聚丙烯裝置在隔膜壓力表聯鎖停車故障中的處理

摘要 以2001～2002年建成投產的聚丙烯裝置為例，介紹隔膜壓力表機組的組成、配置和自控系統，并對長期出現的故障和存在的安全隱患進行分析處理，給出相應的改進建議。

 

隔膜壓力表機是聚丙烯裝置粒料產品轉化的重要機組，是塑料混煉流程中的關鍵設備，它通過混煉、擠壓及造粒等過程將聚合物粉料制成粒料，便于后序的加工和運輸［1，2］。目前新投產的大規模聚烯烴混煉裝置基本都采用雙螺桿隔膜壓力表機，它集機、電、儀高度一體化，自動化程度較高。

 

1 隔膜壓力表機組的組成和控制系統的配置

隔膜壓力表機組的主要設備包括:主電機、減速齒輪軸承箱、潤滑油泵系統、雙螺桿(采用導熱油加熱)筒體、液壓油控制的換網器系統及冷卻水參與的切料電機等。還配有輔助系統和設備，主要包括:粉料配比系統(主副電子秤配料系統，主秤為粉料稱重，副秤為添加劑稱重)、主混合倉、粒料輸送、干燥系統振動篩及粒料包裝等。

隔膜壓力表機組自控系統中的主電機由西門子SIMATICSS5PLC控制，其型號為S5-ZG155H，CPU型號為ACS607;控制喂料電機的變頻器和驅動器型號分別為DIGI-DＲIVEＲ和9258-3d71Ｒev，控制切料電機的變頻器型號為FUJI11G11S-4;粉料和粒料輸送系統的1#PLC、2#PLC和上游粉料配比系統3#PLC都為Omron系列，其CPU型號為CPM2A-60CDＲ。控制系統還包含有溫度、流量、壓力等二次儀表控制器和聲光聯鎖報警系統。

隔膜壓力表機組高度集中了機電儀一體化控制系統，采用了繼電器加PLC的控制方案。經過17年的運行，設備老化、控制系統落后，系統使用的二次儀表較多并且控制同種參數的二次儀表種類繁多，儀表使用周期較長，內部電子元器件嚴重老化，極易出現誤動作導致隔膜壓力表機停車。

2聯鎖停車故障與處理措施

主中間倉空倉，主電機停車。主中間倉的粉料來自主副秤配比好的粉料，每次只有1t，如果上游故障導致沒有及時補料，料倉的粉料只能堅持供給造粒機半小時，超過半小時后無原料停車。在運行中發現兩次故障:一次是主電子秤零點漂移，造成配料系統失靈;另一次是控制螺旋送料電機的西門子變頻器故障，故障代碼為F003，經查為電機過載造成，由于操作人員發現不及時，沒有及時處理故障，造成主中間倉無料而導致停車。兩次的處理方法分別為:一次是打開主秤、副秤放料閥，放空兩個秤的料，然后對兩個秤清零，變送器顯示正常后投運后正常，如果偏差過大，清零無法校正偏差時，對兩個秤進行校準;另一次是經檢查發現螺旋喂料電機的螺旋桿被粉料堵死，造成電機過載，清理螺旋器，重啟變頻器后，報警消除，系統恢復正常。建議操作工及時巡檢，并定時對電子秤的4個螺旋喂料器進行清理，電氣和機修人員應定期進行盤車檢查，發現故障及時處理。

主電機過載，保護停車。主電機的轉軸與連接減速齒輪箱的轉軸上有個測量軸系間隙變化的探頭，主要測量主軸的振動、扭矩及軸下沉等參數，從而保護電機正常運轉。曾經出現過兩次故障停車:一次是探頭固定支架松動，導致儀表測量參數發生誤報而停車;另一次是減速齒輪箱的軸承故障，造成主電機的扭矩發生變化而停車。處理方法是，加固探頭支架，更換軸承，儀表和機械維護人員加強對設備的巡檢工作。

潤滑油壓力低，保護停車。減速齒輪箱潤滑油壓力開關動作造成停車，經檢查發現潤滑油臟污，有金屬屑和聚丙烯粉末，致使壓力開關的引壓管線堵塞而觸發壓力開關動作造成停車。經檢查發現潤滑油過濾器的過濾網破損，造成臟物進入潤滑油。解決方法為更換系統的潤滑油，更換濾網，重新調校壓力開關。建議對潤滑油壓力開關聯鎖采用二取二或三取二的冗錯控制系統。

喂料控制器過載，保護停車。由于粉料配比系統的添加劑是人工加料，在加料過程中，加料人員不小心將隨身攜帶的螺絲刀掉入添加劑中，螺絲刀隨粉料進入螺旋喂料電機后卡死螺桿，致使喂料電機過載停車，并且電機長時間過載而燒毀了電機的數字驅動器，此驅動器價格昂貴，給企業造成了很大的經濟損失。建議加強對加料操作人員和設備檢修人員的管理，防止異物掉入加料器。

切粒機過載，保護停車。出現過的兩次故障停車為:一次為切粒電機軸承抱死，造成切粒電機變頻器過載從而導致停車，更換電機軸承后恢復正常;另一次為切粒電機與切粒器的連軸器振動，噪音異常，經檢查發現電機軸與切粒機的軸不在找正偏差范圍內，機械人員對軸重新找正開機后不久故障再次出現，脫開切粒部分，停車檢查，#終發現支撐切粒器的防震橡膠塊由于高溫和腐蝕老化，彈性系數發生變化，造成找正的參數在運行一點時間后產生漂移，兩個軸不在同一中心線上而造成振動與異響，更換減震橡膠塊后故障消除。

顆粒冷卻水流量低低報，聯鎖停車。冷卻水流量計一次表采用孔板與差壓變送器組成流量測量系統，由于冷卻水過濾器過濾網破裂，冷卻水中帶進了聚丙烯粉料(冷卻粒料的水經過濾器返回冷卻水箱循環利用)，導致差壓變送器引壓線正壓側堵塞，流量低低報聯鎖停車。解決方法為更換過濾器濾網，并對引壓線進行疏通，校驗差壓變送器。

粒料輸送PLC掉電，聯鎖停車。由于設計的不合理，造成了粉料輸送1#PLC和粒料輸送2#PLC的輸入/輸出系統的外供電源(24V(DC))共用一個穩壓電源，并且24V+端子全部并聯使用，這就導致在處理粉料系統設備故障時粒料輸送系統PLC失電而聯鎖停車。所以要求維護人員在處理故障時，查清電路圖，仔細檢查確保不會觸發PLC失電。

干燥器門開關信號故障，聯鎖停車。粒料干燥器的兩個門有兩個微動開關來檢測門的開關，在干燥過程中門打開會造成電機的聯鎖停車，由于微動開關觸點失靈造成停車，所以維護人員要定期對電氣設備進行檢查和測試，確保設備運行良好。

3 系統的缺陷、安全隱患與改進建議

隔膜壓力表控制系統構成存在缺陷。#初設計控制系統時，控制系統的重要安全聯鎖都由繼電器實現，繼電器的使用量很大，機械觸點多，受外部環境的影響較大，容易出現誤動作而引起停車;繼電器數量龐大，更換不易，可靠性差，潛性故障不易發現，維護起來比較因難。繼電器組成的系統線路復雜，一旦出現問題很難查找癥結所在，延緩了故障處理的速度，從而造成更大的經濟損失。建議有一定種類和數量的備品備件。

沒有上位機。控制系統為西門子S5-ZG155HPLC，沒有上位機，無歷史數據記錄功能，工藝人員只能通過操作面板上的儀表看到有限的操作數據，不容易掌握整個隔膜壓力表機系統的運行狀況。平時的工藝操作數據不能及時有效地記錄下來供日后參考。更為嚴重的是發生故障停車時，由于沒有報警記錄功能，引起停車故障的過程數據沒有記錄，停車原因難以查找，延誤生產。建議增加PC上位機，供操作人員監視操作參數。

卡件老化。隔膜壓力表機控制系統自2002年投用以來，已連續使用17年之久，大部分卡件已超過了正常的使用壽命，出現老化現象，儀表故障率明顯升高。

備件采購困難。系統中使用的大部分儀表已逐步下線，原生產廠家已不再生產，屬于淘汰產品;系統中使用的很多二次儀表，有的廠家已被兼并不復存在，備件無法購買，有些備件也都需進口，價格昂貴，供貨周期較長;原儀表未采用標準接口，與新型儀表無法兼容，替代困難。由于控制系統的缺陷和設備老化，嚴重影響了聚丙烯裝置的正常生產。建議對同種參數的控制器采用同種型號，對停產的設備更新升級。

PLC品牌繁多(西門子、歐姆龍、三菱)，系統維護不方便，建議改造時選擇同種類型的PLC。