關(guān)鍵詞：BOPET薄膜        離散系統        速度波動(dòng)        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(xiàn)設備，于1999年5月正式投入生產(chǎn)，設備投入運行后，其速度控制系統一直處于較好運行狀態(tài)。2000年1月，設備經(jīng)過(guò)維護保養重新開(kāi)機進(jìn)行生產(chǎn)，在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現生產(chǎn)線(xiàn)速度無(wú)規則波動(dòng)。通常人們總是認為速度波動(dòng)是內電氣原因引起的，然而，通過(guò)分析、研究，發(fā)現引起生產(chǎn)線(xiàn)速度波動(dòng)的原因不是電氣控制裝置出現問(wèn)題，而是由于日本MHI公司按其專(zhuān)利生產(chǎn)的高精度游星減速機其輸出速比無(wú)規則波動(dòng)，近年來(lái)我國從MHI公司引進(jìn)的BOPET、BOPP生產(chǎn)線(xiàn)設備中，有許多鑄片機的減速機就是該種類(lèi)型的減速機，下面就故障的查找過(guò)程總結如下，以便國內同行借鑒。

一、BOPET聚酯薄膜生產(chǎn)線(xiàn)工藝簡(jiǎn)介

   圖1，BOPET聚酯句膜生產(chǎn)線(xiàn)設備簡(jiǎn)圖

BOPET聚酯薄膜生產(chǎn)線(xiàn)設備主要是由原料輸送裝置。預結晶器、干燥器、擠出機、計量泵、過(guò)濾器、烙體管道、模頭、鑄片機、縱向拉伸機、橫向拉伸機、牽引機、收卷機以及分切機等設備組成。

原料通過(guò)原料輸送設備，經(jīng)過(guò)預結晶器結晶后進(jìn)入干燥器。干燥完畢進(jìn)入擠出機充分融化后，在擠出機擠出力的作用了，通過(guò)計量泵，由計量泵進(jìn)行計量，然后經(jīng)過(guò)熔管道到達模頭，熔體從模頭流出在鑄片機上成型，經(jīng)縱向拉伸機縱向拉伸、橫向拉伸機橫向拉伸、通過(guò)牽引機，由收卷機進(jìn)行收卷。最后，根據用戶(hù)需要，由分切機將其分切成用戶(hù)需要的規格。

3.MHI公司BOPET聚酯薄膜生產(chǎn)線(xiàn)設備控制系統

二、集散控制系統

MHI公司BOPET聚酯薄膜生產(chǎn)線(xiàn)設備的控制系統是一個(gè)由上、下二級組成的集散型控制系統。它可以把從原料輸送、預結晶器、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(gè)BOPET聚酯薄膜生產(chǎn)過(guò)程集中到一個(gè)集散控制系統中，實(shí)現工廠(chǎng)生產(chǎn)的全自動(dòng)化，位于中央控制室的土計算機、工作站為第一級(監控級)，實(shí)現從原料輸送、預結晶、干燥、擠出、傳片、鑄拉、橫拉、牽引、收卷工藝過(guò)程的集中監視與控制。3臺可編程控制器(PLC)作為第二級(現場(chǎng)級)實(shí)現對BOPET聚酯薄膜生產(chǎn)的實(shí)時(shí)控制。監控級與現場(chǎng)級通過(guò)以太網(wǎng)(Ethernt)TCP／IP協(xié)議連成控制網(wǎng)絡(luò )。

2)生產(chǎn)線(xiàn)速度控制系統

MHI公司BOPET聚酯薄膜生產(chǎn)線(xiàn)設備，其生產(chǎn)線(xiàn)速度是以鑄片機冷鼓速度為基準速度，其后的設備分別以與前一設備速度成一定的比例的速度運行，設備是由電動(dòng)機驅動(dòng)的，每一臺電動(dòng)機由一臺變頻器控制其速度，在生產(chǎn)中，操作者在計算機屏幕上，根據工藝設定鑄片機冷鼓的速度以及后一組工藝設備與其前一工藝設備之間的速度比例，計算機通過(guò)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，控制各電機的運轉。

三、問(wèn)題提出

2001年1月，公司10，000噸級的BOPET聚酯薄膜生產(chǎn)線(xiàn)設備，經(jīng)過(guò)維護保養重新開(kāi)機進(jìn)行生產(chǎn)，在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現生產(chǎn)線(xiàn)速度無(wú)規則波動(dòng)，影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

四、分析

1）設備生產(chǎn)狀況觀(guān)察

接到故障報告后，發(fā)現中控室計算機工作站屏幕上縱拉機入口設備(MDL1電機驅動(dòng))速度異常，另發(fā)現鑄片機出口張力有波動(dòng)，MDL1后邊設備均按所設定的速度比例運行，鑄片-縱拉進(jìn)口設備運行速度、張力情況記錄見(jiàn)表1：

表1  鑄片—縱拉進(jìn)口設備運行速度、張力情況

說(shuō)明：

a. CAST1為鑄片機冷鼓，CAST2為鑄片機剝離輥，MDL1為縱拉機入口工藝段；

b. SV是計算機上鑄片機冷鼓表面線(xiàn)速度設定值，單位m／min；

c. PV是計算機顯示由裝于電動(dòng)機尾部測速儀測得的電機轉速，換算成的設備實(shí)際運行速度，單位m／min；

d. DSV是后—工藝設

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

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

2 ) 生產(chǎn)線(xiàn)設備空載運行狀況觀(guān)察

為了對設備狀況有一個(gè)比較全面的了解，在設備空載運行狀態(tài)下，觀(guān)察設備空載運行速度，經(jīng)過(guò)觀(guān)察，生產(chǎn)線(xiàn)從鑄片機到收卷機，與薄膜拉伸速度有關(guān)的所有電機運行速度均正常。

3 ) 檢查計算機工作站上顯示數據與變頻器給定，輸出，電動(dòng)機輸出的一致性

從測試和觀(guān)察到a. CASTl的PV：SV，PV_INV-PV_MOTOR、SV、PV、SV_INV、PV_MOTOR恒定不變，說(shuō)明CAST1控制系統工作正常，電動(dòng)機工作正常。的數據來(lái)看(見(jiàn)表2)，在設備運行過(guò)程中：

b. CAST的DPV=DSV，PVINV=PV_MOTOR，DSV、DPV、SV_INV、PV_MOTOR恒定不變，說(shuō)明CAST2控制系統工作正常，電動(dòng)機工作正常。

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

表2鑄片一縱拉機入口速度的設定值與實(shí)測值

說(shuō)明：

1．SV_INV是用儀表測得變頻器輸出速度設定值，單位：V；

2．PV_INV是變頻器顯示輸出速度實(shí)際值，單位：rpm；

3．PV_MOTOR是用儀表測得電動(dòng)機輸出速度實(shí)際值，單位：rpm。

4 ） MDL1變頻器速度給定信號波動(dòng)原因鑄片機是由冷鼓、剝離輥、浮輥組成，縱拉機與鑄生機之間的張力是通過(guò)一個(gè)在鑄生機出口的一個(gè)浮輥進(jìn)行檢測，浮輥的位置信號和縱拉機入口工藝設備與鑄生機牽引輥之間的速度比例設定值信號疊加后，作為縱拉機入口設備驅動(dòng)電機變頻控制器的給定值，由于縱拉機入口工藝設備的速度與鑄片機剝離輥之間的速度比例一旦在計算機上設定后，其信號是個(gè)固定值，所以縱拉入口設備速度信號變化的原因是由張力信號的波動(dòng)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(shí)際轉速測量在鑄片機冷鼓設定值為35m/min，即CAST1驅動(dòng)電機輸出為717rpm的情況下，對浮輥張力測量有影響的CAST1、CAST2、MDL1設備的實(shí)際轉速進(jìn)行測量。

測量結果：

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

2） 冷鼓CAST1的實(shí)際轉速波動(dòng)。

6． 結論在冷鼓電動(dòng)機輸出轉速恒定在717rpm的情況下，實(shí)際冷鼓減速機輸出速度在8.08-8.24rpm之間波動(dòng)，減速機通過(guò)聯(lián)軸器直接與冷聯(lián)接，所以減速機輸出轉速就是冷鼓的轉速，即冷鼓轉速在8.08-8.24rpm之間波動(dòng)，造成了生產(chǎn)線(xiàn)的速度波動(dòng)。由此證明，此次生產(chǎn)線(xiàn)速度波動(dòng)的原因在于冷鼓的減速機故障。

7． 減速機產(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(zhuān)利生產(chǎn)的游星減速機作為冷鼓電機這裝置，其目的是為了減小普通齒輪減速機速度變化時(shí)冷鼓表面速度的突變。該系列減速機，不同于齒輪嚙合型減速機，它是通過(guò)在減速箱內注入特殊的減速機油，使不同輥徑輥筒表面摩擦運轉來(lái)生產(chǎn)速比，達到減速的目的。由于在減速機維護時(shí)，在減速機中注入的是規定牌號的潤滑油，潤滑油的粘度特性不穩定，導致減速機速比的波動(dòng)。