宇電儀表在輪胎硫化循環水控制中的應用
2009/12/28 0:00:00
一、概述
硫化的目的是通過外力剪切、高溫促使橡膠內的鏈狀分子交聯成網狀分子，加強其拉力、硬度、老化、彈性等性能，使其變得更有使用價值；從物性上即是塑性橡膠轉化為彈性橡膠或硬質橡膠的過程。輪胎硫化機主要用于汽車外胎、飛機外胎、工程外胎及拖拉機外胎等充氣輪胎的硫化。硫化機按采用的膠囊形式分為三種類型：
A型〈或稱AFV型〉輪胎定型硫化機： 膠囊從外胎中脫出時,膠囊在推頂器的作用下，往下翻入下模的囊筒內，開模方式為升降平移型。
B型〈或稱BOM型〉輪胎寇型硫化機： 膠囊從外胎中脫出時,膠囊在中心機構的操縱下，在抽真空收縮后向上拉直，開模方式有升降型、升降平移型和升降翻轉型。
AB型〈或稱AUB0型〉輪胎定型硫化機：膠囊從外胎中脫出時,膠囊在膠囊操縱機構和囊筒作用下，上半部作翻轉而整個膠囊由囊筒向上移動收藏起來，開模方式有升降型和升降翻轉型。
按傳動方式可分為連桿式定型硫化機和液壓式定型硫化機。液壓式B型定型硫化機的開摸方式為升降型。按加熱方式可分為蒸鍋式、夾套式定型硫化機和熱板式定型硫化機。按用途可分為普通胎定型硫化機和子午胎定型硫化機。按整體結構又可分為定型硫化機和定型硫化機組。目前一般是根據膠囊形式進行分類。
在輪胎硫化過程中熱循環水是非常重要的介質，它的溫度和壓力是否穩定，對硫化輪胎的質量起著重要作用。本文主要介紹宇電控制器在硫化循環水溫度壓力控制中的應用。
二、控制系統介紹
硫化循環水供水溫度指標的質量，主要采用高效除氧熱水器來實現。在循環水壓力指標控制方面，采用在循環水泵出口安裝調節閥，控制閥門開度來實現。
1、循環水溫度控制
循環水的溫度控制是依靠除氧器來實現的。旋膜式除氧器由除氧頭和水箱組成；除氧頭的結構由外殼、旋膜器組、水篦子、液汽網、蒸汽分配盤五大部分組成。外殼：是由筒身和沖壓橢圓形封頭焊制成。起膜器組：由水室、汽室、起膜管、凝結水接管、補充水接管和一次進汽接管組成。淋水篦子：經起膜段粗除氧的給水及由疏水管引進的疏水在這里混合進行二次分配，呈均勻淋雨狀落到裝到其下的液汽網上。液汽網：是由相互間隔的扁鋼帶及一個圓筒體，內裝一定高度特制的不銹鋼扁絲網及不銹鋼板組成，給水在這里與二次蒸汽充分接觸，加熱到飽和溫度并進行深度除氧，以保證除氧水中含量：低壓大氣式除氧器低于10μg/L，高壓除氧器低于5μg/L。蒸汽分配盤：按一定比例成規則均分型制成，使主加熱蒸汽呈現均分狀態其在無節流工況下上升加熱軟化水，來保證加熱質量，達到飽和溫度下工作除氧。其工作原理（射流、吸卷、紊流、傳熱、傳質、水膜裙、淋雨狀、飽和溫度）：凝結水及補充水首先進入除氧頭內旋膜器組水室，在一定的壓差下從膜管的小孔斜旋噴向內孔，形成射流，由于內孔充滿了上升的加熱蒸汽，水在射流運動中便將大量的加熱蒸汽吸卷進來（試驗證明射流運動具有卷吸作用）；在極短時間很小的行程上產生劇烈的混合加熱作用，水溫大幅度提高，而旋轉的水沿著膜管內孔壁繼續下旋，形成一層翻滾的水膜裙，（水在旋轉流動時的臨界雷諾數下降很多即產生紊流翻滾），此時紊流狀態的水傳熱傳質效果最理想，水溫達到飽和溫度。氧氣即被分離出來，因氧氣在內孔內無法隨意擴散，只能隨上升的蒸汽從排汽管排向大氣（老式除氧器雖加熱了水，分離出了氧但氧氣比重大于加熱蒸汽，部分氧又被下流的水帶入水箱，也是造成除氧效果差的一種原因）。經起膜段粗除氧的給水及由疏水管引進的疏水在這里混合進行二次分配，呈均勻淋雨狀落到裝到其下的液汽網上，再進行深度除氧后才流入水箱。水箱內的水含氧量為高壓0-5 цɡ/L,低壓小于10цɡ/L。因旋膜式除氧器在工作中使水始終處于紊流狀態，并有足夠大的換熱表面積，所以傳熱傳質效果越好，排汽量越?。茨茉磽p失小帶來的經濟效益也可觀）除氧效果好產生的富裕量能使除氧器超負荷運行（通?？沙~定出力的５０％）或低水溫全補水下運行。
除氧器控制分為溫度和水位控制兩部分。由于是采用飽和蒸汽供熱，所以溫度的控制可以選擇溫度信號或壓力信號作為被控量。以溫度信號為例，用PT100測量水的溫度，通過溫度變化調節氣動薄膜調節閥的開度，改變蒸汽量的大小，來保證溫度恒定。
水位的控制可以采用位式調節，當液位低于下限水位時啟動水泵加水，高于上限水位時停止水泵。
2、循環水壓力控制
循環水的壓力控制是硫化過程中重要的參數之一，由于循環水泵是一直處于開啟狀態，所以在水泵出口處增加調節閥來實現壓力的控制，通過調節閥門的開度來穩定壓力。
3、儀表的選型
因為系統對控制精度要求較高，輸出不允許有大幅波動，因此系統選用宇電AI系列人工智能調節器，它可以徹底消除PID飽和積分現象，并在接近目標值時采用改進的PID算法，輸出值不會大幅度變化，避免系統產生振蕩。溫度控制選擇AI-808AX3L2L2，水位控制選擇 AI-701C3I4L2L2，循環水壓力控制選擇AI-808AI4X3L2L2。宇電控制算法介紹：AI調節器對標準PID算法加以改進和保留并加入模糊控制算法規則，對給定值的變化加入了前饋調節。在誤差大時，運用模糊算法進行調節，以徹底消除PID飽和積分現象。當誤差趨小時，采用改進后的PID算法控制輸出。其控制參數采用被控對象特征描述方式。一組(MPT)參數即可同時確定PID參數和模糊控制參數。系統具有無超調和高控制精度等特點。針對不穩定的非線形復雜調節對象，表內設有自適應調節規則，可使系統進一步加快響應速度，改善控制品質。針對控制參數較難確定的現實，表內設有自整定專家系統，可使系統的控制參數確定簡單，準確度提高，因此，自整定系統的引入，不僅使復雜勞動簡化，節約了調試時間，而且提高了控制系統的調節品質。對于許多復雜的調節對象，例如電爐溫度控制中的電網電壓變化、外界干擾因素和工作環境多變等，針對有嚴重非線形的控制對象，國外儀表公司也推出了不少對策和方法。例如，日本導電公司生產的儀表中，采用了多組算法；歐陸和歐姆龍儀表中采用了自適應功能；KMM智能調節儀表中采用了折線模塊來適應系統的非線性；還有的儀表公司在儀表中采用辯識方法來提高儀表在非線性系統中的調節質量。在AI系列智能工業調節器中，針對有嚴重中非線性的控制對象，選擇了自適應方式來解決。其改進的特點是：當控制偏差大于估計的誤差時，自適應系統不是修改MPT參數(國外儀表的自適應功能是修改控制參數)，而是修改輸出值來降低誤差。雖然修改范圍有限，但不會出現將原來正確控制參數改錯的現象，使響應速度加快，使控制精度大大提高。
4、儀表的調試
AI調節器是這個系統的核心控制設備，它的控制效果直接影響整個系統的正常運行。在沒有經驗控制參數的時候，為了達到最佳的控制效果，儀表要進行PID自整定，但一般的調節儀表在自整定時的調節狀態是位式控制，輸出量要么最大要么最小，在系統中調節輸出大幅變化是不允許的。AI-808調節器具有手動自整定模式可以很好的解決這個問題，具體操作是：把儀表切換到手動輸出狀態，通過儀表的△ ▽鍵調整輸出量，使測量值盡量和設定值保持一致，然后在這個狀態下啟動自整定，這樣儀表的輸出值將限制在當前手動輸出值的±10%范圍內，從而避免出現輸出值的大幅變化。在多數情況下，自整定一次就可以使獲得滿意的控制效果。如果控制有偏差時，可以通過微調M5、P、T參數來修正。主要參數設置：HIAL：上限報警，根據實際要求設置。LOAL：下限報警，根據實際要求設置。Df：回差（死區、滯環），用于避免因測量輸入值波動而產生頻繁調節作用，在回差范圍內位式調節不起作用。Ctrl：控制方式，系統初始設置值為1。M5：保持參數，主要決定調節算法中的積分作用，和PID積分時間類似，M5越小，系統積分作用越強。P<
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