電開關(guān)認(rèn)為物體不存在,發(fā)出控制信號(hào),從而控制電磁閥停粉。工作原理如圖2。在廢料收集小車的兩端加裝了兩個(gè)普通的漫反射光電開關(guān)(光眼1和光眼2),它們固定在小車上并與小車同步行進(jìn)。開始噴槍從鉆桿母端進(jìn)入,廢料收集小車向左運(yùn)行,一旦光眼1識(shí)別到鉆桿母端(母端表面足以被光眼1識(shí)別),便發(fā)出信號(hào)讓小車制動(dòng),噴槍前進(jìn)至伸出公端后,噴粉頭開始噴粉,并由公端向母端倒退,將粉末涂料噴至鉆桿管體內(nèi)壁進(jìn)行噴涂作業(yè),當(dāng)噴槍退至母端規(guī)定停粉位置時(shí),預(yù)先在噴槍上做的標(biāo)記面行進(jìn)到光眼2的位置,光眼2發(fā)出信號(hào)停止噴涂,一個(gè)循環(huán)結(jié)束。圖3為固定在收集小車上的光眼2對(duì)粉末噴槍的監(jiān)控。 5.改造效果 系統(tǒng)改造后,對(duì)110根鉆桿涂層跟蹤試驗(yàn),光眼識(shí)別成功率達(dá)100%。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別,自動(dòng)定位,對(duì)于鉆桿的擺放位置要求不再苛刻,即無需在噴涂操作前比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)線來對(duì)鉆桿定位;同時(shí),可以在工藝要求的位置精確停粉,既降低了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度,又減少了涂料浪費(fèi),同時(shí)又減少了環(huán)境污染。粉末噴涂系統(tǒng)實(shí)施改造后統(tǒng)計(jì)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)說明,漫反射光電開關(guān)的應(yīng)用,可節(jié)約成本,減少污染。①根據(jù)每消耗1箱粉末涂料涂敷5#鉆桿的根數(shù)(每箱涂料凈質(zhì)量25kg),對(duì)系統(tǒng)改造前后的統(tǒng)計(jì),如表1所示。 ?、?006年,本公司粉末涂層產(chǎn)品的產(chǎn)量折合成5#鉆桿的涂層為8萬(wàn)m,5#鉆桿的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為9.65m,粉末涂料單價(jià)為200元/kg,再結(jié)合表1估算年節(jié)約涂料成本量如式(1)所示。 80000÷9165×0.0305×200=5萬(wàn)元。式(1) 由漫反射光電開關(guān)對(duì)粉末噴涂系統(tǒng)的改造可知,在連續(xù)的被測(cè)物體上制作反射率與此物體反射率有較大的差距的標(biāo)識(shí),可以起到識(shí)別物體不同部位的作用,尤其是在某些惡劣環(huán)境下,色標(biāo)傳感器不能正常工作,漫反射光電開關(guān)可以取代色標(biāo)傳感器滿足工藝要求。 此文章來源于:http://www.cbee.cn/info/detail/0-81051.html |