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(tǒng)，并對長期出現(xiàn)的故障和存在的安全隱患進行分析處理，給出相應(yīng)的改進建議。

 

隔膜壓力表機是聚丙烯裝置粒料產(chǎn)品轉(zhuǎn)化的重要機組，是塑料混煉流程中的關(guān)鍵設(shè)備，它通過混煉、擠壓及造粒等過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(guī)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，自動化程度較高。

 

1 隔膜壓力表機組的組成和控制系統(tǒng)的配置

隔膜壓力表機組的主要設(shè)備包括:主電機、減速齒輪軸承箱、潤滑油泵系統(tǒng)、雙螺桿(采用導(dǎo)熱油加熱)筒體、液壓油控制的換網(wǎng)器系統(tǒng)及冷卻水參與的切料電機等。還配有輔助系統(tǒng)和設(shè)備，主要包括:粉料配比系統(tǒng)(主副電子秤配料系統(tǒng)，主秤為粉料稱重，副秤為添加劑稱重)、主混合倉、粒料輸送、干燥系統(tǒng)振動篩及粒料包裝等。

隔膜壓力表機組自控系統(tǒng)中的主電機由西門子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(qū)動器型號分別為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(tǒng)的1#PLC、2#PLC和上游粉料配比系統(tǒng)3#PLC都為Omron系列，其CPU型號為CPM2A-60CDＲ�？刂葡到y(tǒng)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(tǒng)。

隔膜壓力表機組高度集中了機電儀一體化控制系統(tǒng)，采用了繼電器加PLC的控制方案。經(jīng)過17年的運行，設(shè)備老化、控制系統(tǒng)落后，系統(tǒng)使用的二次儀表較多并且控制同種參數(shù)的二次儀表種類繁多，儀表使用周期較長，內(nèi)部電子元器件嚴(yán)重老化，極易出現(xiàn)誤動作導(dǎo)致隔膜壓力表機停車。

2聯(lián)鎖停車故障與處理措施

主中間倉空倉，主電機停車。主中間倉的粉料來自主副秤配比好的粉料，每次只有1t，如果上游故障導(dǎo)致沒有及時補料，料倉的粉料只能堅持供給造粒機半小時，超過半小時后無原料停車。在運行中發(fā)現(xiàn)兩次故障:一次是主電子秤零點漂移，造成配料系統(tǒng)失靈;另一次是控制螺旋送料電機的西門子變頻器故障，故障代碼為F003，經(jīng)查為電機過載造成，由于操作人員發(fā)現(xiàn)不及時，沒有及時處理故障，造成主中間倉無料而導(dǎo)致停車。兩次的處理方法分別為:一次是打開主秤、副秤放料閥，放空兩個秤的料，然后對兩個秤清零，變送器顯示正常后投運后正常，如果偏差過大，清零無法校正偏差時，對兩個秤進行校準(zhǔn);另一次是經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)螺旋喂料電機的螺旋桿被粉料堵死，造成電機過載，清理螺旋器，重啟變頻器后，報警消除，系統(tǒng)恢復(fù)正常。建議操作工及時巡檢，并定時對電子秤的4個螺旋喂料器進行清理，電氣和機修人員應(yīng)定期進行盤車檢查，發(fā)現(xiàn)故障及時處理。

主電機過載，保護停車。主電機的轉(zhuǎn)軸與連接減速齒輪箱的轉(zhuǎn)軸上有個測量軸系間隙變化的探頭，主要測量主軸的振動、扭矩及軸下沉等參數(shù)，從而保護電機正常運轉(zhuǎn)。曾經(jīng)出現(xiàn)過兩次故障停車:一次是探頭固定支架松動，導(dǎo)致儀表測量參數(shù)發(fā)生誤報而停車;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。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(shè)備的巡檢工作。

潤滑油壓力低，保護停車。減速齒輪箱潤滑油壓力開關(guān)動作造成停車，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)潤滑油臟污，有金屬屑和聚丙烯粉末，致使壓力開關(guān)的引壓管線堵塞而觸發(fā)壓力開關(guān)動作造成停車。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)潤滑油過濾器的過濾網(wǎng)破損，造成臟物進入潤滑油。解決方法為更換系統(tǒng)的潤滑油，更換濾網(wǎng)，重新調(diào)校壓力開關(guān)。建議對潤滑油壓力開關(guān)聯(lián)鎖采用二取二或三取二的冗錯控制系統(tǒng)。

喂料控制器過載，保護停車。由于粉料配比系統(tǒng)的添加劑是人工加料，在加料過程中，加料人員不小心將隨身攜帶的螺絲刀掉入添加劑中，螺絲刀隨粉料進入螺旋喂料電機后卡死螺桿，致使喂料電機過載停車，并且電機長時間過載而燒毀了電機的數(shù)字驅(qū)動器，此驅(qū)動器價格昂貴，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(shè)備檢修人員的管理，防止異物掉入加料器。

切粒機過載，保護停車。出現(xiàn)過的兩次故障停車為:一次為切粒電機軸承抱死，造成切粒電機變頻器過載從而導(dǎo)致停車，更換電機軸承后恢復(fù)正常;另一次為切粒電機與切粒器的連軸器振動，噪音異常，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)電機軸與切粒機的軸不在找正偏差范圍內(nèi)，機械人員對軸重新找正開機后不久故障再次出現(xiàn)，脫開切粒部分，停車檢查，#終發(fā)現(xiàn)支撐切粒器的防震橡膠塊由于高溫和腐蝕老化，彈性系數(shù)發(fā)生變化，造成找正的參數(shù)在運行一點時間后產(chǎn)生漂移，兩個軸不在同一中心線上而造成振動與異響，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。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(tǒng)，由于冷卻水過濾器過濾網(wǎng)破裂，冷卻水中帶進了聚丙烯粉料(冷卻粒料的水經(jīng)過濾器返回冷卻水箱循環(huán)利用)，導(dǎo)致差壓變送器引壓線正壓側(cè)堵塞，流量低低報聯(lián)鎖停車。解決方法為更換過濾器濾網(wǎng)，并對引壓線進行疏通，校驗差壓變送器。

粒料輸送PLC掉電，聯(lián)鎖停車。由于設(shè)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(tǒng)的外供電源(24V(DC))共用一個穩(wěn)壓電源，并且24V+端子全部并聯(lián)使用，這就導(dǎo)致在處理粉料系統(tǒng)設(shè)備故障時粒料輸送系統(tǒng)PLC失電而聯(lián)鎖停車。所以要求維護人員在處理故障時，查清電路圖，仔細檢查確保不會觸發(fā)PLC失電。

干燥器門開關(guān)信號故障，聯(lián)鎖停車。粒料干燥器的兩個門有兩個微動開關(guān)來檢測門的開關(guān)，在干燥過程中門打開會造成電機的聯(lián)鎖停車，由于微動開關(guān)觸點失靈造成停車，所以維護人員要定期對電氣設(shè)備進行檢查和測試，確保設(shè)備運行良好。

3 系統(tǒng)的缺陷、安全隱患與改進建議

隔膜壓力表控制系統(tǒng)構(gòu)成存在缺陷。#初設(shè)計控制系統(tǒng)時，控制系統(tǒng)的重要安全聯(lián)鎖都由繼電器實現(xiàn)，繼電器的使用量很大，機械觸點多，受外部環(huán)境的影響較大，容易出現(xiàn)誤動作而引起停車;繼電器數(shù)量龐大，更換不易，可靠性差，潛性故障不易發(fā)現(xiàn)，維護起來比較因難。繼電器組成的系統(tǒng)線路復(fù)雜，一旦出現(xiàn)問題很難查找癥結(jié)所在，延緩了故障處理的速度，從而造成更大的經(jīng)濟損失。建議有一定種類和數(shù)量的備品備件。

沒有上位機。控制系統(tǒng)為西門子S5-ZG155HPLC，沒有上位機，無歷史數(shù)據(jù)記錄功能，工藝人員只能通過操作面板上的儀表看到有限的操作數(shù)據(jù)，不容易掌握整個隔膜壓力表機系統(tǒng)的運行狀況。平時的工藝操作數(shù)據(jù)不能及時有效地記錄下來供日后參考。更為嚴(yán)重的是發(fā)生故障停車時，由于沒有報警記錄功能，引起停車故障的過程數(shù)據(jù)沒有記錄，停車原因難以查找，延誤生產(chǎn)。建議增加PC上位機，供操作人員監(jiān)視操作參數(shù)。

卡件老化。隔膜壓力表機控制系統(tǒng)自2002年投用以來，已連續(xù)使用17年之久，大部分卡件已超過了正常的使用壽命，出現(xiàn)老化現(xiàn)象，儀表故障率明顯升高。

備件采購困難。系統(tǒng)中使用的大部分儀表已逐步下線，原生產(chǎn)廠家已不再生產(chǎn)，屬于淘汰產(chǎn)品;系統(tǒng)中使用的很多二次儀表，有的廠家已被兼并不復(fù)存在，備件無法購買，有些備件也都需進口，價格昂貴，供貨周期較長;原儀表未采用標(biāo)準(zhǔn)接口，與新型儀表無法兼容，替代困難。由于控制系統(tǒng)的缺陷和設(shè)備老化，嚴(yán)重影響了聚丙烯裝置的正常生產(chǎn)。建議對同種參數(shù)的控制器采用同種型號，對停產(chǎn)的設(shè)備更新升級。

PLC品牌繁多(西門子、歐姆龍、三菱)，系統(tǒng)維護不方便，建議改造時選擇同種類型的PLC。