聚丙烯管材擠壓機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

聚丙烯由于其優良的特性在制作機械零件方面得到廣泛的應用，陸續出現聚丙烯管材擠壓機等一系列優良的設備。由于聚丙烯擠壓機在工業生產中不僅保持原有特性的優勢，又將機電一體化的技術進行融合，因此在生產制造領域應用及廣泛。雖然聚丙烯管材擠壓機解決很多工業生產上的問題，但由于其發展還不夠成熟還存在著諸多問題。在工業生產中，聚丙烯管材擠壓機也會面臨系統故障從而影響生產效率的問題，所以研究一套新的智能檢測方案，及時發現故障產生的位置是大勢所趨。

1 聚丙烯的特點

1.1 聚丙烯的應用

聚丙烯是一種沒有毒性、沒有氣味的熱塑性樹脂，力學性能和耐熱性都比較高，特別適用于制造機械零件，正是因為優良的性能使聚丙烯管材擠壓機得到廣泛的應用。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著重要的地位，因此未來聚丙烯具有廣闊的發展空間。

1.2 聚丙烯管材的優點

目前，我國應用最廣泛的聚丙烯的管材直徑在（20～160）mm，在常規條件下，能承受壓力的最大值≤1.6 MPa。為什么聚丙烯管材在生產制造領域會得到如此廣泛的應用呢？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、抗滲透能力強、強度相對較高、抗彎性能強等特點，當然他能得到廣泛應用最重要的原因是：價格便宜而且使用壽命高于其他管材零件。另外，聚丙烯管材的應用有助于擠壓機更加安全平穩的運行，有利于企業得到更大的利益。

2 聚丙烯擠壓機常見的故障及原因分析

2.1 主電機異常導致故障

主電機的扭矩是否正常對主電機的正常運行起著重要的作用，如果主電機的扭矩處于穩定的狀態，就能保證整個系統的正常運轉。如果主電機的扭矩高于常規標準，那么就會對轉速造成消極的影響，而轉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，冷卻器會出現漏水增加的現象，最終造成主電機的故障。相反，如果主電機的扭矩低于常規標準，雙螺桿將會處于一種空轉的狀態，時間一長會造成填料系統的堵塞，設備運行的時間越長，系統的壓力越來越大，因此主電機工作停止。

2.2 水下切粒循環系統故障

2.1.1 過濾器效果較低導致故障

過濾器過濾程度的高低直接影響聚丙烯管材擠壓機設備的運行狀態，也是整個系統產生故障的重要原因。影響過濾器的過濾程度的關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，需要使用過濾設備將切粒水中的聚丙烯碎屑去除得到不含有任何雜質的水，然后再讓處理完畢后的純凈水流入水箱進行接下來的操作。而實際的情況是，過濾裝置中的過濾網是由3 mm 的板條構成的，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，而微小的碎屑通過過濾網，造成雜質堆積的現象，會產生擠壓機切粒系統的障礙，影響整個設備的正常運轉。

2.2.2 切粒產生的碎屑導致故障

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，產生間隙，正是由于間隙的存在形成碎屑。隨著設備運行時間的增加，切刀會變鈍，從而產生更多的聚丙烯碎屑。另外，如果設備長時間運轉，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不平行現象，使模孔長度發生變化，冷卻程度不同，產生的碎屑越來越多。由此產生的碎屑將隨顆粒一起進入干燥機，然后其余雜質將進入水循環系統，導致聚丙烯管材擠壓機設備故障。

2.2.3 水箱靜置效果不高導致故障

在聚丙烯管材擠壓機水系統程序中，水箱占據著重要的地位，對系統的正常運轉起著極大的作用。因此，水箱一旦出現問題，就會對整個系統產生造成一定的影響。一般水箱經常出現靜置效果不高的問題，而此類問題的出現直接影響著擠壓機水系統的安全和穩定。設置水箱的目的：①水箱的設立減緩水的流速，可以使水中未被過濾的聚丙烯碎屑漂浮于水面之上，以便進行進一步的處理；②設立水箱可以根據水的溫度控制系統補水。當然，利用水箱靜置去除碎屑和雜質保證水循環的順利進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，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過程，所以水箱靜置效果的好壞會對整個擠壓機切粒水系統產生極大的影響。

3 聚丙烯管材擠壓機故障智能檢測方法的研究

如果主電機和水下切粒循環系統發生故障，導致整個聚丙烯管材擠壓機設備的故障，當然其它方面的因素也會對整個系統的正常運轉產生影響。過去，我們為快速的找到故障的原因，最常用的方法是利用PLC 系統完成故障檢測，但隨著生產規模的不斷擴大，這種方式已經不能適應當今的需求。對傳統的檢測方法進行適當的改進，推出一種新型的智能檢測方案。

3.1 傳統PLC 檢測系統的特點

傳統的PLC 檢測系統一般配置的是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。該檢測系統最大的優點是速度快、方便，可以通過中央處理器以最快的速度確定故障發生的位置，但也有許多不能解決的問題。由于檢測系統設備的不足，不能準確定位一些干燥器、小型開關等微小部件的故障，因此在準確性上有所欠缺。造成這種現象的根本原因是，在PLC 檢測系統中采用的是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

為改變傳統檢測系統在定位方面存在的弊端，我們對I/O信號檢測理論進行一定的改進，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的中央處理器對語句進行分析，所以與過去相比定位的準確性大大提高。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 構建新型的智能檢測方案

新型的智能檢測方案就是在傳統的PLC 檢測模型的基礎上，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步，使故障的定位更加準確和便捷。通過不斷的實踐統計，我們可以知道應用這種新型檢測方案整體的信號強度，可以為未來聚丙烯管材擠壓機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

傳統的PLC 檢測系統由于檢測系統所用設備自身的局限性，不能發現一些干燥器、小型開關等微小部件的故障，因此在準確性上有所欠缺，提出一種新型的智能檢測系統，希望可以為未來聚丙烯管材擠壓機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 創建適宜的實驗環境

新型檢測系統應用最先進的中央處理器，傳輸協議采用TCP/IP，使用PHP 框架運行，在輸出端還使用ntellution iFix 模型。除此之外，準備2 臺完全相同的聚丙烯管材擠壓機，使用傳統PLC 檢測系統和新型智能檢測系統2 種方案分別進行實際操作，并對比2 種方案下，信號返回強度的強弱。

4.2 發現故障后信號返回強度的比較

通過實驗的檢驗，我們可以得到的結果是：采用新型的智能檢測系統檢測到故障后，返回信號的強度與PLC 檢測系統相比較高，而PLC 檢測系統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更具有實用價值。

5 結束語

在未來工業生產中，聚丙烯管材擠壓機會得到更加廣泛的應用，提出的這種新型的智能檢測系統在故障的檢測方面具有很大的優勢，如果加以研究必將會為未來工業的發展帶來更大的經濟效益。