关键词：BOPET薄膜        离散系统        速度波动        变频器

1． 概述

   上海紫东化工塑料有限公司于1997年引进日本MHI公司的年产10，000吨级的BOPET聚酯薄膜生产线设备，于1999年5月正式投入生产，设备投入运行后，其速度控制系统一直处于较好运行状态。2000年1月，设备经过维护保养重新开机进行生产，在生产过程中发现生产线速度无规则波动。通常人们总是认为速度波动是内电气原因引起的，然而，通过分析、研究，发现引起生产线速度波动的原因不是电气控制装置出现问题，而是由于日本MHI公司按其专利生产的高精度游星减速机其输出速比无规则波动，近年来我国从MHI公司引进的BOPET、BOPP生产线设备中，有许多铸片机的减速机就是该种类型的减速机，下面就故障的查找过程总结如下，以便国内同行借鉴。

一、BOPET聚酯薄膜生产线工艺简介

   图1，BOPET聚酯句膜生产线设备简图

BOPET聚酯薄膜生产线设备主要是由原料输送装置。预结晶器、干燥器、挤出机、计量泵、过滤器、烙体管道、模头、铸片机、纵向拉伸机、横向拉伸机、牵引机、收卷机以及分切机等设备组成。

原料通过原料输送设备，经过预结晶器结晶后进入干燥器。干燥完毕进入挤出机充分融化后，在挤出机挤出力的作用了，通过计量泵，由计量泵进行计量，然后经过熔管道到达模头，熔体从模头流出在铸片机上成型，经纵向拉伸机纵向拉伸、横向拉伸机横向拉伸、通过牵引机，由收卷机进行收卷。最后，根据用户需要，由分切机将其分切成用户需要的规格。

3.MHI公司BOPET聚酯薄膜生产线设备控制系统

二、集散控制系统

MHI公司BOPET聚酯薄膜生产线设备的控制系统是一个由上、下二级组成的集散型控制系统。它可以把从原料输送、预结晶器、干燥器、熔体管道、铸片、纵向拉伸、横向拉伸、牵引到收卷的整个BOPET聚酯薄膜生产过程集中到一个集散控制系统中，实现工厂生产的全自动化，位于中央控制室的土计算机、工作站为第一级(监控级)，实现从原料输送、预结晶、干燥、挤出、传片、铸拉、横拉、牵引、收卷工艺过程的集中监视与控制。3台可编程控制器(PLC)作为第二级(现场级)实现对BOPET聚酯薄膜生产的实时控制。监控级与现场级通过以太网(Ethernt)TCP／IP协议连成控制网络。

2)生产线速度控制系统

MHI公司BOPET聚酯薄膜生产线设备，其生产线速度是以铸片机冷鼓速度为基准速度，其后的设备分别以与前一设备速度成一定的比例的速度运行，设备是由电动机驱动的，每一台电动机由一台变频器控制其速度，在生产中，操作者在计算机屏幕上，根据工艺设定铸片机冷鼓的速度以及后一组工艺设备与其前一工艺设备之间的速度比例，计算机通过以太网向PLC发出指令，该指令经PLC处理后作为变频器的控制信号，控制各电机的运转。

三、问题提出

2001年1月，公司10，000吨级的BOPET聚酯薄膜生产线设备，经过维护保养重新开机进行生产，在生产过程中发现生产线速度无规则波动，影响生产的正常进行。

四、分析

1）设备生产状况观察

接到故障报告后，发现中控室计算机工作站屏幕上纵拉机入口设备(MDL1电机驱动)速度异常，另发现铸片机出口张力有波动，MDL1后边设备均按所设定的速度比例运行，铸片-纵拉进口设备运行速度、张力情况记录见表1：

表1  铸片—纵拉进口设备运行速度、张力情况

说明：

a. CAST1为铸片机冷鼓，CAST2为铸片机剥离辊，MDL1为纵拉机入口工艺段；

b. SV是计算机上铸片机冷鼓表面线速度设定值，单位m／min；

c. PV是计算机显示由装于电动机尾部测速仪测得的电机转速，换算成的设备实际运行速度，单位m／min；

d. DSV是后—工艺设

e. DPV是后—工艺设备与前—工艺设备之间速度比的实际值；备与前—工艺设备之间速度比的设定值；

f. TENSION—CAST是铸片机出口与纵拉机人口之间的实际张力与设定张力的误差值。

2 ) 生产线设备空载运行状况观察

为了对设备状况有一个比较全面的了解，在设备空载运行状态下，观察设备空载运行速度，经过观察，生产线从铸片机到收卷机，与薄膜拉伸速度有关的所有电机运行速度均正常。

3 ) 检查计算机工作站上显示数据与变频器给定，输出，电动机输出的一致性

从测试和观察到a. CASTl的PV：SV，PV_INV-PV_MOTOR、SV、PV、SV_INV、PV_MOTOR恒定不变，说明CAST1控制系统工作正常，电动机工作正常。的数据来看(见表2)，在设备运行过程中：

b. CAST的DPV=DSV，PVINV=PV_MOTOR，DSV、DPV、SV_INV、PV_MOTOR恒定不变，说明CAST2控制系统工作正常，电动机工作正常。

c. MDLl的SV_INV值在波动，DPV、PV_INT、PV_MOTOR值随着SV_INV值按同比例变化，这说明变频器速度控制器工作正常，电动机工作正常，变频器给定信号的波动原因有待确认。MDL1的输出波动，造成了生产线的速度波动。

表2铸片一纵拉机入口速度的设定值与实测值

说明：

1．SV_INV是用仪表测得变频器输出速度设定值，单位：V；

2．PV_INV是变频器显示输出速度实际值，单位：rpm；

3．PV_MOTOR是用仪表测得电动机输出速度实际值，单位：rpm。

4 ） MDL1变频器速度给定信号波动原因铸片机是由冷鼓、剥离辊、浮辊组成，纵拉机与铸生机之间的张力是通过一个在铸生机出口的一个浮辊进行检测，浮辊的位置信号和纵拉机入口工艺设备与铸生机牵引辊之间的速度比例设定值信号叠加后，作为纵拉机入口设备驱动电机变频控制器的给定值，由于纵拉机入口工艺设备的速度与铸片机剥离辊之间的速度比例一旦在计算机上设定后，其信号是个固定值，所以纵拉入口设备速度信号变化的原因是由张力信号的波动引起的。可能引起张力测试魂原因有冷鼓、剥离辊张力检测辊和纵拉入口工艺设备。

a. 浮辊检查经检查，浮辊汽缸压力正常，人为改变浮辊位置，其电信号与池辊位置相匹配，所以浮辊电、气工作正常。

b. 实际转速测量在铸片机冷鼓设定值为35m/min，即CAST1驱动电机输出为717rpm的情况下，对浮辊张力测量有影响的CAST1、CAST2、MDL1设备的实际转速进行测量。

测量结果：

1） CAST2、MDL1的测量值与计算机上工艺设定值和实际速度值相同；

2） 冷鼓CAST1的实际转速波动。

6． 结论在冷鼓电动机输出转速恒定在717rpm的情况下，实际冷鼓减速机输出速度在8.08-8.24rpm之间波动，减速机通过联轴器直接与冷联接，所以减速机输出转速就是冷鼓的转速，即冷鼓转速在8.08-8.24rpm之间波动，造成了生产线的速度波动。由此证明，此次生产线速度波动的原因在于冷鼓的减速机故障。

7． 减速机产生故障的原因冷鼓速度控制，在BOPT薄膜生产中是十分重要的，MHI公司采用了由MHI公司专利生产的游星减速机作为冷鼓电机这装置，其目的是为了减小普通齿轮减速机速度变化时冷鼓表面速度的突变。该系列减速机，不同于齿轮啮合型减速机，它是通过在减速箱内注入特殊的减速机油，使不同辊径辊筒表面摩擦运转来生产速比，达到减速的目的。由于在减速机维护时，在减速机中注入的是规定牌号的润滑油，润滑油的粘度特性不稳定，导致减速机速比的波动。