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B型轮胎定型硫化机管路系统的改进

供稿:工控网 2006/8/2 9:24:00

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目前国内各轮胎定型硫化机制造厂生产的B型轮胎定型硫化机的管路系统基本上都是参照日本神户制钢所和意大利皮列里公司的同类机台设计而成的。详见图1B型轮胎定型硫化机管路系统图(局部)。该管路系统完全能满足轮胎定型硫化的工艺要求,但在使用过程中还是出现过一些问题。为使B型轮胎定型硫化机管路系统的使用性能更加先进、合理、可靠,本文将简要介绍该管路系统的改进情况。
1 解决内压泄漏的改进
国外同类机台是凭借主机及其配套件的严格质量标准和很高的无故障使用次数保证机台的正常运转,即其机台的可靠性完全建立在优质合格的配套件基础之上。而国内的配套件大部分未能达到应有的要求,故障较频繁,尤其是发生在内压泄漏这一现象上。
轮胎定型硫化机在硫化轮胎时由时间程序控制器(TIMER)或可编程序控制器(PLC),按硫化工艺要求,在不同的硫化阶段,将0.35MPa的控制气源输送到各气动切断阀的气室,打开或关闭阀门,依次将一次热水、二次热水、冷水等介质向胶囊输入或排出,以完成轮胎硫化。在内压进、出管路上分别有五个和四个气动切断阀,当时间程序控制器的拨块有误动作而使控制气源误入其中一个或几个气动切断阀的气室而使阀门打开,或者经过长时间的使用,管道内存有的水垢等杂质而使阀芯卡死或密封面损坏以及阀门的气室漏气、复位弹簧疲劳或锈坏等故障都会使阀门关闭不严,因此造成如下恶果:①内压泄漏;②一次热水和二次热水同时进的混乱局面;③一、二次热水和冷水同时进,影响了加热或冷却效果;④胶囊无法抽真空等。
由于“抽真空”、“胶囊排气”这二个气动切断阀通常接入排空管道,“热水回收”的气动切断阀接入补充水罐,“冷水回”的气动切断阀接入冷水罐,因此从这四个阀门的其中任一阀门泄漏出的内压热水,一旦泄漏量大时,必然剧烈破坏内压热水热工系统的压力、温度的动态平衡。
轮胎定型硫化机的内压热水热工系统一般配置热力除氧器。当泄漏量小时,将会出现内压不稳定,内压和内温下降,除氧器水箱水位低的现象(因除氧能力限制,供除氧水的能力比泄漏水量小)。如果内压热水泄漏量大,将会造成内压大幅度下降,除氧器水箱水位急剧下降,内温下降甚至丧失。即使向除氧器内补入大量未经除氧的水,也无法和大的泄漏量保持平衡。由于硫化机群是共用一个热工系统的,如果不能及时找到内泄漏位置并.加以控制,单机台的失控将会引起车间的热工系统的失控,就会使正在硫化阶段的轮胎因脱压而报废,甚至发生停产事故。这对硫化机群的连续正常生产将构成相当大的威胁,尤其在硫化机台数较多的情况下更为严重。 查找泄漏处的关键是要发现阀门动作位置的反常情况和排出管道的温度、压力、介质流向的异常情况,经判断后及时作出处理。多年来,根据使用轮胎定型硫化机的生产实践,总结出一些查漏治漏的经验。由于看不到管道内部介质的流动情况,只能用冷水喷洒管道或采取手摸管道温度,观察阀门的阀杆位置,查看时间程序控制器等方法逐台机查找故障。这不但需要经验比较丰富,素质较高的人员去进行,而且需要很长时间方能解决问题。生产现场的管理人员一直把内压泄漏作为一个最警惕的管理项目,常有“闻漏色变”之感。
目前,轮胎定型硫化机台数急剧增加,为了造应轮胎生产发展的需要,迅速查到泄漏处并进行控制已成了迫切需要解决的课题。国内某阀门仪表有限公司从国内某大型轮胎厂购入管道漏压报警器的技术专利,研制出漏压报警器。将该种报警器分别装在“抽真空”、“胶囊排气”、“热水回收”、“冷水回”的气动切断阀之后的管道上,在一次热水进至二次热水结束这段时间,若上述四个气动切断阀有热水泄漏,则报警器发出声、光报警信号,同时观察报警器上指示块是否与水平位置成一定角度,此时即可断定这四个气动切断阀中的哪些阀泄漏,硫化操作工随即手动关闭泄漏阀门管道上的球阀。
这种报警器起到一定的作用,但投资较大,而且当排出管道上(或说报警器)的背压与漏出介质的压力接近时,该报警器的可靠性及灵敏度就稍差一点。在“一次热水进”、“二次热水进”和“冷水进”的气动切断阀的阀后没有装此种报警器,因此上述三个阀出现泄漏时,则更难发现。
在90年代初期,日本设计研制出一种观察泄漏器,分别装在“抽真空”、“胶囊排气”的排出管道上,详见图1中的1SG、2SG。在夜晚通过观察泄漏器很难看清阀门是否泄漏。使用一段时间后,观察泄漏器上的透明玻璃结满水垢,即使在白天也无法看清是否有泄漏。因此,要经常拆下玻璃进行清洗,很麻烦。
如果能杜绝或减少泄漏机会,使防止泄漏或报警的结构简单化,不但能使维修工易于接受,也能减少投资,见效快。在1992年10月,我厂生产的LL-B1400×2940×2轮胎定型硫化机的管路系统作了改进,详见图2。将硫化过程中工作时间最长(约占总时间90~91.5%)的二次热水进(19HS)和二次热水回(26HS)的二个阀,由原来的气动二位二通切断阀改为气动二位三通切断阀。后者在有信号气源时,“1口”与“2口”通,“1口”与“3口”不通,“2口”与“3口”不通;无信号气源时,“2口”与“3口”通,“1口”与“3口”不通,“1口”与“2口”不通。利用后者这样的动作原理来改变原来的管道流程,在正硫化阶段(即二次热水进、出时)切断了二次热水与其它八个阀的通路,减少阀门泄漏机会90%以上(为理论计算值),实际上,经改进后的管路系统,再也没有发现因阀门原因产生的内压泄漏现象。要出现这一现象的条件是:20HS、1HS、21HS这三个阀当中只要有一个和19HS同时泄漏或16HS、25HS、28HS、4HS这四个阀当中只要有一个和26HS同时泄漏。即进出管道上分别有防止二次热水泄漏的二道关口,“双保险”同时失效的机会极少,甚至为零。这样的改进基本上不需要增加投资,而且在二次热水进、出期间(即在不停产的情况下),可以更换或维修如下阀门:18HS、20HS、1HS、21HS、16HS、25HS、28HS、4HS、1Zh,因而可以节约大量的生产时间。此外,还对其它部位作了如下改进:①在硫化机的排出总管道中增设一个大容量的过滤器9GL;②将因结构复杂,质量不稳定而经常泄漏且难于维修的12个旋转接头改用4根金属软管,从而使原来采用旋转接头有46个密封点降到只有16个密封点。使用金属软管比旋转接头的成本更低。
2 增设胶囊泄漏的安全保护系统
在硫化过程中,有时会发生胶囊破损,导致大量的高温内压热水泄漏到蒸汽室内,使外压升高,造成蒸汽室及连杆负荷过大,影响机台的使用寿命;也造成蒸气室上的安全阀开启,而喷出大量的热水,对机台的电气系统影响很大,电机因进水而烧坏,电气元件发生短路故障。大量泄漏后,使整个内压热水系统压力下降,从而不得不中途终止硫化。这样,因一条胶囊破损就造成二条轮胎同时报废。
胶囊的使用寿命是有一定限度的,但影响胶囊的使用寿命的因素是多方面的。为了在发生故障时将损失减少到最小程度,经过不断地探索,在原管路系统上增设胶囊泄漏的安全保护系统。具体措施如下:在进、出两蒸汽室的管道上分别加装止回阀7Zh、8Zh,压力控制器PS8、PS9和止回阀9Zh、10Zh将左右内压排出管道上的气动切断阀16HS、24HS分别改为止回阀11Zh和12Zh;在15HS、2HS的气控管道上分别增加电磁阀SV30、选择阀5XZ和SV31、6XZ。SV30、SV31的气源是从机械阀JF的输出口B接来的;在23HS的气控管道上增加电磁阀SV32。详见图2。动作原理:硫化时,一次热水或二次热水等介质通过2HS、15HS分别进入左右胶囊,然后从11Zh、12Zh排出。若左(或右)胶囊破损,内压热水就会泄漏到左(或右)蒸汽室内,由于止回阀8Zh、9Zh(或7Zh、10Zh)的作用,使左(或右)蒸汽室外压升高,当外压升高到比蒸汽室上的安全阔的开启压力大0.05MPa时,接通PS9(或PS8)的常开触点,因而电磁阀SV31(或SV30)得电并延时至硫化结束开模时止,输出控制气源进入气动切断阀2HS(或15HS),把进入左(或右)胶囊的管道自动关闭,从而保证右(或左)边的一条轮胎仍可以继续硫化。SV32也同时得电并延时数十秒,从而切断23HS的控制气源,使得泄漏到左(或右)蒸汽室里的内压热水迅速从23HS的“3口”排掉,以免影响右(或左)蒸汽室的蒸汽冷凝水从疏水器SQ的排放,以及防止机台长时间负荷过大。PS8、PS9采用上海远东仪表厂引进德国海隆公司技术合作生产的D502/7D系统的压力控制器。上述六个止回阀的内密封性能必须很好,否则此系统的可靠性就受到影响。目前,国外的硫化机只是设有胶囊泄漏报警装置而已。
3 抽真空控制的改进
为了便于卸胎和装胎,国内外的B型硫化机从硫化结束开模前,开始对胶囊抽真空,持续抽至新的生胎装进胶囊,并开始一次定型时止。这样就浪费了大量蒸汽或动力水。将IHS的排出管道上的P12真空表取消,改为VS1真空压力控制器,将P5压力表改为真空压力表。利用VS1可以调整胶囊真空度,当达到预定真空度时,断开V汩的常闭触点,因而电磁阀SV33失电,1HS、18HS、22HS关闭,胶囊内停止抽真空,并保持这个真空度至开始一次定型时止。详见图2。这样改进后可以节约能源。VS1采用上海远东仪表厂引进德国海隆公司的技术合作生产的D500/18D系列的真空压力控制器。
4 定型控制的改进
国内外的B型硫化机的一、二次定型压力大小,通常是由一个电磁阀来切换,从图1可以看出在机台整个工作周期内,都有给定气压讯号输入自力式压力调节阀1PH、2PH的上膜室,使这二个阀一直开启,这样会造成:①这二个阀的金属膜片较容易疲劳而破裂,缩短了1PH、2PH的使用寿命p;②在非定型期间,1PH和2PH都一直输出一次定型蒸汽,因此在1PH至2HS,2PH至15HS这二段管道内产生大量的冷凝水,从而影响定型效果。此外,蒸汽变成冷凝水等于浪费了能源。到了90年代初期,国外部分制造厂在1PH、2PH的阀后输出管道上各增加一个疏水器,以排除上述管道中的冷凝水(见图3);国外个别用户则左右各增设一个气动切断阀,在定型时开启数秒种,以排掉管道中的冷凝水(见图4)。国内某主要制造厂除增加疏水器外,还增设了容量为5L的冷凝水储存罐(见图5)。本人认为增加这个罐反而增加了散热面积,冷凝水也越多。
上述三种都是治标不治本的方法。我们作了如下改进:在电磁阀SV18、SV19的输出管道上各增加一个电磁<

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