摘要 以2001~2002年建成投產(chǎn)的聚丙烯裝置為例,介紹隔膜壓力表機組的組成、配置和自控系統,并對長(cháng)期出現的故障和存在的安全隱患進(jìn)行分析處理,給出相應的改進(jìn)建議。
隔膜壓力表機是聚丙烯裝置粒料產(chǎn)品轉化的重要機組,是塑料混煉流程中的關(guān)鍵設備,它通過(guò)混煉、擠壓及造粒等過(guò)程將聚合物粉料制成粒料,便于后序的加工和運輸[1,2]。目前新投產(chǎn)的大規模聚烯烴混煉裝置基本都采用雙螺桿隔膜壓力表機,它集機、電、儀高度一體化,自動(dòng)化程度較高。
1 隔膜壓力表機組的組成和控制系統的配置
隔膜壓力表機組的主要設備包括:主電機、減速齒輪軸承箱、潤滑油泵系統、雙螺桿(采用導熱油加熱)筒體、液壓油控制的換網(wǎng)器系統及冷卻水參與的切料電機等。還配有輔助系統和設備,主要包括:粉料配比系統(主副電子秤配料系統,主秤為粉料稱(chēng)重,副秤為添加劑稱(chēng)重)、主混合倉、粒料輸送、干燥系統振動(dòng)篩及粒料包裝等。
隔膜壓力表機組自控系統中的主電機由西門(mén)子SIMATICSS5PLC控制,其型號為S5-ZG155H,CPU型號為ACS607;控制喂料電機的變頻器和驅動(dòng)器型號分別為DIGI-DRIVER和9258-3d71Rev,控制切料電機的變頻器型號為FUJI11G11S-4;粉料和粒料輸送系統的1#PLC、2#PLC和上游粉料配比系統3#PLC都為Omron系列,其CPU型號為CPM2A-60CDR?刂葡到y還包含有溫度、流量、壓力等二次儀表控制器和聲光聯(lián)鎖報警系統。
隔膜壓力表機組高度集中了機電儀一體化控制系統,采用了繼電器加PLC的控制方案。經(jīng)過(guò)17年的運行,設備老化、控制系統落后,系統使用的二次儀表較多并且控制同種參數的二次儀表種類(lèi)繁多,儀表使用周期較長(cháng),內部電子元器件嚴重老化,極易出現誤動(dòng)作導致隔膜壓力表機停車(chē)。
2聯(lián)鎖停車(chē)故障與處理措施
主中間倉空倉,主電機停車(chē)。主中間倉的粉料來(lái)自主副秤配比好的粉料,每次只有1t,如果上游故障導致沒(méi)有及時(shí)補料,料倉的粉料只能堅持供給造粒機半小時(shí),超過(guò)半小時(shí)后無(wú)原料停車(chē)。在運行中發(fā)現兩次故障:一次是主電子秤零點(diǎn)漂移,造成配料系統失靈;另一次是控制螺旋送料電機的西門(mén)子變頻器故障,故障代碼為F003,經(jīng)查為電機過(guò)載造成,由于操作人員發(fā)現不及時(shí),沒(méi)有及時(shí)處理故障,造成主中間倉無(wú)料而導致停車(chē)。兩次的處理方法分別為:一次是打開(kāi)主秤、副秤放料閥,放空兩個(gè)秤的料,然后對兩個(gè)秤清零,變送器顯示正常后投運后正常,如果偏差過(guò)大,清零無(wú)法校正偏差時(shí),對兩個(gè)秤進(jìn)行校準;另一次是經(jīng)檢查發(fā)現螺旋喂料電機的螺旋桿被粉料堵死,造成電機過(guò)載,清理螺旋器,重啟變頻器后,報警消除,系統恢復正常。建議操作工及時(shí)巡檢,并定時(shí)對電子秤的4個(gè)螺旋喂料器進(jìn)行清理,電氣和機修人員應定期進(jìn)行盤(pán)車(chē)檢查,發(fā)現故障及時(shí)處理。
主電機過(guò)載,保護停車(chē)。主電機的轉軸與連接減速齒輪箱的轉軸上有個(gè)測量軸系間隙變化的探頭,主要測量主軸的振動(dòng)、扭矩及軸下沉等參數,從而保護電機正常運轉。曾經(jīng)出現過(guò)兩次故障停車(chē):一次是探頭固定支架松動(dòng),導致儀表測量參數發(fā)生誤報而停車(chē);另一次是減速齒輪箱的軸承故障,造成主電機的扭矩發(fā)生變化而停車(chē)。處理方法是,加固探頭支架,更換軸承,儀表和機械維護人員加強對設備的巡檢工作。
潤滑油壓力低,保護停車(chē)。減速齒輪箱潤滑油壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作造成停車(chē),經(jīng)檢查發(fā)現潤滑油臟污,有金屬屑和聚丙烯粉末,致使壓力開(kāi)關(guān)的引壓管線(xiàn)堵塞而觸發(fā)壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作造成停車(chē)。經(jīng)檢查發(fā)現潤滑油過(guò)濾器的過(guò)濾網(wǎng)破損,造成臟物進(jìn)入潤滑油。解決方法為更換系統的潤滑油,更換濾網(wǎng),重新調校壓力開(kāi)關(guān)。建議對潤滑油壓力開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖采用二取二或三取二的冗錯控制系統。
喂料控制器過(guò)載,保護停車(chē)。由于粉料配比系統的添加劑是人工加料,在加料過(guò)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)入螺旋喂料電機后卡死螺桿,致使喂料電機過(guò)載停車(chē),并且電機長(cháng)時(shí)間過(guò)載而燒毀了電機的數字驅動(dòng)器,此驅動(dòng)器價(jià)格昂貴,給企業(yè)造成了很大的經(jīng)濟損失。建議加強對加料操作人員和設備檢修人員的管理,防止異物掉入加料器。
切粒機過(guò)載,保護停車(chē)。出現過(guò)的兩次故障停車(chē)為:一次為切粒電機軸承抱死,造成切粒電機變頻器過(guò)載從而導致停車(chē),更換電機軸承后恢復正常;另一次為切粒電機與切粒器的連軸器振動(dòng),噪音異常,經(jīng)檢查發(fā)現電機軸與切粒機的軸不在找正偏差范圍內,機械人員對軸重新找正開(kāi)機后不久故障再次出現,脫開(kāi)切粒部分,停車(chē)檢查,#終發(fā)現支撐切粒器的防震橡膠塊由于高溫和腐蝕老化,彈性系數發(fā)生變化,造成找正的參數在運行一點(diǎn)時(shí)間后產(chǎn)生漂移,兩個(gè)軸不在同一中心線(xiàn)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,聯(lián)鎖停車(chē)。冷卻水流量計一次表采用孔板與差壓變送器組成流量測量系統,由于冷卻水過(guò)濾器過(guò)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(guò)濾器返回冷卻水箱循環(huán)利用),導致差壓變送器引壓線(xiàn)正壓側堵塞,流量低低報聯(lián)鎖停車(chē)。解決方法為更換過(guò)濾器濾網(wǎng),并對引壓線(xiàn)進(jìn)行疏通,校驗差壓變送器。
粒料輸送PLC掉電,聯(lián)鎖停車(chē)。由于設計的不合理,造成了粉料輸送1#PLC和粒料輸送2#PLC的輸入/輸出系統的外供電源(24V(DC))共用一個(gè)穩壓電源,并且24V+端子全部并聯(lián)使用,這就導致在處理粉料系統設備故障時(shí)粒料輸送系統PLC失電而聯(lián)鎖停車(chē)。所以要求維護人員在處理故障時(shí),查清電路圖,仔細檢查確保不會(huì )觸發(fā)PLC失電。
干燥器門(mén)開(kāi)關(guān)信號故障,聯(lián)鎖停車(chē)。粒料干燥器的兩個(gè)門(mén)有兩個(gè)微動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)檢測門(mén)的開(kāi)關(guān),在干燥過(guò)程中門(mén)打開(kāi)會(huì )造成電機的聯(lián)鎖停車(chē),由于微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)失靈造成停車(chē),所以維護人員要定期對電氣設備進(jìn)行檢查和測試,確保設備運行良好。
3 系統的缺陷、安全隱患與改進(jìn)建議
隔膜壓力表控制系統構成存在缺陷。#初設計控制系統時(shí),控制系統的重要安全聯(lián)鎖都由繼電器實(shí)現,繼電器的使用量很大,機械觸點(diǎn)多,受外部環(huán)境的影響較大,容易出現誤動(dòng)作而引起停車(chē);繼電器數量龐大,更換不易,可靠性差,潛性故障不易發(fā)現,維護起來(lái)比較因難。繼電器組成的系統線(xiàn)路復雜,一旦出現問(wèn)題很難查找癥結所在,延緩了故障處理的速度,從而造成更大的經(jīng)濟損失。建議有一定種類(lèi)和數量的備品備件。
沒(méi)有上位機?刂葡到y為西門(mén)子S5-ZG155HPLC,沒(méi)有上位機,無(wú)歷史數據記錄功能,工藝人員只能通過(guò)操作面板上的儀表看到有限的操作數據,不容易掌握整個(gè)
隔膜壓力表機系統的運行狀況。平時(shí)的工藝操作數據不能及時(shí)有效地記錄下來(lái)供日后參考。更為嚴重的是發(fā)生故障停車(chē)時(shí),由于沒(méi)有報警記錄功能,引起停車(chē)故障的過(guò)程數據沒(méi)有記錄,停車(chē)原因難以查找,延誤生產(chǎn)。建議增加PC上位機,供操作人員監視操作參數。
卡件老化。隔膜壓力表機控制系統自2002年投用以來(lái),已連續使用17年之久,大部分卡件已超過(guò)了正常的使用壽命,出現老化現象,儀表故障率明顯升高。
備件采購困難。系統中使用的大部分儀表已逐步下線(xiàn),原生產(chǎn)廠(chǎng)家已不再生產(chǎn),屬于淘汰產(chǎn)品;系統中使用的很多二次儀表,有的廠(chǎng)家已被兼并不復存在,備件無(wú)法購買(mǎi),有些備件也都需進(jìn)口,價(jià)格昂貴,供貨周期較長(cháng);原儀表未采用標準接口,與新型儀表無(wú)法兼容,替代困難。由于控制系統的缺陷和設備老化,嚴重影響了聚丙烯裝置的正常生產(chǎn)。建議對同種參數的控制器采用同種型號,對停產(chǎn)的設備更新升級。
PLC品牌繁多(西門(mén)子、歐姆龍、三菱),系統維護不方便,建議改造時(shí)選擇同種類(lèi)型的PLC。
注明,三暢儀表文章均為原創(chuàng ),轉載請標明本文地址