密煉機(jī)熱電偶測(cè)溫精度問(wèn)題的分析及對(duì)策

 

1　問(wèn)題背景

密煉機(jī)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(duì)比開煉機(jī)和加壓式捏煉機(jī)）和自動(dòng)化程度高等凸出優(yōu)點(diǎn)。從實(shí)踐看，密煉機(jī)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#終制品的品質(zhì)。根據(jù)工作原理，密煉機(jī)是間歇式工作。投入膠料→煉膠→排出膠料→投入下一車次膠料，如此往復(fù)。一般行業(yè)以膠料投入后關(guān)閉加料門作為一個(gè)混煉周期的開始，以上頂栓升起、卸料門打開排料作為一個(gè)混煉周期的結(jié)束�；鞜捴芷诘拈L(zhǎng)短，直接影響著生產(chǎn)效率和煉膠品質(zhì)�；鞜捴芷诘拇_定，取決于排料時(shí)間點(diǎn)的選擇，而對(duì)于何時(shí)，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(shí)際混煉狀態(tài)（更能代表和表達(dá)膠料的物理狀態(tài)）和設(shè)備的磨損漸進(jìn)歷程（設(shè)備磨損后，到達(dá)同樣排料溫度所需要的時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)），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(duì)熱電偶測(cè)溫精度依賴性大，是需要關(guān)注的內(nèi)容。

 

近幾年來(lái)，一些企業(yè)反映遇到密煉機(jī)熱電偶測(cè)溫不準(zhǔn)的問(wèn)題，也就是操作柜顯示的排料溫度與調(diào)過(guò)手持針入式測(cè)溫儀實(shí)測(cè)的密煉機(jī)排出的膠料溫度偏離較大，≥ ±5℃。熱電偶測(cè)溫不準(zhǔn)，不僅影響排膠的實(shí)際品質(zhì)。更重要的是，如果熱電偶測(cè)溫不準(zhǔn)造成膠料溫升過(guò)高，而橡膠又屬于低燃點(diǎn)易燃物品，溫升過(guò)高的膠料一旦遇到空氣就會(huì)立即燃燒，且不易被撲滅，如果引起火災(zāi)將會(huì)產(chǎn)生更大的損失。因火災(zāi)對(duì)輪胎企業(yè)造成重大損失的案例，不勝枚舉。所以，對(duì)熱電偶測(cè)溫不準(zhǔn)的問(wèn)題要充分的重視。

 

2　問(wèn)題分析

根據(jù)密煉機(jī)及熱電偶的工作原理，其檢測(cè)精度不夠的原因可能如表 2 所示。

當(dāng)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(shí)），也會(huì)導(dǎo)致熱電偶伸出過(guò)短。

 

3　問(wèn)題對(duì)策

3.1　提高熱電偶質(zhì)量

熱電偶是溫度測(cè)量?jī)x表中常用的測(cè)溫元件，它直接測(cè)量溫度，并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，通過(guò)電氣儀表 ( 二次儀表 ) 轉(zhuǎn)換成被測(cè)介質(zhì)的溫度。根據(jù)測(cè)溫范圍的不同，熱電偶有如下的幾個(gè)分度號(hào) ：B 型測(cè)溫范圍為 600~1 700℃ S ；R 型測(cè)溫范圍為 0~1 600℃ ；K、N 型測(cè)溫范圍為-40~1 300 ℃ ；E 型測(cè)溫范圍為 -40~900 ℃ ；T 型測(cè)溫范圍為 -200~350 ℃ ；J 型測(cè)溫范圍為 -40~750℃ ；C 型測(cè)溫范圍為 0~2 300℃。其中，密煉機(jī)上應(yīng)用#多的是 J 分度的，E 分度也有個(gè)別使用的。

 

通過(guò)近些年的實(shí)踐，國(guó)產(chǎn)熱電偶與進(jìn)口件的差距越來(lái)越小，尤其是檢測(cè)精度（實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)）都可以滿足要求。不過(guò)，熱響應(yīng)速度國(guó)產(chǎn)比進(jìn)口件稍慢。因?yàn)樵谝粋�(gè)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(huì)導(dǎo)致熱電偶測(cè)量精度不準(zhǔn)的現(xiàn)象。

 

3.2　保證熱電偶合適安裝

一般來(lái)說(shuō)，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(cè)的溫度都進(jìn) PLC，以其中的一支作為操作柜顯示和排料控制信號(hào)點(diǎn)，另一支做監(jiān)控。當(dāng)兩支熱電偶檢測(cè)的溫度誤差超過(guò)設(shè)定值時(shí)報(bào)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(zhǔn)，側(cè)壁上的輔助做參考。一般來(lái)說(shuō)，從功率曲線看，在投料初期，卸料門和側(cè)壁熱電偶檢測(cè)膠溫差異較大，越到混煉后期，兩個(gè)值越接近甚至持平。熱電偶探入密煉室內(nèi)多少（見(jiàn)圖 1 中的尺寸 B），直接影響著檢測(cè)精度 ：

（1）探入尺寸太少，頭部不能被物料有效包裹和摩擦，測(cè)量溫度會(huì)比膠料的實(shí)際溫度低。但優(yōu)點(diǎn)是使用壽命會(huì)長(zhǎng)很多 ；

（2）探入尺寸太多，測(cè)量溫度會(huì)比膠料的實(shí)際溫度高。而且熱電偶?jí)勖�也�?huì)變短。

 

所以，在安裝尤其是用戶現(xiàn)場(chǎng)自行更換熱電偶備件時(shí)，一定要保證熱電偶探出卸料門的長(zhǎng)度尺寸（以“ 大橡塑 ”270/370 密煉機(jī)為例，探出長(zhǎng)度 25 mm 為宜）。同時(shí)，密煉機(jī)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(dǎo)致探入密煉室長(zhǎng)度變小。

 

3.3　合格的補(bǔ)償導(dǎo)線

要使用熱電偶專用補(bǔ)償導(dǎo)線，并且在安裝到機(jī)體前和安裝后要進(jìn)行校準(zhǔn)檢測(cè)。在現(xiàn)場(chǎng)，可使用手持式校準(zhǔn)儀模擬熱電偶給機(jī)體接線盒一個(gè)溫度信號(hào)，然后在操作柜上查看實(shí)際顯示值，觀察差值有多大。一般可以接受的差值在 ±2℃左右。如果差值過(guò)大，說(shuō)明補(bǔ)償導(dǎo)線不合格需要更換。

 

3.4　工藝調(diào)整

通過(guò)多年的實(shí)踐可以看出，不同的膠料配方或者同一配方的不同工段，熱電偶檢測(cè)精度會(huì)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(duì)熱電偶檢測(cè)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(cè)量誤差往往比較大，±10℃左右。而成團(tuán)排出的膠料，尤其是充油量比較大的，測(cè)量精度往往比較高。所以，如果可以的話，建議進(jìn)行工藝調(diào)整，改善下排料狀態(tài)以提高熱電偶測(cè)溫精度。另外，填充系數(shù)不足的話，加料密實(shí)性不夠，熱電偶不能與物料有效充分接觸，也會(huì)影響熱電偶的測(cè)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)（一般切線型轉(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(dòng)和排料狀態(tài)，對(duì)熱電偶的檢測(cè)精度也有很大的影響，這也值得關(guān)注。

 

一般來(lái)說(shuō)，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(cè)）會(huì)高一些，熱電偶精度相對(duì)也高一些。排料時(shí)，分散效果好的膠料，熱電偶檢測(cè)精度相對(duì)也高一些。

 

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(huì)影響熱電偶的檢測(cè)精度。所以，要保證設(shè)備各處的冷

卻時(shí)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(yǔ)

一般情況下密煉機(jī)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#終產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)的經(jīng)營(yíng)情況。所以，有必要對(duì)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(cè)精度。

 

當(dāng)出現(xiàn)操作柜顯示與排料后實(shí)測(cè)膠料溫度不一致時(shí)，應(yīng)shou先排查熱電偶或者補(bǔ)償導(dǎo)線是否有硬件的故障，然后再有針對(duì)性的參照上文進(jìn)行分析和處理。在此文的撰寫及實(shí)踐試驗(yàn)對(duì)比過(guò)程中，得到了上海國(guó)申公司的大力支持，在此表示感謝！