密煉機(jī)熱電偶測溫精度問題的分析及對策

 

1　問題背景

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（對比開煉機(jī)和加壓式捏煉機(jī)）和自動化程度高等凸出優(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)�；鞜捴芷诘拇_定，取決于排料時間點(diǎn)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(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(jī)熱電偶測溫不準(zhǔn)的問題，也就是操作柜顯示的排料溫度與調(diào)過手持針入式測溫儀實(shí)測的密煉機(jī)排出的膠料溫度偏離較大，≥ ±5℃。熱電偶測溫不準(zhǔn)，不僅影響排膠的實(shí)際品質(zhì)。更重要的是，如果熱電偶測溫不準(zhǔn)造成膠料溫升過高，而橡膠又屬于低燃點(diǎn)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)對輪胎企業(yè)造成重大損失的案例，不勝枚舉。所以，對熱電偶測溫不準(zhǔn)的問題要充分的重視。

 

2　問題分析

根據(jù)密煉機(jī)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(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），也會導(dǎo)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 600~1 700℃ S ；R 型測溫范圍為 0~1 600℃ ；K、N 型測溫范圍為-40~1 300 ℃ ；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 0~2 300℃。其中，密煉機(jī)上應(yīng)用#多的是 J 分度的，E 分度也有個別使用的。

 

通過近些年的實(shí)踐，國產(chǎn)熱電偶與進(jìn)口件的差距越來越小，尤其是檢測精度（實(shí)驗(yàn)室檢測）都可以滿足要求。不過，熱響應(yīng)速度國產(chǎn)比進(jìn)口件稍慢。因?yàn)樵谝粋�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(dǎo)致熱電偶測量精度不準(zhǔn)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(jìn) PLC，以其中的一支作為操作柜顯示和排料控制信號點(diǎn)，另一支做監(jiān)控。當(dāng)兩支熱電偶檢測的溫度誤差超過設(shè)定值時報(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。熱電偶探入密煉室內(nèi)多少（見圖 1 中的尺寸 B），直接影響著檢測精度 ：

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

（2）探入尺寸太多，測量溫度會比膠料的實(shí)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，一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(jī)為例，探出長度 25 mm 為宜）。同時，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。在現(xiàn)場，可使用手持式校準(zhǔn)儀模擬熱電偶給機(jī)體接線盒一個溫度信號，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。如果差值過大，說明補(bǔ)償導(dǎo)線不合格需要更換。

 

3.4　工藝調(diào)整

通過多年的實(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(tuán)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(jìn)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(shí)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)（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(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(dāng)出現(xiàn)操作柜顯示與排料后實(shí)測膠料溫度不一致時，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)對比過程中，得到了上海國申公司的大力支持，在此表示感謝！