關(guān)鍵詞：BOPET薄膜        離散系統(tǒng)        速度波動        變頻器

1． 概述

   上海紫東化工塑料有限公司于1997年引進(jìn)日本MHI公司的年產(chǎn)10，000噸級的BOPET聚酯薄膜生產(chǎn)線設(shè)備，于1999年5月正式投入生產(chǎn)，設(shè)備投入運(yùn)行后，其速度控制系統(tǒng)一直處于較好運(yùn)行狀態(tài)。2000年1月，設(shè)備經(jīng)過維護(hù)保養(yǎng)重新開機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)，在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)線速度無規(guī)則波動。通常人們總是認(rèn)為速度波動是內(nèi)電氣原因引起的，然而，通過分析、研究，發(fā)現(xiàn)引起生產(chǎn)線速度波動的原因不是電氣控制裝置出現(xiàn)問題，而是由于日本MHI公司按其專利生產(chǎn)的高精度游星減速機(jī)其輸出速比無規(guī)則波動，近年來我國從MHI公司引進(jìn)的BOPET、BOPP生產(chǎn)線設(shè)備中，有許多鑄片機(jī)的減速機(jī)就是該種類型的減速機(jī)，下面就故障的查找過程總結(jié)如下，以便國內(nèi)同行借鑒。

一、BOPET聚酯薄膜生產(chǎn)線工藝簡介

   圖1，BOPET聚酯句膜生產(chǎn)線設(shè)備簡圖

BOPET聚酯薄膜生產(chǎn)線設(shè)備主要是由原料輸送裝置。預(yù)結(jié)晶器、干燥器、擠出機(jī)、計量泵、過濾器、烙體管道、模頭、鑄片機(jī)、縱向拉伸機(jī)、橫向拉伸機(jī)、牽引機(jī)、收卷機(jī)以及分切機(jī)等設(shè)備組成。

原料通過原料輸送設(shè)備，經(jīng)過預(yù)結(jié)晶器結(jié)晶后進(jìn)入干燥器。干燥完畢進(jìn)入擠出機(jī)充分融化后，在擠出機(jī)擠出力的作用了，通過計量泵，由計量泵進(jìn)行計量，然后經(jīng)過熔管道到達(dá)模頭，熔體從模頭流出在鑄片機(jī)上成型，經(jīng)縱向拉伸機(jī)縱向拉伸、橫向拉伸機(jī)橫向拉伸、通過牽引機(jī)，由收卷機(jī)進(jìn)行收卷。最后，根據(jù)用戶需要，由分切機(jī)將其分切成用戶需要的規(guī)格。

3.MHI公司BOPET聚酯薄膜生產(chǎn)線設(shè)備控制系統(tǒng)

二、集散控制系統(tǒng)

MHI公司BOPET聚酯薄膜生產(chǎn)線設(shè)備的控制系統(tǒng)是一個由上、下二級組成的集散型控制系統(tǒng)。它可以把從原料輸送、預(yù)結(jié)晶器、干燥器、熔體管道、鑄片、縱向拉伸、橫向拉伸、牽引到收卷的整個BOPET聚酯薄膜生產(chǎn)過程集中到一個集散控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)工廠生產(chǎn)的全自動化，位于中央控制室的土計算機(jī)、工作站為第一級(監(jiān)控級)，實現(xiàn)從原料輸送、預(yù)結(jié)晶、干燥、擠出、傳片、鑄拉、橫拉、牽引、收卷工藝過程的集中監(jiān)視與控制。3臺可編程控制器(PLC)作為第二級(現(xiàn)場級)實現(xiàn)對BOPET聚酯薄膜生產(chǎn)的實時控制。監(jiān)控級與現(xiàn)場級通過以太網(wǎng)(Ethernt)TCP／IP協(xié)議連成控制網(wǎng)絡(luò)。

2)生產(chǎn)線速度控制系統(tǒng)

MHI公司BOPET聚酯薄膜生產(chǎn)線設(shè)備，其生產(chǎn)線速度是以鑄片機(jī)冷鼓速度為基準(zhǔn)速度，其后的設(shè)備分別以與前一設(shè)備速度成一定的比例的速度運(yùn)行，設(shè)備是由電動機(jī)驅(qū)動的，每一臺電動機(jī)由一臺變頻器控制其速度，在生產(chǎn)中，操作者在計算機(jī)屏幕上，根據(jù)工藝設(shè)定鑄片機(jī)冷鼓的速度以及后一組工藝設(shè)備與其前一工藝設(shè)備之間的速度比例，計算機(jī)通過以太網(wǎng)向PLC發(fā)出指令，該指令經(jīng)PLC處理后作為變頻器的控制信號，控制各電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

三、問題提出

2001年1月，公司10，000噸級的BOPET聚酯薄膜生產(chǎn)線設(shè)備，經(jīng)過維護(hù)保養(yǎng)重新開機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)，在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)線速度無規(guī)則波動，影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

四、分析

1）設(shè)備生產(chǎn)狀況觀察

接到故障報告后，發(fā)現(xiàn)中控室計算機(jī)工作站屏幕上縱拉機(jī)入口設(shè)備(MDL1電機(jī)驅(qū)動)速度異常，另發(fā)現(xiàn)鑄片機(jī)出口張力有波動，MDL1后邊設(shè)備均按所設(shè)定的速度比例運(yùn)行，鑄片-縱拉進(jìn)口設(shè)備運(yùn)行速度、張力情況記錄見表1：

表1  鑄片—縱拉進(jìn)口設(shè)備運(yùn)行速度、張力情況

說明：

a. CAST1為鑄片機(jī)冷鼓，CAST2為鑄片機(jī)剝離輥，MDL1為縱拉機(jī)入口工藝段；

b. SV是計算機(jī)上鑄片機(jī)冷鼓表面線速度設(shè)定值，單位m／min；

c. PV是計算機(jī)顯示由裝于電動機(jī)尾部測速儀測得的電機(jī)轉(zhuǎn)速，換算成的設(shè)備實際運(yùn)行速度，單位m／min；

d. DSV是后—工藝設(shè)

e. DPV是后—工藝設(shè)備與前—工藝設(shè)備之間速度比的實際值；備與前—工藝設(shè)備之間速度比的設(shè)定值；

f. TENSION—CAST是鑄片機(jī)出口與縱拉機(jī)人口之間的實際張力與設(shè)定張力的誤差值。

2 ) 生產(chǎn)線設(shè)備空載運(yùn)行狀況觀察

為了對設(shè)備狀況有一個比較全面的了解，在設(shè)備空載運(yùn)行狀態(tài)下，觀察設(shè)備空載運(yùn)行速度，經(jīng)過觀察，生產(chǎn)線從鑄片機(jī)到收卷機(jī)，與薄膜拉伸速度有關(guān)的所有電機(jī)運(yùn)行速度均正常。

3 ) 檢查計算機(jī)工作站上顯示數(shù)據(jù)與變頻器給定，輸出，電動機(jī)輸出的一致性

從測試和觀察到a. CASTl的PV：SV，PV_INV-PV_MOTOR、SV、PV、SV_INV、PV_MOTOR恒定不變，說明CAST1控制系統(tǒng)工作正常，電動機(jī)工作正常。的數(shù)據(jù)來看(見表2)，在設(shè)備運(yùn)行過程中：

b. CAST的DPV=DSV，PVINV=PV_MOTOR，DSV、DPV、SV_INV、PV_MOTOR恒定不變，說明CAST2控制系統(tǒng)工作正常，電動機(jī)工作正常。

c. MDLl的SV_INV值在波動，DPV、PV_INT、PV_MOTOR值隨著SV_INV值按同比例變化，這說明變頻器速度控制器工作正常，電動機(jī)工作正常，變頻器給定信號的波動原因有待確認(rèn)。MDL1的輸出波動，造成了生產(chǎn)線的速度波動。

表2鑄片一縱拉機(jī)入口速度的設(shè)定值與實測值

說明：

1．SV_INV是用儀表測得變頻器輸出速度設(shè)定值，單位：V；

2．PV_INV是變頻器顯示輸出速度實際值，單位：rpm；

3．PV_MOTOR是用儀表測得電動機(jī)輸出速度實際值，單位：rpm。

4 ） MDL1變頻器速度給定信號波動原因鑄片機(jī)是由冷鼓、剝離輥、浮輥組成，縱拉機(jī)與鑄生機(jī)之間的張力是通過一個在鑄生機(jī)出口的一個浮輥進(jìn)行檢測，浮輥的位置信號和縱拉機(jī)入口工藝設(shè)備與鑄生機(jī)牽引輥之間的速度比例設(shè)定值信號疊加后，作為縱拉機(jī)入口設(shè)備驅(qū)動電機(jī)變頻控制器的給定值，由于縱拉機(jī)入口工藝設(shè)備的速度與鑄片機(jī)剝離輥之間的速度比例一旦在計算機(jī)上設(shè)定后，其信號是個固定值，所以縱拉入口設(shè)備速度信號變化的原因是由張力信號的波動引起的�？赡芤�起張力測試魂原因有冷鼓、剝離輥張力檢測輥和縱拉入口工藝設(shè)備。

a. 浮輥檢查經(jīng)檢查，浮輥汽缸壓力正常，人為改變浮輥位置，其電信號與池輥位置相匹配，所以浮輥電、氣工作正常。

b. 實際轉(zhuǎn)速測量在鑄片機(jī)冷鼓設(shè)定值為35m/min，即CAST1驅(qū)動電機(jī)輸出為717rpm的情況下，對浮輥張力測量有影響的CAST1、CAST2、MDL1設(shè)備的實際轉(zhuǎn)速進(jìn)行測量。

測量結(jié)果：

1） CAST2、MDL1的測量值與計算機(jī)上工藝設(shè)定值和實際速度值相同；

2） 冷鼓CAST1的實際轉(zhuǎn)速波動。

6． 結(jié)論在冷鼓電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速恒定在717rpm的情況下，實際冷鼓減速機(jī)輸出速度在8.08-8.24rpm之間波動，減速機(jī)通過聯(lián)軸器直接與冷聯(lián)接，所以減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)速就是冷鼓的轉(zhuǎn)速，即冷鼓轉(zhuǎn)速在8.08-8.24rpm之間波動，造成了生產(chǎn)線的速度波動。由此證明，此次生產(chǎn)線速度波動的原因在于冷鼓的減速機(jī)故障。

7． 減速機(jī)產(chǎn)生故障的原因冷鼓速度控制，在BOPT薄膜生產(chǎn)中是十分重要的，MHI公司采用了由MHI公司專利生產(chǎn)的游星減速機(jī)作為冷鼓電機(jī)這裝置，其目的是為了減小普通齒輪減速機(jī)速度變化時冷鼓表面速度的突變。該系列減速機(jī)，不同于齒輪嚙合型減速機(jī)，它是通過在減速箱內(nèi)注入特殊的減速機(jī)油，使不同輥徑輥筒表面摩擦運(yùn)轉(zhuǎn)來生產(chǎn)速比，達(dá)到減速的目的。由于在減速機(jī)維護(hù)時，在減速機(jī)中注入的是規(guī)定牌號的潤滑油，潤滑油的粘度特性不穩(wěn)定，導(dǎo)致減速機(jī)速比的波動。