摘要 以2001～2002年建成投產(chǎn)的聚丙烯裝置為例，介紹隔膜壓力表機(jī)組的組成、配置和自控系統(tǒng)，并對(duì)長(zhǎng)期出現(xiàn)的故障和存在的安全隱患進(jìn)行分析處理，給出相應(yīng)的改進(jìn)建議。

 

隔膜壓力表機(jī)是聚丙烯裝置粒料產(chǎn)品轉(zhuǎn)化的重要機(jī)組，是塑料混煉流程中的關(guān)鍵設(shè)備，它通過混煉、擠壓及造粒等過程將聚合物粉料制成粒料，便于后序的加工和運(yùn)輸［1，2］。目前新投產(chǎn)的大規(guī)模聚烯烴混煉裝置基本都采用雙螺桿隔膜壓力表機(jī)，它集機(jī)、電、儀高度一體化，自動(dòng)化程度較高。

 

1 隔膜壓力表機(jī)組的組成和控制系統(tǒng)的配置

隔膜壓力表機(jī)組的主要設(shè)備包括:主電機(jī)、減速齒輪軸承箱、潤(rùn)滑油泵系統(tǒng)、雙螺桿(采用導(dǎo)熱油加熱)筒體、液壓油控制的換網(wǎng)器系統(tǒng)及冷卻水參與的切料電機(jī)等。還配有輔助系統(tǒng)和設(shè)備，主要包括:粉料配比系統(tǒng)(主副電子秤配料系統(tǒng)，主秤為粉料稱重，副秤為添加劑稱重)、主混合倉(cāng)、粒料輸送、干燥系統(tǒng)振動(dòng)篩及粒料包裝等。

隔膜壓力表機(jī)組自控系統(tǒng)中的主電機(jī)由西門子SIMATICSS5PLC控制，其型號(hào)為S5-ZG155H，CPU型號(hào)為ACS607;控制喂料電機(jī)的變頻器和驅(qū)動(dòng)器型號(hào)分別為DIGI-DＲIVEＲ和9258-3d71Ｒev，控制切料電機(jī)的變頻器型號(hào)為FUJI11G11S-4;粉料和粒料輸送系統(tǒng)的1#PLC、2#PLC和上游粉料配比系統(tǒng)3#PLC都為Omron系列，其CPU型號(hào)為CPM2A-60CDＲ。控制系統(tǒng)還包含有溫度、流量、壓力等二次儀表控制器和聲光聯(lián)鎖報(bào)警系統(tǒng)。

隔膜壓力表機(jī)組高度集中了機(jī)電儀一體化控制系統(tǒng)，采用了繼電器加PLC的控制方案。經(jīng)過17年的運(yùn)行，設(shè)備老化、控制系統(tǒng)落后，系統(tǒng)使用的二次儀表較多并且控制同種參數(shù)的二次儀表種類繁多，儀表使用周期較長(zhǎng)，內(nèi)部電子元器件嚴(yán)重老化，極易出現(xiàn)誤動(dòng)作導(dǎo)致隔膜壓力表機(jī)停車。

2聯(lián)鎖停車故障與處理措施

主中間倉(cāng)空倉(cāng)，主電機(jī)停車。主中間倉(cāng)的粉料來自主副秤配比好的粉料，每次只有1t，如果上游故障導(dǎo)致沒有及時(shí)補(bǔ)料，料倉(cāng)的粉料只能堅(jiān)持供給造粒機(jī)半小時(shí)，超過半小時(shí)后無原料停車。在運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)兩次故障:一次是主電子秤零點(diǎn)漂移，造成配料系統(tǒng)失靈;另一次是控制螺旋送料電機(jī)的西門子變頻器故障，故障代碼為F003，經(jīng)查為電機(jī)過載造成，由于操作人員發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，沒有及時(shí)處理故障，造成主中間倉(cāng)無料而導(dǎo)致停車。兩次的處理方法分別為:一次是打開主秤、副秤放料閥，放空兩個(gè)秤的料，然后對(duì)兩個(gè)秤清零，變送器顯示正常后投運(yùn)后正常，如果偏差過大，清零無法校正偏差時(shí)，對(duì)兩個(gè)秤進(jìn)行校準(zhǔn);另一次是經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)螺旋喂料電機(jī)的螺旋桿被粉料堵死，造成電機(jī)過載，清理螺旋器，重啟變頻器后，報(bào)警消除，系統(tǒng)恢復(fù)正常。建議操作工及時(shí)巡檢，并定時(shí)對(duì)電子秤的4個(gè)螺旋喂料器進(jìn)行清理，電氣和機(jī)修人員應(yīng)定期進(jìn)行盤車檢查，發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)處理。

主電機(jī)過載，保護(hù)停車。主電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與連接減速齒輪箱的轉(zhuǎn)軸上有個(gè)測(cè)量軸系間隙變化的探頭，主要測(cè)量主軸的振動(dòng)、扭矩及軸下沉等參數(shù)，從而保護(hù)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。曾經(jīng)出現(xiàn)過兩次故障停車:一次是探頭固定支架松動(dòng)，導(dǎo)致儀表測(cè)量參數(shù)發(fā)生誤報(bào)而停車;另一次是減速齒輪箱的軸承故障，造成主電機(jī)的扭矩發(fā)生變化而停車。處理方法是，加固探頭支架，更換軸承，儀表和機(jī)械維護(hù)人員加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的巡檢工作。

潤(rùn)滑油壓力低，保護(hù)停車。減速齒輪箱潤(rùn)滑油壓力開關(guān)動(dòng)作造成停車，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油臟污，有金屬屑和聚丙烯粉末，致使壓力開關(guān)的引壓管線堵塞而觸發(fā)壓力開關(guān)動(dòng)作造成停車。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油過濾器的過濾網(wǎng)破損，造成臟物進(jìn)入潤(rùn)滑油。解決方法為更換系統(tǒng)的潤(rùn)滑油，更換濾網(wǎng)，重新調(diào)校壓力開關(guān)。建議對(duì)潤(rùn)滑油壓力開關(guān)聯(lián)鎖采用二取二或三取二的冗錯(cuò)控制系統(tǒng)。

喂料控制器過載，保護(hù)停車。由于粉料配比系統(tǒng)的添加劑是人工加料，在加料過程中，加料人員不小心將隨身攜帶的螺絲刀掉入添加劑中，螺絲刀隨粉料進(jìn)入螺旋喂料電機(jī)后卡死螺桿，致使喂料電機(jī)過載停車，并且電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間過載而燒毀了電機(jī)的數(shù)字驅(qū)動(dòng)器，此驅(qū)動(dòng)器價(jià)格昂貴，給企業(yè)造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失。建議加強(qiáng)對(duì)加料操作人員和設(shè)備檢修人員的管理，防止異物掉入加料器。

切粒機(jī)過載，保護(hù)停車。出現(xiàn)過的兩次故障停車為:一次為切粒電機(jī)軸承抱死，造成切粒電機(jī)變頻器過載從而導(dǎo)致停車，更換電機(jī)軸承后恢復(fù)正常;另一次為切粒電機(jī)與切粒器的連軸器振動(dòng)，噪音異常，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電機(jī)軸與切粒機(jī)的軸不在找正偏差范圍內(nèi)，機(jī)械人員對(duì)軸重新找正開機(jī)后不久故障再次出現(xiàn)，脫開切粒部分，停車檢查，#終發(fā)現(xiàn)支撐切粒器的防震橡膠塊由于高溫和腐蝕老化，彈性系數(shù)發(fā)生變化，造成找正的參數(shù)在運(yùn)行一點(diǎn)時(shí)間后產(chǎn)生漂移，兩個(gè)軸不在同一中心線上而造成振動(dòng)與異響，更換減震橡膠塊后故障消除。

顆粒冷卻水流量低低報(bào)，聯(lián)鎖停車。冷卻水流量計(jì)一次表采用孔板與差壓變送器組成流量測(cè)量系統(tǒng)，由于冷卻水過濾器過濾網(wǎng)破裂，冷卻水中帶進(jìn)了聚丙烯粉料(冷卻粒料的水經(jīng)過濾器返回冷卻水箱循環(huán)利用)，導(dǎo)致差壓變送器引壓線正壓側(cè)堵塞，流量低低報(bào)聯(lián)鎖停車。解決方法為更換過濾器濾網(wǎng)，并對(duì)引壓線進(jìn)行疏通，校驗(yàn)差壓變送器。

粒料輸送PLC掉電，聯(lián)鎖停車。由于設(shè)計(jì)的不合理，造成了粉料輸送1#PLC和粒料輸送2#PLC的輸入/輸出系統(tǒng)的外供電源(24V(DC))共用一個(gè)穩(wěn)壓電源，并且24V+端子全部并聯(lián)使用，這就導(dǎo)致在處理粉料系統(tǒng)設(shè)備故障時(shí)粒料輸送系統(tǒng)PLC失電而聯(lián)鎖停車。所以要求維護(hù)人員在處理故障時(shí)，查清電路圖，仔細(xì)檢查確保不會(huì)觸發(fā)PLC失電。

干燥器門開關(guān)信號(hào)故障，聯(lián)鎖停車。粒料干燥器的兩個(gè)門有兩個(gè)微動(dòng)開關(guān)來檢測(cè)門的開關(guān)，在干燥過程中門打開會(huì)造成電機(jī)的聯(lián)鎖停車，由于微動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)失靈造成停車，所以維護(hù)人員要定期對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行檢查和測(cè)試，確保設(shè)備運(yùn)行良好。

3 系統(tǒng)的缺陷、安全隱患與改進(jìn)建議

隔膜壓力表控制系統(tǒng)構(gòu)成存在缺陷。#初設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，控制系統(tǒng)的重要安全聯(lián)鎖都由繼電器實(shí)現(xiàn)，繼電器的使用量很大，機(jī)械觸點(diǎn)多，受外部環(huán)境的影響較大，容易出現(xiàn)誤動(dòng)作而引起停車;繼電器數(shù)量龐大，更換不易，可靠性差，潛性故障不易發(fā)現(xiàn)，維護(hù)起來比較因難。繼電器組成的系統(tǒng)線路復(fù)雜，一旦出現(xiàn)問題很難查找癥結(jié)所在，延緩了故障處理的速度，從而造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。建議有一定種類和數(shù)量的備品備件。

沒有上位機(jī)。控制系統(tǒng)為西門子S5-ZG155HPLC，沒有上位機(jī)，無歷史數(shù)據(jù)記錄功能，工藝人員只能通過操作面板上的儀表看到有限的操作數(shù)據(jù)，不容易掌握整個(gè)隔膜壓力表機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。平時(shí)的工藝操作數(shù)據(jù)不能及時(shí)有效地記錄下來供日后參考。更為嚴(yán)重的是發(fā)生故障停車時(shí)，由于沒有報(bào)警記錄功能，引起停車故障的過程數(shù)據(jù)沒有記錄，停車原因難以查找，延誤生產(chǎn)。建議增加PC上位機(jī)，供操作人員監(jiān)視操作參數(shù)。

卡件老化。隔膜壓力表機(jī)控制系統(tǒng)自2002年投用以來，已連續(xù)使用17年之久，大部分卡件已超過了正常的使用壽命，出現(xiàn)老化現(xiàn)象，儀表故障率明顯升高。

備件采購(gòu)困難。系統(tǒng)中使用的大部分儀表已逐步下線，原生產(chǎn)廠家已不再生產(chǎn)，屬于淘汰產(chǎn)品;系統(tǒng)中使用的很多二次儀表，有的廠家已被兼并不復(fù)存在，備件無法購(gòu)買，有些備件也都需進(jìn)口，價(jià)格昂貴，供貨周期較長(zhǎng);原儀表未采用標(biāo)準(zhǔn)接口，與新型儀表無法兼容，替代困難。由于控制系統(tǒng)的缺陷和設(shè)備老化，嚴(yán)重影響了聚丙烯裝置的正常生產(chǎn)。建議對(duì)同種參數(shù)的控制器采用同種型號(hào)，對(duì)停產(chǎn)的設(shè)備更新升級(jí)。

PLC品牌繁多(西門子、歐姆龍、三菱)，系統(tǒng)維護(hù)不方便，建議改造時(shí)選擇同種類型的PLC。