电线电缆挤出机设备中的温度控制技术

　　摘要：从生产实际的角度出发，分析了国内外电缆挤出设备中温度控制技术的现状和发展，并提出了目前发展电缆挤出设备温度控制技术应注意的几个问题。

　　随着社会的日益更新的发展，电缆的应用越来越广泛，为了保证电缆的质量，对电缆设备的要求也越来越高，尤其是对电缆挤出机的工艺要求也越来越高。挤出电缆料主要由温度来进行控制，这就需要有高精度温度控制的设备。因此，要保证电线电缆的生产的效率和质量，就必须掌握好温度控制技术。本文就温度控制的几个方面进行探讨，以促进挤出电缆设备温控技术的进步和发展。

　　1.国内外电缆挤出设备温控技术的发展

　　1.1线圈指针式温度控制器的应用

　　目前国内一些老的定型的挤出机设备大多采用电加热，采用K型热电偶和线圈指针式温度控制器来控制加热的启动和停止，保证挤出机螺杆和机头等处的温度达到工艺设定要求。指针式温度控制器除了可以指示生产过程中的参数，还可以输出上下限报警和连锁保护功能。最简单的调节规律是“ 双位调节” , 也称“ 开关式调节” , 它的执行机构只有“ 全开”和“ 全关” 两种工作状态, 在这两种极端状态交替作用下, 被调参数显然起伏波动。不过在开关动作周期较短、对象时间常数较大的情况下, 波动并不十分严重, 可以满足一般工业生产要求;另一种调节规律是“ 三位调节” , 它在同一个线圈指针式温度控制器里装设两套检测线圈和两套电子线路, 分别设定下限和上限两个给定值它用于报警时, 可以根据被测参数过高或过低, 分别发出不同的信号。只有“ 开” 和“ 关” 两种状态的位式调节控制的加热功率, 时而全都投入, 时而完全取消, 不能根据偏差的大小适当增减，调节的连续性不好，温度波动较大, 存在不灵敏区, 但因线路简单、价格低廉仍得到普遍的应用。

　　1.2 加热功率连续可调的温度控制器

　　为解决位式温度控制器调节的连续性差这一矛盾, 改进新设备多采用加热功率连续可调的温度控制器，常用的有时间比例温度控制器和连续电流输出温度控制器。

　　时间比例式调节由于在原来的位式温度控制器的控制电路中增加了RC反馈网络, 从而改变振荡频率, 使继电器按时间比例吸放动作, 导致加热平均功率连续地改变，这种控制方式精度较高, 但加热继电器动作频繁, 易损坏, 且噪声较大。

　　连续电流输出温度控制器是利用晶闸管无触点元件代替继电器, 在比例调节的基础上增加了积分和微分成分, 构成更复杂的调节规律PID控制，不仅其动作调节快速及时，消除偏差的能力也大大加强，其调节质量较时间比例调节更胜一筹, 与位式调节相比, 其优越性尤为显著。

　　1.3 国外设备中的两点式温控方式

　　国外很少用线圈指针式温度控制器, 他们大多用数字设定仪表。一般电缆设备多采用一点式温控方式, 挤出螺杆套筒部位只用热电偶感测螺杆套筒内壁各个加热区的温度, 这样, 螺杆套筒内壁的温度曲线波动大, 衰减时间亦长, 即使加入时间比例调节器或PID调节器, 仍不理想, 调节的快速性较差,当实际温度达到设定温度时, 如果要维持在设定温度下, 需要系统在很大百分比情况下调节, 增加了加热或冷却的惯性温度，不停地按一定规律反复加热和冷却,也降低了热效率，因此采用一点式温度控制在提高温度控制精度和快速跟踪方面具有很大的局限性。为了克服这种局限性, 国外设备除感测螺杆套筒各个区的温度外, 同时还感测各个区加热器的温度, 将两个温度的和作为温控信号，当复合温度达到给定温度时, 加热器经微小时间滞后便断开加热电源, 并进行强制冷却，加热器温度偏离设定温度越高, 冷却亦相应加强, 即可迅速抑制温度上升, 从而使螺杆套内筒温度很快趋于稳定，当复合温度在设定范围内作微小波动时, 越接近设定温度, 则加热量和冷却量都越小, “ 温度惯性” 也越小, 只须微小的调节即可趋于稳定。这样, 任何干扰造成的温度偏移都可以灵敏地感测到, 并迅速地强制消除, 显示出二点式温控的快速性和高精度, 通常温控偏差可在士1℃ 范围内。

　　1.4 现代化电缆设备中电脑多路温度控制器

　　改进的新挤出机设备中使用了时间比例或温度控制器, 尽管其温度控制精度有所提高, 但总存在一定的时间滞后现象, 造成温度波动和准确度欠佳。为保证挤出设备生产的高效率、高质量, 现代化电缆挤出设备采用电脑控制的多路温度控制器, 利用电脑控制快速巡回检测, 对生产进行监控, 对故障进行自诊断, 实现温度控制智能化。例如引进的德国TROESTER三层共挤悬链式交联生产线，就是采用电脑控制的多路温度控制器。在温度控制系统中，用电脑控制取代常规温度控制，主要用电脑代替温度控制器，在电脑屏幕上输入数字给定工艺要求的温度。电脑控制多路温度控制器的工作是按编程软件以巡回检测的方式周期地采集生产现场各种参数, 经标度变换等数据处理后显示或打印出需要的数据, 若有异常, 发出声光信号报警。对于温度控制可按PID规律进行调节，即在软件控制下读入检测并输入到CPU中的各路温度值, 按PID输出方程增量形式进行计算, 求得输出增量, 再经数模转换, 控制功率输出, 并每秒校正几次, 实现温度的高精度自动控制, 主要包含温度的数据采集和温度自动调节的软件编程。采用电脑进行温度控制的现代化电缆挤出设备不仅速度快、效率高、产品质量好, 而且节省能源。菲尔普斯道奇电缆公司从德国引进的这台交联生产线, 其生产效率为国内同类设备的10倍,且生产的产品质量处于较高的水平，在国内和国外有很大的市场销售市场。

　　2.发展我国电缆挤出设备温度控制技术应注意的几个问题

　　国产电缆缆设备一直处于设备简陋、控制落后的状态, 随着电缆挤出设备的不断现代化, 对温度控制技术的要求越来越高, 一般设备上采用的传统装置已难以满足现代化的生产要求，因此应当加快提高我国电缆挤出设备的温度控制技术。

　　1.改进温度传感器结构, 研制高精度、能快速感应温度的热电偶和热电阻等感温器件。

　　2.正确选择和安装测温点, 最好采用高精度的两点温度控制方式, 通过生产试验找到最佳的温度测量位置。

　　3.在生产中直接应用那些耗能少、加热效率高、成本低的加热新技术, 例如中高频感应加热等。

　　4.采用电脑控制技术实现温度控制的高精度和快速性。利用电脑的巡回检测技术快速采集被测物体的实际温度, 利用电脑的数据处理功能进行温度检测信号的实时处理, 例如被测温度信号的线性化、取平均值、冷端补偿处理等, 以获得最理想的测温值。同时还可以利用电脑的快速计算功能, 智能化模拟工序温控程序对温度按最理想的规律控制, 并反复校正, 实现温度的高精度最佳控制。

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