密煉機熱電偶測溫精度問(wèn)題的分析及對策

 

1　問(wèn)題背景

密煉機是以輪胎為典型代表的橡膠制品企業(yè)所廣泛采用的設備，具有生產(chǎn)效率高、環(huán)保性好（對比開(kāi)煉機和加壓式捏煉機）和自動(dòng)化程度高等凸出優(yōu)點(diǎn)。從實(shí)踐看，密煉機又是輪胎等橡膠制品生產(chǎn)的源頭設備，其工作性能好壞直接影響著(zhù)#終制品的品質(zhì)。根據工作原理，密煉機是間歇式工作。投入膠料→煉膠→排出膠料→投入下一車(chē)次膠料，如此往復。一般行業(yè)以膠料投入后關(guān)閉加料門(mén)作為一個(gè)混煉周期的開(kāi)始，以上頂栓升起、卸料門(mén)打開(kāi)排料作為一個(gè)混煉周期的結束�；鞜捴芷诘拈L(cháng)短，直接影響著(zhù)生產(chǎn)效率和煉膠品質(zhì)�；鞜捴芷诘拇_定，取決于排料時(shí)間點(diǎn)的選擇，而對于何時(shí)，目前主要有表 1 所示的幾種控制方式。

其中，溫度控制能反映膠料的實(shí)際混煉狀態(tài)（更能代表和表達膠料的物理狀態(tài)）和設備的磨損漸進(jìn)歷程（設備磨損后，到達同樣排料溫度所需要的時(shí)間會(huì )延長(cháng)），所以被大多數企業(yè)所采用。但是，就如前文所述，溫度控制煉膠對熱電偶測溫精度依賴(lài)性大，是需要關(guān)注的內容。

 

近幾年來(lái)，一些企業(yè)反映遇到密煉機熱電偶測溫不準的問(wèn)題，也就是操作柜顯示的排料溫度與調過(guò)手持針入式測溫儀實(shí)測的密煉機排出的膠料溫度偏離較大，≥ ±5℃。熱電偶測溫不準，不僅影響排膠的實(shí)際品質(zhì)。更重要的是，如果熱電偶測溫不準造成膠料溫升過(guò)高，而橡膠又屬于低燃點(diǎn)易燃物品，溫升過(guò)高的膠料一旦遇到空氣就會(huì )立即燃燒，且不易被撲滅，如果引起火災將會(huì )產(chǎn)生更大的損失。因火災對輪胎企業(yè)造成重大損失的案例，不勝枚舉。所以，對熱電偶測溫不準的問(wèn)題要充分的重視。

 

2　問(wèn)題分析

根據密煉機及熱電偶的工作原理，其檢測精度不夠的原因可能如表 2 所示。

當然，像安裝在卸料門(mén)上的熱電偶，如果軸向定位不可靠，物料持續壓著(zhù)熱電偶（尤其是上頂栓壓力高時(shí)），也會(huì )導致熱電偶伸出過(guò)短。

 

3　問(wèn)題對策

3.1　提高熱電偶質(zhì)量

熱電偶是溫度測量?jì)x表中常用的測溫元件，它直接測量溫度，并把溫度信號轉換成熱電動(dòng)勢信號，通過(guò)電氣儀表 ( 二次儀表 ) 轉換成被測介質(zhì)的溫度。根據測溫范圍的不同，熱電偶有如下的幾個(gè)分度號 ：B 型測溫范圍為 600~1 700℃ S ；R 型測溫范圍為 0~1 600℃ ；K、N 型測溫范圍為-40~1 300 ℃ ；E 型測溫范圍為 -40~900 ℃ ；T 型測溫范圍為 -200~350 ℃ ；J 型測溫范圍為 -40~750℃ ；C 型測溫范圍為 0~2 300℃。其中，密煉機上應用#多的是 J 分度的，E 分度也有個(gè)別使用的。

 

通過(guò)近些年的實(shí)踐，國產(chǎn)熱電偶與進(jìn)口件的差距越來(lái)越小，尤其是檢測精度（實(shí)驗室檢測）都可以滿(mǎn)足要求。不過(guò)，熱響應速度國產(chǎn)比進(jìn)口件稍慢。因為在一個(gè)典型的煉膠周期內，溫度曲線(xiàn)是持續上升的，所以響應速度滯后在一定程度上會(huì )導致熱電偶測量精度不準的現象。

 

3.2　保證熱電偶合適安裝

一般來(lái)說(shuō)，熱電偶安裝主要有以下幾種形式 ：

（1）在卸料門(mén)上安裝 1 支。

（2）卸料門(mén)上安裝 2 支。兩支熱電偶檢測的溫度都進(jìn) PLC，以其中的一支作為操作柜顯示和排料控制信號點(diǎn)，另一支做監控。當兩支熱電偶檢測的溫度誤差超過(guò)設定值時(shí)報警，提示熱電偶故障。

（3）在卸料門(mén)上安裝 1 支或 2 支，在側壁上安裝1 支。操作柜顯示和排料控制以卸料門(mén)上的為準，側壁上的輔助做參考。一般來(lái)說(shuō)，從功率曲線(xiàn)看，在投料初期，卸料門(mén)和側壁熱電偶檢測膠溫差異較大，越到混煉后期，兩個(gè)值越接近甚至持平。熱電偶探入密煉室內多少（見(jiàn)圖 1 中的尺寸 B），直接影響著(zhù)檢測精度 ：

（1）探入尺寸太少，頭部不能被物料有效包裹和摩擦，測量溫度會(huì )比膠料的實(shí)際溫度低。但優(yōu)點(diǎn)是使用壽命會(huì )長(cháng)很多 ；

（2）探入尺寸太多，測量溫度會(huì )比膠料的實(shí)際溫度高。而且熱電偶壽命也會(huì )變短。

 

所以，在安裝尤其是用戶(hù)現場(chǎng)自行更換熱電偶備件時(shí)，一定要保證熱電偶探出卸料門(mén)的長(cháng)度尺寸（以“ 大橡塑 ”270/370 密煉機為例，探出長(cháng)度 25 mm 為宜）。同時(shí)，密煉機制作廠(chǎng)家在結構上也要保證工作狀態(tài)下，熱電偶不能被膠料逐漸擠出導致探入密煉室長(cháng)度變小。

 

3.3　合格的補償導線(xiàn)

要使用熱電偶專(zhuān)用補償導線(xiàn)，并且在安裝到機體前和安裝后要進(jìn)行校準檢測。在現場(chǎng)，可使用手持式校準儀模擬熱電偶給機體接線(xiàn)盒一個(gè)溫度信號，然后在操作柜上查看實(shí)際顯示值，觀(guān)察差值有多大。一般可以接受的差值在 ±2℃左右。如果差值過(guò)大，說(shuō)明補償導線(xiàn)不合格需要更換。

 

3.4　工藝調整

通過(guò)多年的實(shí)踐可以看出，不同的膠料配方或者同一配方的不同工段，熱電偶檢測精度會(huì )有差異，如同一配方的二段、三段往往比一段精度高。

 

另外，排料狀態(tài)對熱電偶檢測精度也有很大的影響。如果排料很散（如煙片膠的塑煉），熱電偶不能與物料有效充分接觸，測量誤差往往比較大，±10℃左右。而成團排出的膠料，尤其是充油量比較大的，測量精度往往比較高。所以，如果可以的話(huà)，建議進(jìn)行工藝調整，改善下排料狀態(tài)以提高熱電偶測溫精度。另外，填充系數不足的話(huà)，加料密實(shí)性不夠，熱電偶不能與物料有效充分接觸，也會(huì )影響熱電偶的測量精度。所以，要根據配方的比重、設備的磨損狀態(tài)，確定合適的填充系數（一般切線(xiàn)型轉子取 0.75，嚙合型轉子取 0.65）。

 

3.5　其它

不同的轉子型式，意味著(zhù)不同的膠料流動(dòng)和排料狀態(tài)，對熱電偶的檢測精度也有很大的影響，這也值得關(guān)注。

 

一般來(lái)說(shuō)，同步狀態(tài)比異步狀態(tài)的膠料均一性（同一車(chē)次的不同部位檢測）會(huì )高一些，熱電偶精度相對也高一些。排料時(shí)，分散效果好的膠料，熱電偶檢測精度相對也高一些。

 

另外，熱電偶是安裝于卸料門(mén)或者側壁端板中，側壁或者端板的溫度（也就是冷卻效果的體現）也會(huì )影響熱電偶的檢測精度。所以，要保證設備各處的冷

卻時(shí)刻處于良好的工作狀態(tài)，根據水質(zhì)不同，定期酸洗設備。

 

4　結語(yǔ)

一般情況下密煉機是所有橡膠制品生產(chǎn)的源頭設備，效率和煉膠質(zhì)量的好壞及穩定性，直接影響著(zhù)#終產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)的經(jīng)營(yíng)情況。所以，有必要對熱電偶的工作原理件分析，在此基礎上想辦法保證熱電偶的檢測精度。

 

當出現操作柜顯示與排料后實(shí)測膠料溫度不一致時(shí)，應shou先排查熱電偶或者補償導線(xiàn)是否有硬件的故障，然后再有針對性的參照上文進(jìn)行分析和處理。在此文的撰寫(xiě)及實(shí)踐試驗對比過(guò)程中，得到了上海國申公司的大力支持，在此表示感謝！