密煉機熱電偶測溫精度問題的分析

摘要:密煉機是以輪胎為典型代表的橡膠制品企業(yè)所廣泛采用的設(shè)備。每車次排料時間的確定，不僅影響生產(chǎn)效率，也影響煉膠品質(zhì)，同時，一些特殊配方要求以膠料溫度作為控制點。目前，行業(yè)大多采用以熱電偶檢測的膠料溫度作為上述控制的依據(jù)。所以，熱電偶的精度就變得很重要。就可能影響密煉機熱電偶測溫精度的可能性進行分析，井提出相應(yīng)的對策和建議。以期對行業(yè)有指導和幫助。
1問題背景
　　密煉機是以輪胎為典型代表的橡膠制品企業(yè)所廣泛采用的設(shè)備，具有生產(chǎn)效率高、環(huán)保性好(對比開煉機和加壓式捏煉機)和自動化程度高等凸出優(yōu)點。從實踐看，密煉機又是輪胎等橡膠制品生產(chǎn)的源頭設(shè)備，其工作性能好壞直接影響著最終制品的品質(zhì)。
　　根據(jù)工作原理，密煉機是間歇式工作。投人膠料→煉膠→排出膠料→投人下→車次膠料，如此往復(fù)。一般行業(yè)以膠料投人后關(guān)閉加料門作為一個混煉周期的開始，以上頂栓升起、卸料門打開排料作為一個混煉周期的結(jié)束。混煉周期的長短，直接影響著生產(chǎn)效率和煉膠品質(zhì)。混煉周期的確定，取決于排料時間點的選擇，而對于何時，目前主要有表1所示的幾種控制方式。
 
　　其中，溫度控制能反映膠料的實際混煉狀態(tài)(更能代表和表達膠料的物理狀態(tài))和設(shè)備的磨損漸進歷程(設(shè)備磨損后，到達同樣排料溫度所需要的時間會延長)，所以被大多數(shù)企業(yè)所采用。但是，就如前文所述，溫度控制煉膠對熱電偶測溫精度依賴性大，是需要關(guān)注的內(nèi)容。
　　近幾年來，一些企業(yè)反映遇到密煉機熱電偶測溫不準的問題，也就是操作柜顯示的排料溫度與調(diào)過手持針人式測溫儀實測的密煉機排出的膠料溫度偏離較大，≥±5℃。熱電偶測溫不準，不僅影響排膠的實際品質(zhì)。更重要的是，如果熱電偶測溫不準造成膠料溫升過高，而橡膠又屬于低燃點易燃物品，溫升過高的膠料一旦遇到空氣就會立即燃燒，且不易被撲滅，如果引起火災(zāi)將會產(chǎn)生更大的損失。因火災(zāi)對輪眙企業(yè)造成重大損失的案例，不勝枚舉。所以，對熱電偶測溫不準的問題要充分的重視。
2問題分析
　　根據(jù)密煉機及熱電偶的工作原理，其檢測精度不夠的原因可能如表2所示。當然，像安裝在卸料門上的熱電偶，如果軸向定位不可靠，物料持續(xù)壓著熱電偶(尤其是上頂栓壓力高時)，也會導致熱電偶伸出過短。
 
3問題對策
3.1提高熱電偶質(zhì)量
　　熱電偶是溫度測量儀表中常用的測溫元件，它直接測量溫度，并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號，通過電氣儀表(二次儀表)轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度。根據(jù)測溫范圍的不同，熱電偶有如下的幾個分度號:B型測溫范圍為600~1700℃S;R型測溫范圍為0~1600℃;K、N型測溫范圍為-40~1300°C;E型測溫范圍為-40-900℃;T型測溫范圍為-200~350℃;J型測溫范圍為-40~750℃;C型測溫范圍為0~2300℃。其中，密煉機上應(yīng)用最多的是J分度的，E分度也有個別使用的。
　　通過近些年的實踐，國產(chǎn)熱電偶與進口件的差距越來越小，尤其是檢測精度(實驗室檢測)都可以滿足要求。不過，熱響應(yīng)速度國產(chǎn)比進口件稍慢。因為在一個典型的煉膠周期內(nèi)，溫度曲線是持續(xù)上升的，所以響應(yīng)速度滯后在一定程度上會導致熱電偶測量精度不準的現(xiàn)象。
3.2保證熱電偶合適安裝
一般來說，熱電偶安裝主要有以下幾種形式:
(1)在卸料門上安裝1支。
(2)卸料門上安裝2支。兩支熱電偶檢測的溫度都進PLC，以其中的一支作為操作柜顯示和排料控制信號點，另一支做監(jiān)控。當兩支熱電偶檢測的溫度誤差超過設(shè)定值時報警，提示熱電偶故障。
(3)在卸料門上安裝1支或2支，在側(cè)壁上安裝1支。操作柜顯示和排料控制以卸料門上的為準，側(cè)壁上的輔助做參考。一般來說，從功率曲線看，在投料初期，卸料門和側(cè)壁熱電偶檢測膠溫差異較大，越到混煉后期，兩個值越接近甚至持平.熱電偶探人密煉室內(nèi)多少(見圖1中的尺寸B)，直接影響著檢測精度:
 
(1)探人尺寸太少，頭部不能被物料有效包裹和摩擦，測量溫度會比膠料的實際溫度低。但優(yōu)點是使用壽命會長很多;
(2)探人尺寸太多，測量溫度會比膠料的實際溫度高，而且熱電偶壽命也會變短。
　　所以，在安裝尤其是用戶現(xiàn)場自行更換熱電偶備件時，-定要保證熱電偶探出卸料門的長度尺寸(以“大橡塑”270/370密煉機為例，探出長度25mm為宜)。同時，密煉機制作廠家在結(jié)構(gòu)上也要保證工作狀態(tài)下，熱電偶不能被膠料逐漸擠出導致探入密煉室長度變小。
3.3合格的補償導線
　　要使用熱電偶專用補償導線，井且在安裝到機體前和安裝后要進行校準檢測。在現(xiàn)場，可使用手持式校準儀模擬熱電偶給機體接線盒一個溫度信號，然后在操作柜上查看實際顯示值，觀察差值有多大。-般可以接受的差值在±2℃左右。如果差值過大，說明補償導線不合格需要更換。
3.4工藝調(diào)整
　　通過多年的實踐可以看出，不同的膠料配方或者同-配方的不同工段，熱電偶檢測精度會有差異，如同一配方的二段、三段往往比一段精度高。另外，排料狀態(tài)對熱電偶檢測精度也有很大的影響。如果排料很散(如煙片膠的塑煉)，熱電偶不能與物料有效充分接觸，測量誤差往往比較大,±10℃左右.而成團排出的膠料，尤其是充油量比較大的，測量精度往往比較高。所以，如果可以的話，建議進行工藝調(diào)整，改善下排料狀態(tài)以提高熱電偶測溫精度.
　　另外，填充系數(shù)不足的話，加料密實性不夠，熱電偶不能與物料有效充分接觸，也會影響熱電偶的測量精度。所以，要根據(jù)配方的比重、設(shè)備的磨損狀態(tài)，確定合適的填充系數(shù)(-般切線型轉(zhuǎn)子取0.75，嚙合型轉(zhuǎn)子取0.65)。
3.5其它
　　不同的轉(zhuǎn)子型式，意味著不同的膠料流動和排料狀態(tài)，對熱電偶的檢測精度也有很大的影響，這也值得關(guān)注。
　　一般來說,同步狀態(tài)比異步狀態(tài)的膠料均一性(同一車次的不同部位檢測)會高一些，熱電偶精度相對也高一些。排料時，分散效果好的膠料，熱電偶檢測精度相對也高-些。
　　另外，熱電偶是安裝于卸料門或者側(cè)壁端板中，.側(cè)壁或者端板的溫度(也就是冷卻效果的體現(xiàn))也會影響熱電偶的檢測精度。所以，要保證設(shè)備各處的冷卻時刻處于良好的工作狀態(tài)，根據(jù)水質(zhì)不同，定期酸洗設(shè)備。
4結(jié)語
　　一般情況下密煉機是所有橡膠制品生產(chǎn)的源頭設(shè)備，效率和煉膠質(zhì)量的好壞及穩(wěn)定性，直接影響著最終產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)的經(jīng)營情況。所以，有必要對熱電偶的工作原理件分析，在此基礎(chǔ)上想辦法保證熱電偶的檢測精度。
　　當出現(xiàn)操作柜顯示與排料后實測膠料溫度不一致時，應(yīng)首先排查熱電偶或者補償導線是否有硬件的故障，然后再有針對性的參照上文進行分析和處理。