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所廣泛采用的設備。每車次排料時間的確定，不僅影響生產效率，也影響煉膠品質，同時，一些特殊配方要求以膠料溫度作為控制點。目前，行業大多采用以熱電偶檢測的膠料溫度作為上述控制的依據。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，井提出相應的對策和建議。以期對行業有指導和幫助。
1問題背景
　　密煉機是以輪胎為典型代表的橡膠制品企業所廣泛采用的設備，具有生產效率高、環保性好(對比開煉機和加壓式捏煉機)和自動化程度高等凸出優點。從實踐看，密煉機又是輪胎等橡膠制品生產的源頭設備，其工作性能好壞直接影響著最終制品的品質。
　　根據工作原理，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。一般行業以膠料投人后關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束。混煉周期的長短，直接影響著生產效率和煉膠品質。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(更能代表和表達膠料的物理狀態)和設備的磨損漸進歷程(設備磨損后，到達同樣排料溫度所需要的時間會延長)，所以被大多數企業所采用。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，是需要關注的內容。
　　近幾年來，一些企業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。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，如果引起火災將會產生更大的損失。因火災對輪眙企業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，并把溫度信號轉換成熱電動勢信號，通過電氣儀表(二次儀表)轉換成被測介質的溫度。根據測溫范圍的不同，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，熱響應速度國產比進口件稍慢。因為在一個典型的煉膠周期內，溫度曲線是持續上升的，所以響應速度滯后在一定程度上會導致熱電偶測量精度不準的現象。
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，另一支做監控。當兩支熱電偶檢測的溫度誤差超過設定值時報警，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構上也要保證工作狀態下，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，建議進行工藝調整，改善下排料狀態以提高熱電偶測溫精度.
　　另外，填充系數不足的話，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，要根據配方的比重、設備的磨損狀態，確定合適的填充系數(-般切線型轉子取0.75，嚙合型轉子取0.65)。
3.5其它
　　不同的轉子型式，意味著不同的膠料流動和排料狀態，對熱電偶的檢測精度也有很大的影響，這也值得關注。
　　一般來說,同步狀態比異步狀態的膠料均一性(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壁端板中，.側壁或者端板的溫度(也就是冷卻效果的體現)也會影響熱電偶的檢測精度。所以，要保證設備各處的冷卻時刻處于良好的工作狀態，根據水質不同，定期酸洗設備。
4結語
　　一般情況下密煉機是所有橡膠制品生產的源頭設備，效率和煉膠質量的好壞及穩定性，直接影響著最終產品質量和企業的經營情況。所以，有必要對熱電偶的工作原理件分析，在此基礎上想辦法保證熱電偶的檢測精度。
　　當出現操作柜顯示與排料后實測膠料溫度不一致時，應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。