平板硫化机温控系统常见问题分析
田永林　王成
(桦林集团有限责任公司　黑龙江157032)
刘晓光
(牡丹江无线电六厂　黑龙江157000)
摘　要　本文简要介绍了平板硫化机温控系统组成、工作过程,PID 参数的整定和调节仪及执行机构之间作用方式的匹配;对平板硫化机温控系统常见故障进行了分析,并介绍了故障的解决方法。

关键词　平板硫化机,温控系统,PID 参数,调节仪,执行机构
　收稿日期:97-01-06
硫化机在橡胶机械产品中占有十分重要的地位。

对平板硫化机来说,平板温度的控制
质量是衡量其优劣的一个重要标志。

国内平板硫化机(蒸汽式和加热)温度的控制多采用电动机Ⅱ型或电动Ⅲ型模拟调节器,也有采用新近开发的智能化数字调节仪,其控制方式为PI 、PD 或PID 。

下面以我厂生产实验专用平板硫化机为例,分析一下常见问题。

1　系统概述
如附图所示,系统由Pt100铂热电阻、XM T E-1122型智能化数字显示调节仪、电气转换器、气动薄膜调节阀和硫化机平板等组成。

平板采用过热蒸气加热方式,600×600×3,控温精度:±1℃,控温范围:100-200℃。

工作过程为:由热电阻传感器检测平板温度信号,将其送到前置单元放大,并在微处理机的控制下经过双积分A /D 转换,变成数字信号送入计算机内,与设定值比较后进行PID 运算。

运算结果经输出单元D/A 转换后,形成4-20m A 直流电流输出给电气转换器,在此转换成20-100kPa 的标准气压信号给气动薄膜调节阀,通过改变阀的流通
面积,来调节流入平板(内嵌有蒸汽管路)的过热蒸汽量,从而控制平板温度,使之跟踪给定值。

附图　平板硫化机温控系统框图
2　PID 参数的整定
本系统的特点是:其中的气动执行元件动作迟延较大,热电阻的热惯性大,是一个有滞后的惯性环节。

由于扰动的时变性,不可预测性(例如:蒸汽源压力的改变、调节阀泄漏、电气转换器参数线性改变和环境温度梯度变化等),使确定被调对象的动态特性不那么容易,有时即使能找出来,不仅计算麻烦,工作量大,而且其结果与实际相差甚远,往往事倍功半。

因此工程上通常不采用理论计算法,而采用经验法整定PID 参数。

即根据各调节规
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第1期 田永林等.平板硫化机温控系统常见问题分析
律,不同调节对象的特征,经过闭环试验,反复凑试,找出最佳参数,使控制器的特性与被控过程的特性得到良好的匹配,从而使被控系统的运行特性满足所期望的目标。

工艺要求:在规定时间内,控制硫化温度在某一给定值上,生产中仅在137℃、151℃和176℃等给定值中选择,控温精度:±1℃由于系统有较大的时间常数,比数字调节仪采样周期长得多,所以数字调节仪的参数整定完全可以按照模拟调节器的各种参数整定方法进行分析和综合。

2.1　比例度P的确定
比例调节规律是输出与输入偏差成正比,调节及时但有静差。

P越小,调节作用越强,动态特性越好,但系统的稳定性变差。

反之亦然。

所以单纯的比例调节规律要同时兼顾静态和动态品质指标是较困难的。

2.2　积分时间T I的确定
积分调节规律是输出信号与偏差信号的积分成正比。

T I越大,积分作用越弱。

积分作用的特点是调节器的输出与偏差存在时间有关,只要有偏差存在,就一直有输出,直到偏差消除,输出才不会变化。

因此积分作用能消除偏差,但调节不及时。

T I取小了,会产生超调,使调节时间延长,甚至使系统难以稳定。

T I取大了,又迟迟不能消除静差。

2.3　微分时间T D的确定
微分调节规律是指输出信号与偏差信号的变化速度成正比,只要出现变化趋势即刻进行超前调节。

调节及时,可以大大减少系统的动态偏差及调节时间,从而使过程动态品质得到改善,但不能消除静差,不能单独使用。

T D越大,微分作用越强,但太大,易引起系统自激振荡。

整定参数时,可采用优选法。

即先固定积分时间和微分时间,然后用优选法选择比例度,经几次反复后,将比例度固定,再按此法选择另外两个参数值。

3　调节仪和执行机构之间作用方式的匹配
调节仪控制输出特性有正作用式(输出直流电流I↓使被控温度T↓)和反作用式(输出I↑使被控温度T↓)。

电气转换器输出特性常用正作用式(输入I↑使输出P气↑)。

气动薄膜调节阀输出特性则有气开式(输入信号P气↑使输出蒸气流量P汽↑)和气关式(输入P气↑使输出P汽↓)。

它们之间只有相互匹配,系统才会正常工作。

正确理解匹配关系对安装、调试和维修是必要的。

例如:调节仪是正作用式,电气转换器是正作用式,调节阀是气关式,当被调温度PV↑时,I↑P气↑。

P汽↓,PV↓,调节结果是使PV回到SV。

此时的匹配关系是正确的,若改变其中两个元件的输出特性,匹配关系仍然正确,若只改变其中的一个,匹配关系就错了,不能使PV回到SV。

4　常见故障及解决方案
4.1　常见故障
SV在高温区时,PV低于SV很多,回不到SV上。

4.2　原因
(1)蒸汽源供汽不足,温度上不去;
(2)调节阀泄漏严重,应更换调节阀;
(3)电气转换器转换故障;
(4)调节仪损坏。

4.3　解决方案
电气转换器参数线性不好是影响调节精度的一个重要原因,应定期校准,适当校正调零弹簧和电位器,使4-20m A对应20-100kPa。

恒节流孔被堵塞,喷嘴挡板有脏物,盖不严,永久磁钢性变化都可以影响转换器输出特性。

铂热电阻的引线脚容易脱落,与导线之间不好连接。

解决方法是:用柔软而牢固的航空导线与引线脚焊接,然后用强力绝缘胶封在特制的小基座上。

热电阻引线与电源线不要捆在一起或放在同一根金属管中,以防电磁干扰,影响调节质量。

34橡　胶　技　术　与　装　备 1998年第24卷。