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智能传感器在全自动毛豆清洗机中的实时监控应用

2025-09-22

在全自动毛豆清洗机的智能化升级中,智能传感器是实现“实时感知、动态调节、精准管控”的核心硬件,其通过对清洗流程中关键参数(如物料状态、清洗效果、设备运行状态、环境安全等)的实时采集与反馈,解决传统清洗机“依赖人工巡检、参数滞后调节、品质稳定性差”的痛点,同时为设备高效运行与维护提供数据支撑。结合毛豆 “带荚、易破损、杂质类型复杂(泥沙、断枝、虫卵等)”的特性,智能传感器的应用需聚焦清洗全流程的核心环节,实现从“被动运维”到“主动管控”的转变。

一、针对“物料输送与分配”的实时监控:保障进料稳定与均匀

毛豆清洗的先要前提是确保待清洗物料均匀进入清洗模块,避免因进料堆积导致清洗不充分,或因进料不足造成全自动毛豆清洗机空转浪费能耗。智能传感器通过实时监控物料输送状态,为输送模块的动态调节提供依据:

漫反射光电传感器:安装于上料模块的料斗出口、输送带中段及清洗模块入口处,通过检测毛豆对光线的反射信号,实时判断物料是否存在“搭桥堵塞”“输送带跑偏”“局部堆积”等问题,例如,当料斗内毛豆因湿度大发生“搭桥”(物料悬空堵塞出口)时,料斗出口的光电传感器持续未检测到物料通过,会立即向PLC控制系统发送信号,触发料斗振动装置加大振幅,同时降低输送带速度,直至物料顺畅下落;若输送带中段因毛豆堆积导致厚度超标,中段的光电传感器会反馈“物料过厚” 信号,控制系统随即启动拨料辊加速运转,将堆积的毛豆分散均匀,避免进入清洗模块时因物料重叠导致清洗死角。

重量传感器(压力式):安装于输送带下方的支撑辊处,通过实时采集输送带单位长度的物料重量,计算瞬时进料量。当进料量突然超出设备额定处理负荷(如前序上料环节出现“爆仓”),重量传感器会实时反馈“过载”信号,控制系统立即降低上料速度,同时提升清洗模块的水流压力与毛刷转速,匹配物料处理量;若进料量持续过低(如原料临时断供),传感器则触发设备进入“低负荷模式”,自动关闭部分喷淋管与气泡发生器,减少能耗浪费,实现“按需运行”。

二、针对“清洗核心流程”的实时监控:确保清洗效果与品质稳定

清洗效果是全自动毛豆清洗机的核心指标,直接影响最终产品的品相(如豆荚洁净度)、安全性(如农残、杂质残留)与储存性。智能传感器通过对清洗过程中关键参数的实时监控,动态优化清洗策略,避免 “过度清洗导致豆荚破损”或“清洗不足导致杂质残留”:

浊度传感器:安装于预冲洗模块的污水排放口与主清洗模块的水箱循环管路中,通过检测水体中悬浮颗粒(泥沙、杂质等)的含量,实时判断清洗水的污染程度。在预冲洗环节,若传感器检测到污水浊度超过设定阈值(如150 NTU,对应大量泥沙残留),会立即触发排污阀自动开启,排出污水并补充清水,同时延长预冲洗时间,避免高浊度污水进入主清洗模块影响清洗效果;在主清洗模块的循环水路中,浊度传感器实时监控循环水洁净度,当浊度升高至临界值时,控制系统会自动启动水路模块的过滤器反冲洗功能,或提示操作人员更换过滤芯,确保循环水始终维持在适宜的清洗洁净度,减少清水消耗量的同时,保障清洗效果稳定。

超声波传感器:安装于主清洗模块的毛刷辊两侧与气泡发生器上方,通过发射超声波信号检测毛豆与清洗部件的相对位置及豆荚完整性。一方面,传感器可实时监测毛刷辊与毛豆的接触压力 —— 当毛豆批次中豆荚成熟度高、表皮较脆时,超声波信号反馈“接触压力过大”,控制系统会自动降低毛刷辊转速,同时调小气泡发生器的气量,避免豆荚被毛刷划伤或因气泡剧烈翻滚导致破裂;另一方面,传感器可通过检测豆荚的回声信号判断是否存在“未充分清洗的死角”,例如当部分毛豆因堆叠未接触到毛刷与水流时,传感器会反馈“物料分布不均”信号,触发输送带小幅反向运转,带动毛豆重新翻滚,确保每个豆荚都能被有效清洗。

近红外(NIR)传感器:安装于主清洗模块出口与脱水模块入口之间,通过分析毛豆表面的近红外光谱,实时检测豆荚表面的农残残留量与水分附着度。针对农残检测,传感器会预设安全阈值(如符合国标GB 2763的农残限量),若检测到某批次毛豆农残超标,会立即触发分拣模块的气动阀门,将不合格毛豆剔除至废料通道,同时向控制系统反馈“需加强清洗”信号,自动提升主清洗模块的喷淋压力与清洗时间,直至后续检测达标;针对水分附着度检测,传感器可实时反馈脱水模块的处理效果,若检测到毛豆表面水分含量过高(如超过15%,易导致储存时霉变),会触发脱水模块的离心转速提升或气流风干装置延长工作时间,确保清洗后毛豆的水分含量控制在安全范围内。

三、针对“设备运行状态”的实时监控:实现故障预警与高效维护

全自动毛豆清洗机的连续运行依赖各部件(如电机、毛刷辊、水泵等)的稳定工作,智能传感器通过对设备关键部件运行参数的实时监控,提前预警故障隐患,避免因部件突发损坏导致生产线停机,同时为精准维护提供依据:

振动传感器:安装于动力模块的电机、减速器及主清洗模块的毛刷辊轴承处,通过检测设备运行时的振动频率与振幅,判断部件是否存在“磨损加剧”“偏心运转”“松动”等问题,例如,当毛刷辊轴承因长期使用出现磨损时,振动传感器会检测到振动频率异常升高(超出正常范围20%以上),此时传感器会向控制系统发送“轴承磨损预警”信号,在设备触摸屏上提示“需在24小时内更换毛刷辊轴承”,操作人员可利用生产间隙(如班次交接时)进行更换,避免轴承彻底损坏导致毛刷辊卡死,造成生产线长时间停机;若电机因电压不稳出现异常振动,传感器则会立即触发设备停机保护,同时记录故障数据,便于维修人员快速定位问题。

温度传感器:与振动传感器配套使用,安装于电机外壳、减速器油箱及水泵泵体处,通过实时监测部件温度变化,预警“过载运行”“润滑不足”等故障,例如,当清洗机因进料量持续过载导致电机长时间高负荷运转时,电机外壳温度会逐渐升高,若温度传感器检测到温度超过85℃(电机安全工作温度上限),会立即反馈信号,控制系统先降低电机转速、减少负荷,若温度仍持续上升,则触发停机保护,避免电机烧毁;针对减速器,温度传感器可监测润滑油温度,当温度异常升高时,提示操作人员检查润滑油液位或更换润滑油,防止因润滑不足导致齿轮磨损加剧。

霍尔传感器:安装于输送带、毛刷辊、脱水筒的驱动轴处,通过检测轴的转速与转向,实时监控传动部件的运行状态,例如,当输送带因皮带打滑导致转速下降(低于设定值10%),霍尔传感器会立即反馈“转速异常 信号,控制系统会自动调紧输送带张紧装置,若打滑问题未解决,则提示操作人员检查皮带磨损情况;若脱水筒因杂质缠绕(如毛豆藤蔓缠绕轴体)导致转速骤降,传感器会触发脱水模块停机,同时打开筒壁侧盖,方便操作人员清理缠绕物,避免因强行运转导致轴体变形。

四、针对“食品安全生产”的实时监控:筑牢卫生与合规防线

毛豆作为直接入口的食材(或食品加工原料),其清洗过程需符合食品安全生产规范(如GB 14881《食品生产通用卫生规范》),智能传感器通过对清洗环境与关键卫生指标的实时监控,确保生产过程合规,避免因卫生问题导致产品质量风险:

液位传感器:安装于主清洗模块的水箱与消毒模块(若配备)的药剂箱内,实时监控清洗水与消毒药剂的液位。当水箱水位低于安全线时,传感器会自动触发进水阀开启,补充清水,避免因缺水导致清洗部件空转磨损;针对消毒模块,液位传感器可实时监测消毒药剂(如食品级次氯酸溶液)的剩余量,当药剂不足时,立即提示操作人员补充,确保每批次毛豆都能经过规范的消毒流程,避免因药剂缺失导致微生物残留超标。

湿度与温度传感器(环境型):安装于全自动毛豆清洗机所在车间的天花板及设备周边,实时监测生产环境的温湿度。由于毛豆清洗后若处于高温高湿环境(如温度>30℃、湿度>80%),易滋生细菌,传感器会将环境数据实时传输至控制系统,若检测到温湿度超标,会触发车间通风系统与除湿设备启动,同时提示操作人员加快清洗后毛豆的转运速度,避免产品在车间内长时间停留导致品质下降;此外,环境传感器数据还可自动记录并生成报表,便于企业应对食品安全监管部门的合规检查。

五、传感器数据的联动与应用:构建智能化管控闭环

智能传感器的价值不仅在于单一参数的监测,更在于通过数据联动形成“感知-分析-调节-反馈”的闭环管控,例如,上料模块的重量传感器检测到“进料量骤增”,会同步向预冲洗模块(浊度传感器提前预警“污水浊度可能升高”)、主清洗模块(超声波传感器准备调节毛刷转速与气泡量)、脱水模块(近红外传感器加强水分检测)发送联动信号,各模块根据物料变化同步调整参数,实现全流程的动态适配;同时,所有传感器采集的数据会实时上传至设备的本地控制系统或工厂 MES 系统,通过数据可视化界面展示清洗机的实时运行状态(如进料量、清洗水浊度、电机温度、产品合格率等),管理人员可远程查看生产数据,追溯每批次毛豆的清洗参数与品质检测结果,为生产工艺优化(如根据不同季节毛豆的杂质特点调整清洗策略)提供数据支撑。

智能传感器在全自动毛豆清洗机中的应用,覆盖了从“物料进入”到“成品输出”的全流程,既解决了传统设备“凭经验操作”的弊端,提升了清洗品质的稳定性与一致性,又通过对设备状态的实时预警与故障预判,降低了停机风险,同时为食品安全生产提供了可追溯的合规依据,是推动毛豆清洗设备从“机械化”向“智能化”升级的核心技术支撑。

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