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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,
主要從事工業網絡及控制技術工作。現任圖爾克(天津)傳感器
有限公司華南區/華北Ⅲ區 區域經理。









    在滌綸長絲生產工藝中，熱輥起著對絲束進行牽伸和熱定型的作用，其表面溫度的高低，直接影響產品質量，因此，必須控制熱輥溫度的精度。在熱輥溫度控制系統中，熱輥表面溫度經PT100電阻檢測后，送入特殊的溫度變送器（由定子與轉子兩部分組成）中，將轉換成電信號后經過數據采集、模數轉換等環節后通過溫度控制器，調節熱輥加熱器的輸出，達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（轉子部分或定子部分或者兩者同時更換），由于其特殊的結構，在使用之前必須進行多次校溫測試，以便將熱輥的表面溫度、溫度變送器的校驗值、溫度控制器的顯示值三者統一，否則就會造成熱輥表面實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確控制；另外，對于某些投入運行時間較長的在線熱輥由于受到熱輥本身的高溫、振動、環境等原因普遍出現熱輥表面實際溫度值與溫度控制器的顯示值有差異，有時最高達16℃，影響產品的質量，這種現象主要是由于溫度變送器的校驗值出現“漂移”所致，解決的辦法是對該熱輥進行重新校溫，將校驗值重新校到標準值即可重新投入運行。下面就熱輥的工作原理以及校溫當中出現的一些故障進行分析和判斷，并提出一些處理方法。

1校溫工作原理

    1． 1系統的硬件組成

    溫度控制系統示意圖見圖1。由圖1可知，其中感應加熱線圈是利用高頻感應原理對熱輥表面進行加熱，整個熱輥由4個獨立的加熱線圈組成，由熱輥加熱變頻器單獨控制4個加熱區的加熱（在校溫當中使用外置的遠紅外測溫儀對熱輥表面6點溫度進行實際測試，其中第1點為1區實際溫度，第2、3點的實際溫度的平均值作為第2區實際溫度值，第4、5點的實際溫度的平均值作為第3區實際溫度值，第6點為4區實際溫度值），PT100鉑電阻直接與熱輥表面接觸進行實時溫度檢測，另外4個加熱線圈表面有4個熱電偶組成過熱保護電路對加熱線圈進行保護。

圖1  溫度加熱控制系統

    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溫度變送器內置的微處理器處理后以4-20mA的直流信號輸出，由溫度控制器進行實時LED顯示的同時與內部溫度設定值進行比較、判斷、PID運算等處理，如果低于設定值，則將運算結果輸出給熱輥變頻器，控制熱輥變頻器繼續以最大輸出設定功率進行加熱，當PT100檢測到的表面溫度值高于設定值20/P=4℃（一般設P為5）時加熱變頻器輸出為0，當檢測到的表面溫度值低于設定值100/P=20℃時又會以最大設定輸出功率進行加熱，經過一段時間的調節后穩定在某一個溫度值，此時使用外置的遠紅測溫儀對各加熱區進行熱輥表面實際

圖2  溫度信號流程

    溫度測試，如果發現與溫度控制器所顯示的各區溫度值不同，則須校正溫度變送器內部預存的校驗值，通過將紅外測溫儀所測實際表面溫度值手動輸入溫度控制器相應參數中，溫度控制器內部將輸入值與設定值再進行比較處理后，如果小于設定值，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際溫度值手動輸入溫度控制器中，待系統重新達到一個新的平衡，如此反復多次，直到遠紅外測溫儀所測溫度實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準確的校驗值發送給溫度變送器進行存儲，至此整個校溫工作基本結束，此時溫度控制器顯示值、溫度變送器校驗值、紅外儀測溫儀實測值三者已經一致，誤差不超過±1℃，然后再重新加熱，待達到穩定平衡后，實際驗證一下該熱輥在投入使用后熱輥表面溫度值是否真實可靠（與紅外測溫儀實測值比較）。

2 校溫過程中出現的問題與對策

    2． 1校溫過程中出現的問題

    在實際校溫過程中發現熱輥（校準溫度一般設定為200℃）在校溫一段時間后，出現自動停止加熱并跳閘的情況，遇到這種情況，根據跳閘后的故障顯示為加熱線圈超溫，其原因有以下幾點：

    （1） 加熱線圈表面實際溫度確實因過高經熱偶檢測單元檢測到后而導致保護單元動作；

    （2） 溫控中校溫參數設置不當。

    因為更換熱偶檢測保護單元后，開機后依然出現跳閘現象，但因無法實際測量加熱線圈表面的實際溫度而無法確定故障原因是否確因加熱線圈表面實際溫度超溫而跳閘，因為系統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也可顯示此故障，所以首先確定是否是因校溫參數設置不當而引起，現將溫控器中的報警幅值由原來的5增加到15，開機加熱后約38min依然自動停止加熱并且跳閘，此時使用遠紅外測溫儀測的熱輥表面測溫點4的實際表面溫度值為207.6℃，改變前后的測量數據見表1-3。

    由表1-3可知，根據這三次測量結果來分析其跳閘原因似乎跟溫度控制器溫度設定值設置不當有關，降低該設定值180℃后便解決了系統跳閘等問題，但經過現場多次仔細觀察跳閘過程所發生的現象，結合該熱輥的實際使用情況后分析認為事實并非如此，原因有：

    （1） 使用完全相同的校溫參數（校溫設定值為200℃）來校其他熱輥時運行情況良好；

    （2） 該熱輥曾因軸承損壞嚴重掃膛引起電機性能嚴重下降。

    更換軸承后雖然可以重新使用，但因電機本體在運行過程中發熱量增大，加之設定溫度高達200℃，運行時間稍長后加熱線圈內部隨著熱量的不斷積累而越聚越高，輥后的散熱風扇不完全將積聚的熱量帶走，最終導致溫度超高，熱偶檢測單元檢測到溫度超過保護動作值后將動作信號發送到中央處理系統，觸發內部保護電路動作而斷開加熱變頻器的電源進線接觸器，中斷加熱，而當設定溫度為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扇即可將溫度限制在保護動作溫度值之下，所以系統能夠正常運行；如果重新將溫度設定值設定為200℃時系統依舊出現上述的保護跳閘現象。根據上述分析認為熱輥本身的性能下降，發熱量增大，積聚的熱量無法被散熱風扇及功夫設定為130℃左右，所以該熱輥在校溫溫度設定為180℃完全可以滿足工藝使用要求，目前該熱輥經過重新校溫后已投入生產，現場運行狀況良好，產品性能指標未見下降。

表2  改變設定值微調值后的實測數據

表3  改變設定值后的實測數據

2． 2校溫過程中的對策

    在實際生產與校溫過程中經常遇到溫度控制器上某一個或多個加熱區溫度顯示為280℃或C的情況，多數問題在于PT100安裝位置在運行中由于長期振動等原因出現偏離準確的檢測位置或者與溫度變送器轉子部分駁接位置偏移所致，有時也因長期運行后轉子的性能下降或損壞所致，通過重新調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，一種是新輥或新換溫度變送器第一次校溫，此時顯示C是正常的，因為此時溫度內部的校驗值默認為0，解決辦法是不處理，按正確的校溫規程進行校溫操作即可；另一種是由于溫度變送器轉子、定子部分距離松動所引起，重新調整兩者之間的工作距離便可解決。

3校溫過程中應該注意的事項

    （1） 對于不同的熱輥在使用遠紅外測溫儀時，其反射率設置不同。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，在使用遠紅外測溫儀測溫時，一般對黑輥，反射率設為上A下0，白輥設為上9下5。

    （2） 校溫時應將保溫箱、電機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、熱輥內部等部件的散熱。

    （3） 熱輥應在架臺上穩固安裝，同時由于熱輥溫度較高，應設置防止人員燙傷等安全措施，并且設專人看護。