熱輥校溫原理及其故障分析與對策

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(gè)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(shí)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(shí)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(shí)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(gè)熱輥由4個(gè)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(gè)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(shí)溫度檢測，另外4個(gè)加熱線圈表面有4個(gè)熱電偶組成過熱保護(hù)電路對加熱線圈進(jìn)行保護(hù)。

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(shí)LED顯示的同時(shí)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(shí)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(shí)又會以最大設(shè)定輸出功率進(jìn)行加熱，經(jīng)過一段時(shí)間的調(diào)節(jié)后穩(wěn)定在某一個(gè)溫度值，此時(shí)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(shí)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(gè)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(shí)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(gè)校溫工作基本結(jié)束，此時(shí)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(shí)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?jiǎng)幼鳎?
（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(bào)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(shí)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)。

由測量數(shù)據(jù)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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。

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(gè)或多個(gè)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(shí)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(shí)顯示C是正常的，因?yàn)榇藭r(shí)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(shí)，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(shí)，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(shí)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(shí)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(shí)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)。