關鍵詞：BOPET薄膜        離散系統        速度波動        變頻器

1． 概述

   上海紫東化工塑料有限公司于1997年引進日本MHI公司的年產10，000噸級的BOPET聚酯薄膜生產線設備，于1999年5月正式投入生產，設備投入運行后，其速度控制系統一直處于較好運行狀態。2000年1月，設備經過維護保養重新開機進行生產，在生產過程中發現生產線速度無規則波動。通常人們總是認為速度波動是內電氣原因引起的，然而，通過分析、研究，發現引起生產線速度波動的原因不是電氣控制裝置出現問題，而是由于日本MHI公司按其專利生產的高精度游星減速機其輸出速比無規則波動，近年來我國從MHI公司引進的BOPET、BOPP生產線設備中，有許多鑄片機的減速機就是該種類型的減速機，下面就故障的查找過程總結如下，以便國內同行借鑒。

一、BOPET聚酯薄膜生產線工藝簡介

   圖1，BOPET聚酯句膜生產線設備簡圖

BOPET聚酯薄膜生產線設備主要是由原料輸送裝置。預結晶器、干燥器、擠出機、計量泵、過濾器、烙體管道、模頭、鑄片機、縱向拉伸機、橫向拉伸機、牽引機、收卷機以及分切機等設備組成。

原料通過原料輸送設備，經過預結晶器結晶后進入干燥器。干燥完畢進入擠出機充分融化后，在擠出機擠出力的作用了，通過計量泵，由計量泵進行計量，然后經過熔管道到達模頭，熔體從模頭流出在鑄片機上成型，經縱向拉伸機縱向拉伸、橫向拉伸機橫向拉伸、通過牽引機，由收卷機進行收卷。最后，根據用戶需要，由分切機將其分切成用戶需要的規格。

3.MHI公司BOPET聚酯薄膜生產線設備控制系統

二、集散控制系統

MHI公司BOPET聚酯薄膜生產線設備的控制系統是一個由上、下二級組成的集散型控制系統。它可以把從原料輸送、預結晶器、干燥器、熔體管道、鑄片、縱向拉伸、橫向拉伸、牽引到收卷的整個BOPET聚酯薄膜生產過程集中到一個集散控制系統中，實現工廠生產的全自動化，位于中央控制室的土計算機、工作站為第一級(監控級)，實現從原料輸送、預結晶、干燥、擠出、傳片、鑄拉、橫拉、牽引、收卷工藝過程的集中監視與控制。3臺可編程控制器(PLC)作為第二級(現場級)實現對BOPET聚酯薄膜生產的實時控制。監控級與現場級通過以太網(Ethernt)TCP／IP協議連成控制網絡。

2)生產線速度控制系統

MHI公司BOPET聚酯薄膜生產線設備，其生產線速度是以鑄片機冷鼓速度為基準速度，其后的設備分別以與前一設備速度成一定的比例的速度運行，設備是由電動機驅動的，每一臺電動機由一臺變頻器控制其速度，在生產中，操作者在計算機屏幕上，根據工藝設定鑄片機冷鼓的速度以及后一組工藝設備與其前一工藝設備之間的速度比例，計算機通過以太網向PLC發出指令，該指令經PLC處理后作為變頻器的控制信號，控制各電機的運轉。

三、問題提出

2001年1月，公司10，000噸級的BOPET聚酯薄膜生產線設備，經過維護保養重新開機進行生產，在生產過程中發現生產線速度無規則波動，影響生產的正常進行。

四、分析

1）設備生產狀況觀察

接到故障報告后，發現中控室計算機工作站屏幕上縱拉機入口設備(MDL1電機驅動)速度異常，另發現鑄片機出口張力有波動，MDL1后邊設備均按所設定的速度比例運行，鑄片-縱拉進口設備運行速度、張力情況記錄見表1：

表1  鑄片—縱拉進口設備運行速度、張力情況

說明：

a. CAST1為鑄片機冷鼓，CAST2為鑄片機剝離輥，MDL1為縱拉機入口工藝段；

b. SV是計算機上鑄片機冷鼓表面線速度設定值，單位m／min；

c. PV是計算機顯示由裝于電動機尾部測速儀測得的電機轉速，換算成的設備實際運行速度，單位m／min；

d. DSV是后—工藝設

e. DPV是后—工藝設備與前—工藝設備之間速度比的實際值；備與前—工藝設備之間速度比的設定值；

f. TENSION—CAST是鑄片機出口與縱拉機人口之間的實際張力與設定張力的誤差值。

2 ) 生產線設備空載運行狀況觀察

為了對設備狀況有一個比較全面的了解，在設備空載運行狀態下，觀察設備空載運行速度，經過觀察，生產線從鑄片機到收卷機，與薄膜拉伸速度有關的所有電機運行速度均正常。

3 ) 檢查計算機工作站上顯示數據與變頻器給定，輸出，電動機輸出的一致性

從測試和觀察到a. CASTl的PV：SV，PV_INV-PV_MOTOR、SV、PV、SV_INV、PV_MOTOR恒定不變，說明CAST1控制系統工作正常，電動機工作正常。的數據來看(見表2)，在設備運行過程中：

b. CAST的DPV=DSV，PVINV=PV_MOTOR，DSV、DPV、SV_INV、PV_MOTOR恒定不變，說明CAST2控制系統工作正常，電動機工作正常。

c. MDLl的SV_INV值在波動，DPV、PV_INT、PV_MOTOR值隨著SV_INV值按同比例變化，這說明變頻器速度控制器工作正常，電動機工作正常，變頻器給定信號的波動原因有待確認。MDL1的輸出波動，造成了生產線的速度波動。

表2鑄片一縱拉機入口速度的設定值與實測值

說明：

1．SV_INV是用儀表測得變頻器輸出速度設定值，單位：V；

2．PV_INV是變頻器顯示輸出速度實際值，單位：rpm；

3．PV_MOTOR是用儀表測得電動機輸出速度實際值，單位：rpm。

4 ） MDL1變頻器速度給定信號波動原因鑄片機是由冷鼓、剝離輥、浮輥組成，縱拉機與鑄生機之間的張力是通過一個在鑄生機出口的一個浮輥進行檢測，浮輥的位置信號和縱拉機入口工藝設備與鑄生機牽引輥之間的速度比例設定值信號疊加后，作為縱拉機入口設備驅動電機變頻控制器的給定值，由于縱拉機入口工藝設備的速度與鑄片機剝離輥之間的速度比例一旦在計算機上設定后，其信號是個固定值，所以縱拉入口設備速度信號變化的原因是由張力信號的波動引起的。可能引起張力測試魂原因有冷鼓、剝離輥張力檢測輥和縱拉入口工藝設備。

a. 浮輥檢查經檢查，浮輥汽缸壓力正常，人為改變浮輥位置，其電信號與池輥位置相匹配，所以浮輥電、氣工作正常。

b. 實際轉速測量在鑄片機冷鼓設定值為35m/min，即CAST1驅動電機輸出為717rpm的情況下，對浮輥張力測量有影響的CAST1、CAST2、MDL1設備的實際轉速進行測量。

測量結果：

1） CAST2、MDL1的測量值與計算機上工藝設定值和實際速度值相同；

2） 冷鼓CAST1的實際轉速波動。

6． 結論在冷鼓電動機輸出轉速恒定在717rpm的情況下，實際冷鼓減速機輸出速度在8.08-8.24rpm之間波動，減速機通過聯軸器直接與冷聯接，所以減速機輸出轉速就是冷鼓的轉速，即冷鼓轉速在8.08-8.24rpm之間波動，造成了生產線的速度波動。由此證明，此次生產線速度波動的原因在于冷鼓的減速機故障。

7． 減速機產生故障的原因冷鼓速度控制，在BOPT薄膜生產中是十分重要的，MHI公司采用了由MHI公司專利生產的游星減速機作為冷鼓電機這裝置，其目的是為了減小普通齒輪減速機速度變化時冷鼓表面速度的突變。該系列減速機，不同于齒輪嚙合型減速機，它是通過在減速箱內注入特殊的減速機油，使不同輥徑輥筒表面摩擦運轉來生產速比，達到減速的目的。由于在減速機維護時，在減速機中注入的是規定牌號的潤滑油，潤滑油的粘度特性不穩定，導致減速機速比的波動。