摘要 介紹上海紫東化工塑料有公司日本MHI公司生產(chǎn)的年產(chǎn)10000噸BOPET降酯薄膜生產(chǎn)線控制系統(tǒng)、速度控制,以及在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的非電氣原因引起的生產(chǎn)線速度不規(guī)則波動(dòng)原因的查找過(guò)程。 關(guān)鍵詞:BOPET薄膜 離散系統(tǒng) 速度波動(dòng) 變頻器1. 概述 上海紫東化工塑料有限公司于1997年日本MHI公司的年產(chǎn)10000噸級(jí)的BOPET聚酯薄膜生產(chǎn)線設(shè)備,于1999年5月正式投入生產(chǎn),設(shè)備投入運(yùn)行后,其控制系統(tǒng)一直處于較好運(yùn)行狀態(tài)。2000年1月,設(shè)備經(jīng)過(guò)維護(hù)保養(yǎng)重新開(kāi)機(jī)進(jìn)行生產(chǎn),在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)線速度夫規(guī)則波動(dòng)。通常人們總是認(rèn)為速度波動(dòng)是由電氣原因引起的,然而,通過(guò)分析、研究,發(fā)現(xiàn)引起生產(chǎn)線速度波動(dòng)的原因不是電氣控制裝置出現(xiàn)問(wèn)題,而是由于日本MHI公司按其專(zhuān)利生產(chǎn)的高精度游星減速機(jī)的輸出速比無(wú)規(guī)則波動(dòng)所造成的。近年來(lái),我國(guó)從MHI公司引起的BOPET、BOPP生產(chǎn)線設(shè)備中,有許多機(jī)的減速機(jī)就是該各類(lèi)型的減速機(jī),下面就故障的查找過(guò)程分析如下,以便國(guó)內(nèi)同行借鑒。2. BOPET聚酯薄膜生產(chǎn)線工藝簡(jiǎn)介 BOPET聚酯薄膜生產(chǎn)線設(shè)備主要是由原料輸送吉晶器、干燥器、擠出機(jī)、計(jì)量泵、過(guò)濾器、熔體管道、模頭、鑄片機(jī)、縱向拉伸機(jī)、橫向拉伸機(jī)、牽引機(jī)、收卷機(jī)以及分切機(jī)等設(shè)備組成。原料通過(guò)原料輸送設(shè)備,經(jīng)過(guò)預(yù)結(jié)晶器結(jié)晶后進(jìn)入干燥器進(jìn)入擠出機(jī)充分融化后,在擠出機(jī)擠出力的作用下,通過(guò)計(jì)量泵,由計(jì)量泵進(jìn)行計(jì)量,然后經(jīng)過(guò)熔體管道到達(dá)模頭,熔體從模頭流出在鑄片機(jī)上成型,經(jīng)縱向拉伸機(jī)縱向拉伸、橫向拉伸機(jī)橫向拉伸,通過(guò)牽引機(jī),由收卷機(jī)進(jìn)行收卷。最后,根據(jù)用戶需要,由分切機(jī)將其分切成用戶需要的規(guī)格。3. MHI公司BOPET聚酯薄膜生產(chǎn)線設(shè)備控制系統(tǒng)1) 集散控制系統(tǒng)MHI公司BOPET聚酯薄膜生產(chǎn)線設(shè)備的控制系統(tǒng)是一個(gè)由上、下二級(jí)組成的集散型控制系統(tǒng)。它可以把從原料輸送、預(yù)結(jié)晶器、干燥器、熔體管道、鑄片、縱向位伸、橫向拉伸、牽引到收卷的整個(gè)BOPET聚酯薄膜生產(chǎn)過(guò)程集中到一個(gè)集散控制系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)的全自動(dòng)化。位于中央控制室的主計(jì)算機(jī)、工作站為第一級(jí),實(shí)現(xiàn)從原料輸送預(yù)結(jié)晶、干燥、擠出、鑄片、縱拉、橫拉、牽引、收卷工藝過(guò)程的集中與控制;3臺(tái)可編程控制器作為第二級(jí),實(shí)現(xiàn)對(duì)BOPET聚酯薄膜生產(chǎn)的實(shí)時(shí)控制。監(jiān)控級(jí)與現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通過(guò)以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議連成控制網(wǎng)絡(luò)。2) 生產(chǎn)線速度控制系統(tǒng)MHI公司BOPET聚酯薄膜生產(chǎn)線設(shè)備,其生產(chǎn)線速度是以鑄片機(jī)冷鼓速度為基準(zhǔn)速度,其后的設(shè)備分別以與前一設(shè)備速度成一定比例的速度運(yùn)行,設(shè)備是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),每一臺(tái)電動(dòng)機(jī)由一臺(tái)變頻器控制其速度。在生產(chǎn)中,操作者在計(jì)算機(jī)上,根據(jù)工藝鑄片機(jī)冷鼓速度以及后一組工藝設(shè)備與其前一線工藝設(shè)備之間速度比例,由計(jì)算機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)向PLC發(fā)出指令,該指令經(jīng)PLC處理后作為變頻器的控制信號(hào),控制各電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。4. 問(wèn)題提出 2000年1月,公司10000噸級(jí)的BOPET聚酯薄膜生產(chǎn)線設(shè)備,經(jīng)過(guò)維護(hù)保養(yǎng)重新開(kāi)機(jī)進(jìn)行生產(chǎn),在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)線速度無(wú)規(guī)則波動(dòng),影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。5. 故障分析1) 設(shè)備生產(chǎn)狀況觀察接到故障報(bào)告后,發(fā)現(xiàn)中控室計(jì)算機(jī)工作站屏幕上縱拉機(jī)入口設(shè)備速度異常,另發(fā)現(xiàn)鑄片機(jī)出口張力有波動(dòng),MDL1后邊設(shè)備均按所設(shè)定的速度比例運(yùn)行,鑄片-縱拉進(jìn)口設(shè)備運(yùn)行速度、張力情況記錄見(jiàn)表1。表1 鑄片-縱拉進(jìn)口設(shè)備運(yùn)行速度、張力情況設(shè)備 時(shí)間/名稱(chēng)/參數(shù) 16:35 16:45 16:55 17:05 17:15 17:25CAST1 SV 35.0 35.0 35.0 35.0 35.0 35.0PV 35.0 35.0 35.0 35.0 35.0 35.0CAST2 DSV 106.5% 106.5% 106.5% 106.5% 106.5% 106.5%DPV 106.5% 106.5% 106.5% 106.5% 106.5% 106.5%PV 37.3 37.3 37.3 37.3 37.3 37.3MDL1 DSV 104% 104% 104% 104% 104% 104%DPV 109% 108.6% 108.7% 108.7% 109.2% 110.7%PV 40.6 40.5 40.5 40.5 40.7 41.3鑄片出口張力 TENSION-CAST -2% 1.2% -0.6% 0.8% -0.3% -1.7%表1說(shuō)明:1。CAST1為鑄片機(jī)冷鼓,CAST2為鑄片機(jī)錄音輥,MDL1為縱拉機(jī)入口工藝段;2.SV是計(jì)算機(jī)上鑄片機(jī)冷鼓表面線速度值,單位m/min;3.PV是計(jì)算機(jī)顯示由裝于電動(dòng)機(jī)尾部測(cè)速儀測(cè)得的電機(jī)轉(zhuǎn)速,換算成的設(shè)備實(shí)際運(yùn)行速度,單位m/min;4.DSV是后-工藝設(shè)備與前一工藝設(shè)備之間速度比的值;5.DPV是后一工藝設(shè)備與前一工藝設(shè)備之間速度比的實(shí)際值;6. TENSION-CAST是鑄片機(jī)出口與縱拉機(jī)入口之間的實(shí)際張力與張力的誤差值。2) 生產(chǎn)線設(shè)備空載運(yùn)行狀況為了對(duì)設(shè)備狀況有一個(gè)比較全面的了解,在設(shè)備空載運(yùn)行狀態(tài)下,觀察設(shè)備空載運(yùn)行速度。經(jīng)過(guò)觀察,生產(chǎn)線從鑄生機(jī)到收卷機(jī)與薄膜拉伸速度有關(guān)的所有電機(jī)運(yùn)行速度均正常。3) 檢查計(jì)算機(jī)工作站上顯示數(shù)據(jù)與變頻器給定、輸出、電動(dòng)機(jī)輸出的一致性從測(cè)試和觀察到的數(shù)據(jù)來(lái)看(見(jiàn)表2),在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中:a. CAST1的PV=SV,PVinv=Pvmotor,SV、PV、SVinv、PVmotor恒定不變,說(shuō)明CAST1控制系統(tǒng)工作正常,電動(dòng)機(jī)工作正常。b. CAST的DPV=DSV,PVinv=PVmotor、DSV、DPV、SVinv、PVmtor恒定不變,說(shuō)明CAST2控制系統(tǒng)工作正常,電動(dòng)機(jī)工作正黨。c. MDL1的Svinv值在波動(dòng),DPV、PVinv、PVmotor值隨著SVinv同比例變化,這說(shuō)明變頻器速度控制器工作正黨,電動(dòng)機(jī)工作正常,頻器給定信號(hào)的波動(dòng)原因有待確認(rèn)。MDL1的輸出波動(dòng),造成了生產(chǎn)線的速度波動(dòng)。表2 鑄片-縱拉機(jī)入口速度的設(shè)定值與實(shí)測(cè)值設(shè)備 時(shí)間/名稱(chēng)/參數(shù) 9:30 9:40 9:50 10:00 10:10CAST1 SV 35.0 35.0 35.0 35.0 35.0PV 35.0 35.0 35.0 35.0 35.0SVinv 4.37 4.37 4.37 4.37 4.37PVinv 716 716 716 706 716PVmotor 716 716 716 706 716CAST2 DSV 106.5% 106.5% 106.5% 106.5% 106.5%DPV 106.5% 106.5% 106.5% 106.5% 106.5%PV 37.3 37.3 37.3 37.3 37.3SVinv 4.66 4.66 4.66 4.66 4.66PVinv 797 797 797 797 797PVmotor 797 797 797 797 797MDL1 DSV 104% 104% 104% 104% 104%DPV 115.6% 116.2% 117.0% 117.2% 117.1%PV 43.1 43.3 43.6 43.7 43.6SVinv 4.97 4.99 5.02 5.04 5.03PVinv 865 869 875 877 876PVmotor 865 869 875 877 876表2說(shuō)明:1。Svinv是用儀表測(cè)得變頻器輸出速度設(shè)定值,單位:V;2.Pvinv是變頻器顯示輸出速度實(shí)際值,單位:rpm;3.Pvmotor是用儀表測(cè)得電動(dòng)機(jī)輸出速度實(shí)際值,單位:rpm;4) MDL1變頻器速度給定信號(hào)波動(dòng)原因鑄片機(jī)是由冷鼓、剝離輥、浮輥組成,縱拉機(jī)與鑄生機(jī)之間的張力是通過(guò)一個(gè)在鑄生機(jī)出口的一個(gè)浮輥進(jìn)行檢測(cè),浮輥的位置信號(hào)和縱拉機(jī)入口工藝設(shè)備與鑄生機(jī)牽引輥之間的速度比例設(shè)定值信號(hào)疊加后,作為縱拉機(jī)入口設(shè)備驅(qū)動(dòng)電機(jī)變頻控制器的給定值,由于縱拉機(jī)入口工藝設(shè)備的速度與鑄片機(jī)剝離輥之間的速度比例一旦在計(jì)算機(jī)上設(shè)定后,其信號(hào)是個(gè)固定值,所以縱拉入口設(shè)備速度信號(hào)變化的原因是由張力信號(hào)的波動(dòng)引起的??赡芤饛埩y(cè)試魂原因有冷鼓、剝離輥張力檢測(cè)輥和縱拉入口工藝設(shè)備。a. 浮輥檢查經(jīng)檢查,浮輥汽缸壓力正常,人為改變浮輥位置,其電信號(hào)與池輥位置相匹配,所以浮輥電、氣工作正常。b. 實(shí)際轉(zhuǎn)速測(cè)量在鑄片機(jī)冷鼓設(shè)定值為35m/min,即CAST1驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出為717rpm的情況下,對(duì)浮輥張力測(cè)量有影響的CAST1、CAST2、MDL1設(shè)備的實(shí)際轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量結(jié)果:1) CAST2、MDL1的測(cè)量值與計(jì)算機(jī)上工藝設(shè)定值和實(shí)際速度值相同;2) 冷鼓CAST1的實(shí)際轉(zhuǎn)速波動(dòng)。6. 結(jié)論在冷鼓電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速恒定在717rpm的情況下,實(shí)際冷鼓減速機(jī)輸出速度在8.08-8.24rpm之間波動(dòng),減速機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器直接與冷聯(lián)接,所以減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)速就是冷鼓的轉(zhuǎn)速,即冷鼓轉(zhuǎn)速在8.08-8.24rpm之間波動(dòng),造成了生產(chǎn)線的速度波動(dòng)。由此證明,此次生產(chǎn)線速度波動(dòng)的原因在于冷鼓的減速機(jī)故障。7. 減速機(jī)產(chǎn)生故障的原因冷鼓速度控制,在BOPT薄膜生產(chǎn)中是十分重要的,MHI公司采用了由MHI公司專(zhuān)利生產(chǎn)的游星減速機(jī)作為冷鼓電機(jī)這裝置,其目的是為了減小普通齒輪減速機(jī)速度變化時(shí)冷鼓表面速度的突變。該系列減速機(jī),不同于齒輪嚙合型減速機(jī),它是通過(guò)在減速箱內(nèi)注入特殊的減速機(jī)油,使不同輥徑輥筒表面摩擦運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)生產(chǎn)速比,達(dá)到減速的目的。由于在減速機(jī)維護(hù)時(shí),在減速機(jī)中注入的是規(guī)定牌號(hào)的潤(rùn)滑油,潤(rùn)滑油的粘度特性不穩(wěn)定,導(dǎo)致減速機(jī)速比的波動(dòng)。 來(lái)源:中國(guó)物流論壇
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