聚丙烯管材擠壓機(jī)故障智能檢測方法研究

鄭萬飛

（大慶石化化工三廠，黑龍江大慶 163714）

0 引言

聚丙烯由于其優(yōu)良的特性在制作機(jī)械零件方面得到廣泛的應(yīng)用，陸續(xù)出現(xiàn)聚丙烯管材擠壓機(jī)等一系列優(yōu)良的設(shè)備。由于聚丙烯擠壓機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中不僅保持原有特性的優(yōu)勢，又將機(jī)電一體化的技術(shù)進(jìn)行融合，因此在生產(chǎn)制造領(lǐng)域應(yīng)用及廣泛。雖然聚丙烯管材擠壓機(jī)解決很多工業(yè)生產(chǎn)上的問題，但由于其發(fā)展還不夠成熟還存在著諸多問題。在工業(yè)生產(chǎn)中，聚丙烯管材擠壓機(jī)也會面臨系統(tǒng)故障從而影響生產(chǎn)效率的問題，所以研究一套新的智能檢測方案，及時發(fā)現(xiàn)故障產(chǎn)生的位置是大勢所趨。

1 聚丙烯的特點

1.1 聚丙烯的應(yīng)用

聚丙烯是一種沒有毒性、沒有氣味的熱塑性樹脂，力學(xué)性能和耐熱性都比較高，特別適用于制造機(jī)械零件，正是因為優(yōu)良的性能使聚丙烯管材擠壓機(jī)得到廣泛的應(yīng)用。同時，聚丙烯也可以用于制造餐具，在人們的日常生活中占據(jù)著重要的地位，因此未來聚丙烯具有廣闊的發(fā)展空間。

1.2 聚丙烯管材的優(yōu)點

目前，我國應(yīng)用最廣泛的聚丙烯的管材直徑在（20～160）mm，在常規(guī)條件下，能承受壓力的最大值≤1.6 MPa。為什么聚丙烯管材在生產(chǎn)制造領(lǐng)域會得到如此廣泛的應(yīng)用呢？因為聚丙烯管材的制造并沒有使聚丙烯失去原有的特性。因此聚丙烯管材具有耐腐蝕能力強(qiáng)、抗?jié)B透能力強(qiáng)、強(qiáng)度相對較高、抗彎性能強(qiáng)等特點，當(dāng)然他能得到廣泛應(yīng)用最重要的原因是：價格便宜而且使用壽命高于其他管材零件。另外，聚丙烯管材的應(yīng)用有助于擠壓機(jī)更加安全平穩(wěn)的運行，有利于企業(yè)得到更大的利益。

2 聚丙烯擠壓機(jī)常見的故障及原因分析

2.1 主電機(jī)異常導(dǎo)致故障

主電機(jī)的扭矩是否正常對主電機(jī)的正常運行起著重要的作用，如果主電機(jī)的扭矩處于穩(wěn)定的狀態(tài)，就能保證整個系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。如果主電機(jī)的扭矩高于常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，那么就會對轉(zhuǎn)速造成消極的影響，而轉(zhuǎn)速過低則會造成軸承溫度的升高，這樣將會影響冷卻器對水的處理效果，冷卻器會出現(xiàn)漏水增加的現(xiàn)象，最終造成主電機(jī)的故障。相反，如果主電機(jī)的扭矩低于常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，雙螺桿將會處于一種空轉(zhuǎn)的狀態(tài)，時間一長會造成填料系統(tǒng)的堵塞，設(shè)備運行的時間越長，系統(tǒng)的壓力越來越大，因此主電機(jī)工作停止。

2.2 水下切粒循環(huán)系統(tǒng)故障

2.1.1 過濾器效果較低導(dǎo)致故障

過濾器過濾程度的高低直接影響聚丙烯管材擠壓機(jī)設(shè)備的運行狀態(tài)，也是整個系統(tǒng)產(chǎn)生故障的重要原因。影響過濾器的過濾程度的關(guān)鍵因素是實際的操作和理論的操作存在較大的差異，理論上來說切粒通過離心干燥器的處理之后，需要使用過濾設(shè)備將切粒水中的聚丙烯碎屑去除得到不含有任何雜質(zhì)的水，然后再讓處理完畢后的純凈水流入水箱進(jìn)行接下來的操作。而實際的情況是，過濾裝置中的過濾網(wǎng)是由3 mm 的板條構(gòu)成的，期間存在著一定的間隙。因此在過濾的過程中，只能除去切粒水中聚丙烯的大塊雜質(zhì)，而微小的碎屑通過過濾網(wǎng)，造成雜質(zhì)堆積的現(xiàn)象，會產(chǎn)生擠壓機(jī)切粒系統(tǒng)的障礙，影響整個設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。

2.2.2 切粒產(chǎn)生的碎屑導(dǎo)致故障

在原材料的處理過程中，需要用切刀把聚丙烯分成一個個面積相等的單位粒子，當(dāng)粒子完全冷卻后，將其放入干燥器中，除掉其中的水分，這樣切粒的過程結(jié)束。由于整個過程都是在水里的，熔融的聚丙烯遇水變硬，所以在切粒時，切刀會受到一個物料的作用力。雖然這個力很小，但仍然在模板和切刀之間造成一定的影響，產(chǎn)生間隙，正是由于間隙的存在形成碎屑。隨著設(shè)備運行時間的增加，切刀會變鈍，從而產(chǎn)生更多的聚丙烯碎屑。另外，如果設(shè)備長時間運轉(zhuǎn)，模板會形成一定程度的磨損，變得不均勻，刀具與模板的平面也可能出現(xiàn)不平行現(xiàn)象，使?？组L度發(fā)生變化，冷卻程度不同，產(chǎn)生的碎屑越來越多。由此產(chǎn)生的碎屑將隨顆粒一起進(jìn)入干燥機(jī)，然后其余雜質(zhì)將進(jìn)入水循環(huán)系統(tǒng)，導(dǎo)致聚丙烯管材擠壓機(jī)設(shè)備故障。

2.2.3 水箱靜置效果不高導(dǎo)致故障

在聚丙烯管材擠壓機(jī)水系統(tǒng)程序中，水箱占據(jù)著重要的地位，對系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)起著極大的作用。因此，水箱一旦出現(xiàn)問題，就會對整個系統(tǒng)產(chǎn)生造成一定的影響。一般水箱經(jīng)常出現(xiàn)靜置效果不高的問題，而此類問題的出現(xiàn)直接影響著擠壓機(jī)水系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。設(shè)置水箱的目的：①水箱的設(shè)立減緩水的流速，可以使水中未被過濾的聚丙烯碎屑漂浮于水面之上，以便進(jìn)行進(jìn)一步的處理；②設(shè)立水箱可以根據(jù)水的溫度控制系統(tǒng)補水。當(dāng)然，利用水箱靜置去除碎屑和雜質(zhì)保證水循環(huán)的順利進(jìn)行才是最重要的部分。實際情況是，水箱中的水常處于翻騰的狀態(tài)，無法解決水與碎屑混合的問題，這樣必然會影響接下來的水循環(huán)過程，所以水箱靜置效果的好壞會對整個擠壓機(jī)切粒水系統(tǒng)產(chǎn)生極大的影響。

3 聚丙烯管材擠壓機(jī)故障智能檢測方法的研究

如果主電機(jī)和水下切粒循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生故障，導(dǎo)致整個聚丙烯管材擠壓機(jī)設(shè)備的故障，當(dāng)然其它方面的因素也會對整個系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響。過去，我們?yōu)榭焖俚恼业焦收系脑颍畛Ｓ玫姆椒ㄊ抢肞LC 系統(tǒng)完成故障檢測，但隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，這種方式已經(jīng)不能適應(yīng)當(dāng)今的需求。對傳統(tǒng)的檢測方法進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，推出一種新型的智能檢測方案。

3.1 傳統(tǒng)PLC 檢測系統(tǒng)的特點

傳統(tǒng)的PLC 檢測系統(tǒng)一般配置的是6ES5957-5NC1 電源模件和6ES5-498-5UR33CPU 模件，檢測的模型通常使用S35-511系列。該檢測系統(tǒng)最大的優(yōu)點是速度快、方便，可以通過中央處理器以最快的速度確定故障發(fā)生的位置，但也有許多不能解決的問題。由于檢測系統(tǒng)設(shè)備的不足，不能準(zhǔn)確定位一些干燥器、小型開關(guān)等微小部件的故障，因此在準(zhǔn)確性上有所欠缺。造成這種現(xiàn)象的根本原因是，在PLC 檢測系統(tǒng)中采用的是I/O 信號分配理論，這種理論對于具體位置的確定存在困難，給出的定位往往具有一定的范圍。

3.2 新型的智能檢測方案

3.2.1 I/O 信號分配理論

為改變傳統(tǒng)檢測系統(tǒng)在定位方面存在的弊端，我們對I/O信號檢測理論進(jìn)行一定的改進(jìn)，讓其頂替I/O 信號檢測理論。由于這種新式的信號檢測理論使用更為先進(jìn)的中央處理器對語句進(jìn)行分析，所以與過去相比定位的準(zhǔn)確性大大提高。另外，I/O 信號分配理論使用ntellution iFix 模型，相比過去而言操作系統(tǒng)更加便捷，更加具有參考價值，在整體布局上有很大的提升。

3.2.2 構(gòu)建新型的智能檢測方案

新型的智能檢測方案就是在傳統(tǒng)的PLC 檢測模型的基礎(chǔ)上，摒棄過去的I/O 信號分配檢測理論，建立一種更加完善的I/O 信號分配理論。這種新型的檢測方案與過去的相比有很大的進(jìn)步，使故障的定位更加準(zhǔn)確和便捷。通過不斷的實踐統(tǒng)計，我們可以知道應(yīng)用這種新型檢測方案整體的信號強(qiáng)度，可以為未來聚丙烯管材擠壓機(jī)的故障檢測提供一種更加便捷和有效的方式。

4 通過實驗分析與論證

傳統(tǒng)的PLC 檢測系統(tǒng)由于檢測系統(tǒng)所用設(shè)備自身的局限性，不能發(fā)現(xiàn)一些干燥器、小型開關(guān)等微小部件的故障，因此在準(zhǔn)確性上有所欠缺，提出一種新型的智能檢測系統(tǒng)，希望可以為未來聚丙烯管材擠壓機(jī)的故障檢測提供一種更加便捷和有效的方式，下面通過實驗加以分析。

4.1 創(chuàng)建適宜的實驗環(huán)境

新型檢測系統(tǒng)應(yīng)用最先進(jìn)的中央處理器，傳輸協(xié)議采用TCP/IP，使用PHP 框架運行，在輸出端還使用ntellution iFix 模型。除此之外，準(zhǔn)備2 臺完全相同的聚丙烯管材擠壓機(jī)，使用傳統(tǒng)PLC 檢測系統(tǒng)和新型智能檢測系統(tǒng)2 種方案分別進(jìn)行實際操作，并對比2 種方案下，信號返回強(qiáng)度的強(qiáng)弱。

4.2 發(fā)現(xiàn)故障后信號返回強(qiáng)度的比較

通過實驗的檢驗，我們可以得到的結(jié)果是：采用新型的智能檢測系統(tǒng)檢測到故障后，返回信號的強(qiáng)度與PLC 檢測系統(tǒng)相比較高，而PLC 檢測系統(tǒng)返回的信號并不都是有效的，有時候我們只能得到一個大概的范圍。因此，這種新型的智能檢測系統(tǒng)更具有實用價值。

5 結(jié)束語

在未來工業(yè)生產(chǎn)中，聚丙烯管材擠壓機(jī)會得到更加廣泛的應(yīng)用，提出的這種新型的智能檢測系統(tǒng)在故障的檢測方面具有很大的優(yōu)勢，如果加以研究必將會為未來工業(yè)的發(fā)展帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。