硫化主地溝蒸汽排凝系統(tǒng)改造技術(shù)運(yùn)用

杜曉林，吳宏陽

(雙錢集團(tuán)（安徽）回力輪胎有限公司，安徽 蕪湖 23000)

1 本公司輪胎硫化機(jī)主地溝的排凝方式及現(xiàn)狀

1.1 硫化工藝條件

雙錢回力輪胎硫化工藝采取蒸汽（高、低壓）+氮?dú)饬蚧?。硫化過程中硫化機(jī)外溫始終保持在設(shè)定范圍內(nèi)恒溫，并且上、下熱板和模套溫度相同，熱板和模套內(nèi)的蒸汽凝結(jié)水通過疏水閥排入凝結(jié)水回收罐中。主地溝下面的冷凝水通過在尾端設(shè)置自動疏水器進(jìn)行疏水。經(jīng)過疏水器的冷凝水直接進(jìn)入回收管路到達(dá)凝結(jié)水回收罐中。

1.2 硫化工藝存在的問題

通過技術(shù)部門定期對硫化過程中的輪胎進(jìn)行埋線測溫抽查驗(yàn)證，來判定硫化機(jī)的工藝條件是否具備生產(chǎn)出合格品是常用的驗(yàn)證手法。通過在不同季節(jié)隨機(jī)選取2個生產(chǎn)中的規(guī)格進(jìn)行埋線測溫，得到如表1結(jié)果。

表1 冬夏季溫差比對 ℃

表1所示數(shù)據(jù)說明輪胎在不同季節(jié)條件下，生產(chǎn)的產(chǎn)品在相同部位是存在溫差的，且溫差范圍在0.7～3.5℃之間。尤其在進(jìn)入冬季后的生產(chǎn)數(shù)據(jù)更能說明冬季環(huán)境溫度降低會造成硫化工藝條件的降低，蒸汽管路會產(chǎn)生局部冷凝水促使整改管路的溫度下降。

1.3 管路首尾溫差

在整個硫化地溝的設(shè)計(jì)上，一般通常會采取首高尾低的設(shè)計(jì)，主管路長度一般不小于100 m，通過對不同管溝的管首硫化機(jī)與管尾硫化機(jī)的埋線測溫得到如表2結(jié)果。

表2 硫化機(jī)條線首尾機(jī)臺溫差 ℃

表2所示數(shù)據(jù)說明在同一管溝的情況下，首尾溫度差異最大溫差為3.9℃；不同管溝相同輪胎部位的溫差最大為3.8℃。說明在同樣的環(huán)境溫度下管尾溫度會比管首溫度低4℃左右，管尾存在冷凝水集聚的情況比較嚴(yán)重。進(jìn)一步說明管尾的冷凝水排放效果不佳。

2 自動疏水器排凝方式存在的問題

在硫化主地溝尾端以及每一條硫化支溝的尾端，都針對高壓蒸汽和低壓蒸汽設(shè)計(jì)了自動疏水器，用于及時排除在管路中產(chǎn)生的冷凝水。在實(shí)際的工作中，由于安裝位置在地溝下方，長期沒有人員對其進(jìn)行狀態(tài)的點(diǎn)檢和異常維護(hù)，使得自動疏水器不能得到及時的更換和維修，進(jìn)一步形成管路內(nèi)的冷凝水不能及時有效排除。該排凝系統(tǒng)疏水器故障率大（易損壞、堵塞），需要進(jìn)行控制上的有效改造來確保溫度的穩(wěn)定。

3 冷凝水收集排放系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

為有效檢測、控制硫化主管路和支溝管路內(nèi)的冷凝水，采取將冷凝水集中收集再按照排放桶內(nèi)的溫度變化進(jìn)行排放的原理，其設(shè)計(jì)原理見圖1。

圖1 冷凝水收集排放裝置系統(tǒng)圖

3.1 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容及主要配件

該系統(tǒng)主要設(shè)置安裝在硫化地溝支溝尾端和主溝末端，將需要進(jìn)行排凝的主蒸汽管路引入系統(tǒng)入口，使用法蘭連接方便日后的檢修和拆卸。

入口共有兩路控制：一路是手閥后加過濾器進(jìn)行過濾進(jìn)入排放桶，作用是凝結(jié)水工作主要通道，確保進(jìn)入桶內(nèi)凝結(jié)水不含雜質(zhì)；另一路是加手閥直接進(jìn)入排放桶，其作用主要是通過手閥開啟的大小來實(shí)現(xiàn)主管路與排放桶的壓力平衡。

排放桶總直徑為Φ219 mm、桶高1 086 mm，在桶的頂端設(shè)計(jì)有壓力顯示表，用于監(jiān)視桶內(nèi)的壓力變化。桶的中部設(shè)計(jì)安裝一組溫度檢測，用于檢測桶內(nèi)溫度實(shí)時變化情況，該溫度降低說明桶內(nèi)含凝結(jié)水變多，通過這個溫度與含水量的關(guān)系即可實(shí)現(xiàn)自動排凝的功能。為有效防止積水太多造成的溫度降低，在桶的中部還設(shè)計(jì)上下限位的浮球開關(guān)，配合溫度控制起到雙重保護(hù)的作用。

排放桶下部設(shè)計(jì)有兩路排水控制：一路使用切斷閥來實(shí)現(xiàn)自動控制排水，該回路需要配合PLC的程序進(jìn)行溫度控制開閉。另一路是自動疏水器，當(dāng)需要自動小量排水時，可使用此回路排凝更能節(jié)約能源。另外在桶的左下側(cè)還有一路手動排放閥設(shè)計(jì)，主要是可以通過手閥打開實(shí)現(xiàn)快速強(qiáng)排，用于開工班預(yù)熱階段。

3.2 電氣控制系統(tǒng)的內(nèi)容及部件

為實(shí)現(xiàn)溫度控制排凝閥的開閉，在電氣控制系統(tǒng)中使用到電磁閥（2位3通）一組、溫度傳感器（PT100）一只、PLC系統(tǒng)一套（含CPU、基板、模擬量模塊、人機(jī)界面以及連接用的電纜線）。

3.3 PLC控制及畫面設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)在畫面設(shè)計(jì)上，考慮排放的標(biāo)準(zhǔn)和動態(tài)顯示以及曲線記錄等日常監(jiān)控功能，力求滿足后期的監(jiān)控與運(yùn)保，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)人機(jī)界面

3.4 實(shí)際安裝情況

該系統(tǒng)在實(shí)際中的使用情況如圖3所示。

圖3 排凝系統(tǒng)

4 冷凝水收集排放系統(tǒng)實(shí)施后的效果驗(yàn)證

在硫化主地溝和支溝尾端各自安裝上冷凝水收集排放系統(tǒng)，并經(jīng)過溫度和排放周期的驗(yàn)證，確定好高壓蒸汽和低壓蒸汽的排放標(biāo)準(zhǔn)：高壓排放下限為220℃、低壓排放下限為150℃。開始按照之前技術(shù)部執(zhí)行的埋線測溫實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表3、4和圖4、5。

表3 195/55R15 85V DC-90規(guī)格排凝系統(tǒng)改造前后測溫 ℃

圖4 195/55R15 85V DC-90測溫曲線實(shí)際效果

表4 165/70R14 81T R699規(guī)格測溫 ℃

從以上2個規(guī)格的實(shí)際測溫曲線看出，改造前后對比溫度提高了2～4℃，在輪胎的品質(zhì)上起到了很好的提升作用。說明該排凝系統(tǒng)在控制性能上優(yōu)于原自動疏水器，且具備穩(wěn)定性和良好的監(jiān)控性，在后期的檢維修和點(diǎn)檢目視帶來方便。

在該系統(tǒng)的參與控制下，主管路的溫度和含水量在冬夏季節(jié)性變化時對硫化機(jī)的溫度控制影響不大。

圖5 165/70R14 81T R699測溫曲線實(shí)際效果

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

本公司至2017年9月開始全面改造硫化主地溝含支地溝的冷凝水排放系統(tǒng)，截止2017年12月這3個月期間，輪胎因冷凝水跌溫產(chǎn)生的報(bào)廢率從原來的0.03%降低到0.016%，按照年產(chǎn)300萬條產(chǎn)能計(jì)算，改善前全年報(bào)廢輪胎900條，改善后全年報(bào)廢輪胎480條，按每條200元/條計(jì)算：每年可節(jié)約8.4萬～10萬元，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

6 結(jié)束語

硫化車間導(dǎo)入冷凝水收集排放系統(tǒng)，旨在改善硫化機(jī)的跌溫對輪胎產(chǎn)生的報(bào)廢，通過溫度閉環(huán)控制能夠?qū)崟r監(jiān)控主管路內(nèi)含水的情況，并有效的進(jìn)行實(shí)時排放，減少對于蒸汽的隨意排放，對節(jié)約能源和改善輪胎硫化性能有較大幫助。不足的地方就是需要進(jìn)行改造成本預(yù)算和投入，在后期將配合系統(tǒng)管道外部保溫進(jìn)行優(yōu)化，爭取在能耗降低做得更優(yōu)異。