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李武庫（1971－）
男，河北河間人，本科，工程師，從事電氣及自動化工作15年,
主要從事工業(yè)網(wǎng)絡(luò)及控制技術(shù)工作。現(xiàn)任圖爾克(天津)傳感器
有限公司華南區(qū)/華北Ⅲ區(qū) 區(qū)域經(jīng)理。









    在滌綸長絲生產(chǎn)工藝中，熱輥起著對絲束進(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)換成電信號后經(jīng)過數(shù)據(jù)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)后通過溫度控制器，調(diào)節(jié)熱輥加熱器的輸出，達(dá)到控制熱輥溫度的目的。所以對于一個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，對于某些投入運(yùn)行時間較長的在線熱輥由于受到熱輥本身的高溫、振動、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)原理對熱輥表面進(jìn)行加熱，整個熱輥由4個獨(dú)立的加熱線圈組成，由熱輥加熱變頻器單獨(dú)控制4個加熱區(qū)的加熱（在校溫當(dāng)中使用外置的遠(yuǎn)紅外測溫儀對熱輥表面6點(diǎn)溫度進(jìn)行實(shí)際測試，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)時溫度檢測，另外4個加熱線圈表面有4個熱電偶組成過熱保護(hù)電路對加熱線圈進(jìn)行保護(hù)。

圖1  溫度加熱控制系統(tǒng)

    1． 2校溫工作原理

    溫度信號流程框圖見圖2。由圖2可知，PT100鉑電阻將被測熱輥表面的溫度信號經(jīng)溫度變送器內(nèi)置的微處理器處理后以4-20mA的直流信號輸出，由溫度控制器進(jìn)行實(shí)時LED顯示的同時與內(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檢測到的表面溫度值高于設(shè)定值20/P=4℃（一般設(shè)P為5）時加熱變頻器輸出為0，當(dāng)檢測到的表面溫度值低于設(shè)定值100/P=20℃時又會以最大設(shè)定輸出功率進(jìn)行加熱，經(jīng)過一段時間的調(diào)節(jié)后穩(wěn)定在某一個溫度值，此時使用外置的遠(yuǎn)紅測溫儀對各加熱區(qū)進(jìn)行熱輥表面實(shí)際

圖2  溫度信號流程

    溫度測試，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，通過將紅外測溫儀所測實(shí)際表面溫度值手動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檢測的溫度值與溫度控制器的顯示值相同，此時再使用紅外測溫儀測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)際溫度值手動輸入溫度控制器中，待系統(tǒng)重新達(dá)到一個新的平衡，如此反復(fù)多次，直到遠(yuǎn)紅外測溫儀所測溫度實(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，至此整個校溫工作基本結(jié)束，此時溫度控制器顯示值、溫度變送器校驗(yàn)值、紅外儀測溫儀實(shí)測值三者已經(jīng)一致，誤差不超過±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（與紅外測溫儀實(shí)測值比較）。

2 校溫過程中出現(xiàn)的問題與對策

    2． 1校溫過程中出現(xiàn)的問題

    在實(shí)際校溫過程中發(fā)現(xiàn)熱輥（校準(zhǔn)溫度一般設(shè)定為200℃）在校溫一段時間后，出現(xiàn)自動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)因過高經(jīng)熱偶檢測單元檢測到后而導(dǎo)致保護(hù)單元動作；

    （2） 溫控中校溫參數(shù)設(shè)置不當(dāng)。

    因?yàn)楦鼡Q熱偶檢測保護(hù)單元后，開機(jī)后依然出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，但因無法實(shí)際測量加熱線圈表面的實(shí)際溫度而無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)將溫控器中的報警幅值由原來的5增加到15，開機(jī)加熱后約38min依然自動停止加熱并且跳閘，此時使用遠(yuǎn)紅外測溫儀測的熱輥表面測溫點(diǎn)4的實(shí)際表面溫度值為207.6℃，改變前后的測量數(shù)據(jù)見表1-3。

    由表1-3可知，根據(jù)這三次測量結(jié)果來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)跳閘等問題，但經(jīng)過現(xiàn)場多次仔細(xì)觀察跳閘過程所發(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℃）來校其他熱輥時運(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)行過程中發(fā)熱量增大，加之設(shè)定溫度高達(dá)200℃，運(yùn)行時間稍長后加熱線圈內(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，熱偶檢測單元檢測到溫度超過保護(hù)動作值后將動作信號發(fā)送到中央處理系統(tǒng)，觸發(fā)內(nèi)部保護(hù)電路動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℃時由于熱輥表面溫度對加熱線圈的表面溫度影響相對減少，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)過重新校溫后已投入生產(chǎn)，現(xiàn)場運(yùn)行狀況良好，產(chǎn)品性能指標(biāo)未見下降。

表2  改變設(shè)定值微調(diào)值后的實(shí)測數(shù)據(jù)

表3  改變設(shè)定值后的實(shí)測數(shù)據(jù)

2． 2校溫過程中的對策

    在實(shí)際生產(chǎn)與校溫過程中經(jīng)常遇到溫度控制器上某一個或多個加熱區(qū)溫度顯示為280℃或C的情況，多數(shù)問題在于PT100安裝位置在運(yùn)行中由于長期振動等原因出現(xiàn)偏離準(zhǔn)確的檢測位置或者與溫度變送器轉(zhuǎn)子部分駁接位置偏移所致，有時也因長期運(yùn)行后轉(zhuǎn)子的性能下降或損壞所致，通過重新調(diào)整位置或更換溫度變送器便能解決此類問題。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，此時顯示C是正常的，因?yàn)榇藭r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校溫過程中應(yīng)該注意的事項(xiàng)

    （1） 對于不同的熱輥在使用遠(yuǎn)紅外測溫儀時，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)紅外測溫儀測溫時，一般對黑輥，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，防止外界氣流對校溫的干擾，同時也有利于電機(jī)、熱輥內(nèi)部等部件的散熱。

    （3） 熱輥應(yīng)在架臺上穩(wěn)固安裝，同時由于熱輥溫度較高，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)。