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應(yīng)用設(shè)計(jì)

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熱輥校溫原理及其故障分析與對(duì)策

熱輥校溫原理及其故障分析與對(duì)策

      在滌綸長(zhǎng)絲生產(chǎn)工藝中,熱輥起著對(duì)絲束進(jìn)行牽伸和熱定型的作用,其表面溫度的高低,直接影響產(chǎn)品質(zhì)量,因此,必須控制熱輥溫度的精度。在熱輥溫度控制系統(tǒng)中,熱輥表面溫度經(jīng)PT100電阻檢測(cè)后,送入特殊的溫度變送器(由定子與轉(zhuǎn)子兩部分組成)中,將轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)后通過(guò)溫度控制器,調(diào)節(jié)熱輥加熱器的輸出,達(dá)到控制熱輥溫度的目的。所以對(duì)于一個(gè)新熱輥或新的溫度變送器(轉(zhuǎn)子部分或定子部分或者兩者同時(shí)更換),由于其特殊的結(jié)構(gòu),在使用之前必須進(jìn)行多次校溫測(cè)試,以便將熱輥的表面溫度、溫度變送器的校驗(yàn)值、溫度控制器的顯示值三者統(tǒng)一,否則就會(huì)造成熱輥表面實(shí)際溫度值與溫度控制器的顯示值存在差異,不利于工藝條件的準(zhǔn)確控制;另外,對(duì)于某些投入運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的在線熱輥由于受到熱輥本身的高溫、振動(dòng)、環(huán)境等原因普遍出現(xiàn)熱輥表面實(shí)際溫度值與溫度控制器的顯示值有差異,有時(shí)最高達(dá)16℃,影響產(chǎn)品的質(zhì)量,這種現(xiàn)象主要是由于溫度變送器的校驗(yàn)值出現(xiàn)“漂移”所致,解決的辦法是對(duì)該熱輥進(jìn)行重新校溫,將校驗(yàn)值重新校到標(biāo)準(zhǔn)值即可重新投入運(yùn)行。下面就熱輥的工作原理以及校溫當(dāng)中出現(xiàn)的一些故障進(jìn)行分析和判斷,并提出一些處理方法。


      1校溫工作原理
      1.1系統(tǒng)的硬件組成

      溫度控制系統(tǒng)示意圖見(jiàn)圖1。由圖1可知,其中感應(yīng)加熱線圈是利用高頻感應(yīng)原理對(duì)熱輥表面進(jìn)行加熱,整個(gè)熱輥由4個(gè)獨(dú)立的加熱線圈組成,由熱輥加熱變頻器單獨(dú)控制4個(gè)加熱區(qū)的加熱(在校溫當(dāng)中使用外置的遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀對(duì)熱輥表面6點(diǎn)溫度進(jìn)行實(shí)際測(cè)試,其中第1點(diǎn)為1區(qū)實(shí)際溫度,第2、3點(diǎn)的實(shí)際溫度的平均值作為第2區(qū)實(shí)際溫度值,第4、5點(diǎn)的實(shí)際溫度的平均值作為第3區(qū)實(shí)際溫度值,第6點(diǎn)為4區(qū)實(shí)際溫度值),PT100鉑電阻直接與熱輥表面接觸進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度檢測(cè),另外4個(gè)加熱線圈表面有4個(gè)熱電偶組成過(guò)熱保護(hù)電路對(duì)加熱線圈進(jìn)行保護(hù)。

圖1 溫度加熱控制系統(tǒng)

      1.2校溫工作原理
      溫度信號(hào)流程框圖見(jiàn)圖2。由圖2可知,PT100鉑電阻將被測(cè)熱輥表面的溫度信號(hào)經(jīng)溫度變送器內(nèi)置的微處理器處理后以4-20mA的直流信號(hào)輸出,由溫度控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)LED顯示的同時(shí)與內(nèi)部溫度設(shè)定值進(jìn)行比較、判斷、PID運(yùn)算等處理,如果低于設(shè)定值,則將運(yùn)算結(jié)果輸出給熱輥?zhàn)冾l器,控制熱輥?zhàn)冾l器繼續(xù)以最大輸出設(shè)定功率進(jìn)行加熱,當(dāng)PT100檢測(cè)到的表面溫度值高于設(shè)定值20/P=4℃(一般設(shè)P為5)時(shí)加熱變頻器輸出為0,當(dāng)檢測(cè)到的表面溫度值低于設(shè)定值100/P=20℃時(shí)又會(huì)以最大設(shè)定輸出功率進(jìn)行加熱,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的調(diào)節(jié)后穩(wěn)定在某一個(gè)溫度值,此時(shí)使用外置的遠(yuǎn)紅測(cè)溫儀對(duì)各加熱區(qū)進(jìn)行熱輥表面實(shí)際溫度測(cè)試,如果發(fā)現(xiàn)與溫度控制器所顯示的各區(qū)溫度值不同,則須校正溫度變送器內(nèi)部預(yù)存的校驗(yàn)值,通過(guò)將紅外測(cè)溫儀所測(cè)實(shí)際表面溫度值手動(dòng)輸入溫度控制器相應(yīng)參數(shù)中,溫度控制器內(nèi)部將輸入值與設(shè)定值再進(jìn)行比較處理后,如果小于設(shè)定值,則加熱變頻器重新開始加熱,直到PT100檢測(cè)的溫度值與溫度控制器的顯示值相同,此時(shí)再使用紅外測(cè)溫儀測(cè)試熱輥表面溫度值與溫控器顯示溫度相比較,如果仍然不相同,則再一次將最新熱輥表面實(shí)際溫度值手動(dòng)輸入溫度控制器中,待系統(tǒng)重新達(dá)到一個(gè)新的平衡,如此反復(fù)多次,直到遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀所測(cè)溫度實(shí)際值與溫度控制器顯示值一致為止,然后在溫度控制器上將此時(shí)系統(tǒng)準(zhǔn)確的校驗(yàn)值發(fā)送給溫度變送器進(jìn)行存儲(chǔ),至此整個(gè)校溫工作基本結(jié)束,此時(shí)溫度控制器顯示值、溫度變送器校驗(yàn)值、紅外儀測(cè)溫儀實(shí)測(cè)值三者已經(jīng)一致,誤差不超過(guò)±1℃,然后再重新加熱,待達(dá)到穩(wěn)定平衡后,實(shí)際驗(yàn)證一下該熱輥在投入使用后熱輥表面溫度值是否真實(shí)可靠(與紅外測(cè)溫儀實(shí)測(cè)值比較)。

圖2 溫度信號(hào)流程
     2 校溫過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題與對(duì)策
     2. 1校溫過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題
     在實(shí)際校溫過(guò)程中發(fā)現(xiàn)熱輥(校準(zhǔn)溫度一般設(shè)定為200℃)在校溫一段時(shí)間后,出現(xiàn)自動(dòng)停止加熱并跳閘的情況,遇到這種情況,根據(jù)跳閘后的故障顯示為加熱線圈超溫,其原因有以下幾點(diǎn):
      (1) 加熱線圈表面實(shí)際溫度確實(shí)因過(guò)高經(jīng)熱偶檢測(cè)單元檢測(cè)到后而導(dǎo)致保護(hù)單元?jiǎng)幼鳎?
      (2) 溫控中校溫參數(shù)設(shè)置不當(dāng)。
      因?yàn)楦鼡Q熱偶檢測(cè)保護(hù)單元后,開機(jī)后依然出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象,但因無(wú)法實(shí)際測(cè)量加熱線圈表面的實(shí)際溫度而無(wú)法確定故障原因是否確因加熱線圈表面實(shí)際溫度超溫而跳閘,因?yàn)橄到y(tǒng)顯示的跳閘原因是在加熱變頻器斷電后顯示出來(lái)的,而加熱變頻器斷電系統(tǒng)也可顯示此故障,所以首先確定是否是因校溫參數(shù)設(shè)置不當(dāng)而引起,現(xiàn)將溫控器中的報(bào)警幅值由原來(lái)的5增加到15,開機(jī)加熱后約38min依然自動(dòng)停止加熱并且跳閘,此時(shí)使用遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀測(cè)的熱輥表面測(cè)溫點(diǎn)4的實(shí)際表面溫度值為207.6℃,改變前后的測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表1-3。

      由表1-3可知,根據(jù)這三次測(cè)量結(jié)果來(lái)分析其跳閘原因似乎跟溫度控制器溫度設(shè)定值設(shè)置不當(dāng)有關(guān),降低該設(shè)定值180℃后便解決了系統(tǒng)跳閘等問(wèn)題,但經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)多次仔細(xì)觀察跳閘過(guò)程所發(fā)生的現(xiàn)象,結(jié)合該熱輥的實(shí)際使用情況后分析認(rèn)為事實(shí)并非如此,原因有:
      (1) 使用完全相同的校溫參數(shù)(校溫設(shè)定值為200℃)來(lái)校其他熱輥時(shí)運(yùn)行情況良好;
      (2) 該熱輥曾因軸承損壞嚴(yán)重掃膛引起電機(jī)性能嚴(yán)重下降。
      更換軸承后雖然可以重新使用,但因電機(jī)本體在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)熱量增大,加之設(shè)定溫度高達(dá)200℃,運(yùn)行時(shí)間稍長(zhǎng)后加熱線圈內(nèi)部隨著熱量的不斷積累而越聚越高,輥后的散熱風(fēng)扇不完全將積聚的熱量帶走,最終導(dǎo)致溫度超高,熱偶檢測(cè)單元檢測(cè)到溫度超過(guò)保護(hù)動(dòng)作值后將動(dòng)作信號(hào)發(fā)送到中央處理系統(tǒng),觸發(fā)內(nèi)部保護(hù)電路動(dòng)作而斷開加熱變頻器的電源進(jìn)線接觸器,中斷加熱,而當(dāng)設(shè)定溫度為180℃時(shí)由于熱輥表面溫度對(duì)加熱線圈的表面溫度影響相對(duì)減少,加熱線圈本身積聚的熱量靠輥后的散熱風(fēng)扇即可將溫度限制在保護(hù)動(dòng)作溫度值之下,所以系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行;如果重新將溫度設(shè)定值設(shè)定為200℃時(shí)系統(tǒng)依舊出現(xiàn)上述的保護(hù)跳閘現(xiàn)象。根據(jù)上述分析認(rèn)為熱輥本身的性能下降,發(fā)熱量增大,積聚的熱量無(wú)法被散熱風(fēng)扇及功夫設(shè)定為130℃左右,所以該熱輥在校溫溫度設(shè)定為180℃完全可以滿足工藝使用要求,目前該熱輥經(jīng)過(guò)重新校溫后已投入生產(chǎn),現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀況良好,產(chǎn)品性能指標(biāo)未見(jiàn)下降。

      表1 改變報(bào)警幅值后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

表2 改變?cè)O(shè)定值微調(diào)值后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

表3 改變?cè)O(shè)定值后的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

      2.2校溫過(guò)程中的對(duì)策
      在實(shí)際生產(chǎn)與校溫過(guò)程中經(jīng)常遇到溫度控制器上某一個(gè)或多個(gè)加熱區(qū)溫度顯示為280℃或C的情況,多數(shù)問(wèn)題在于PT100安裝位置在運(yùn)行中由于長(zhǎng)期振動(dòng)等原因出現(xiàn)偏離準(zhǔn)確的檢測(cè)位置或者與溫度變送器轉(zhuǎn)子部分駁接位置偏移所致,有時(shí)也因長(zhǎng)期運(yùn)行后轉(zhuǎn)子的性能下降或損壞所致,通過(guò)重新調(diào)整位置或更換溫度變送器便能解決此類問(wèn)題。溫度變送器上顯示C的情況,一種是新輥或新?lián)Q溫度變送器第一次校溫,此時(shí)顯示C是正常的,因?yàn)榇藭r(shí)溫度內(nèi)部的校驗(yàn)值默認(rèn)為0,解決辦法是不處理,按正確的校溫規(guī)程進(jìn)行校溫操作即可;另一種是由于溫度變送器轉(zhuǎn)子、定子部分距離松動(dòng)所引起,重新調(diào)整兩者之間的工作距離便可解決。

      3校溫過(guò)程中應(yīng)該注意的事項(xiàng)
      (1) 對(duì)于不同的熱輥在使用遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀時(shí),其反射率設(shè)置不同。例如表面為亮銀白色的熱輥與表面為黑色的熱輥,由于其表面的反射率不同,在使用遠(yuǎn)紅外測(cè)溫儀測(cè)溫時(shí),一般對(duì)黑輥,反射率設(shè)為上A下0,白輥設(shè)為上9下5。
      (2) 校溫時(shí)應(yīng)將保溫箱、電機(jī)外殼等包裝安裝完好,防止外界氣流對(duì)校溫的干擾,同時(shí)也有利于電機(jī)、熱輥內(nèi)部等部件的散熱。
      (3) 熱輥應(yīng)在架臺(tái)上穩(wěn)固安裝,同時(shí)由于熱輥溫度較高,應(yīng)設(shè)置防止人員燙傷等安全措施,并且設(shè)專人看護(hù)。


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