劉家倫+曾鵬+蔣揚波

摘 要：PET聚酯切片生產線的TB100型精氮機為聚酯生產系統(tǒng)提供高純度氮氣，氮氣再生過程中系統(tǒng)溫度高達370 ℃，原有系統(tǒng)加熱器由于原電路設計不合理、設備老化等問題易引起供應氮氣中斷。本文通過對該精氮機加熱電路的合理改造，提高精氮機使用壽命。

關鍵詞：精氮機 加熱管 電路改造

中圖分類號：TN792 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（c）-0093-02

TB100型精氮機是PET聚酯切片生產裝置的一個部分，由于再生溫高達370 ℃，往往會使干燥劑和脫氧劑將會失效，從而導致生產精氮的品質下降，供氮機不能正常工作。普什模具集團PET聚酯切片生產裝置，修建于2002年，經常被供氮中斷困擾。經過調研發(fā)現，電器控制對于精氮機正常工作起著至關重要作用，一旦加熱管出現故障將對整個生產系統(tǒng)造成很大的影響。因此，保障精氮的正常供給對整個生產系統(tǒng)穩(wěn)定有著重要的作用。

1 精氮機加熱過程故障現狀

普什模具集團車間精氮機分共兩臺，該精氮機所使用加熱管長度在1.5 m，安裝時需將加熱管放進加熱套管內，加熱管長度較長，安裝后不能保證加熱管與加熱套管不接觸，且加熱管受熱變形經常造成加熱管將套管壁燒穿而漏氣。為滿足工藝穩(wěn)定，多組加熱套管都被密封，造成多組加熱絲不能正常工作，甚至有時達到一旦再有加熱管出現故障將造成溫度不能滿足生產需求；根據2010年的故障次數統(tǒng)計平均每月5次。除此，該裝置整體檢修時需切割開整個加熱罐，需要電工、鉗工、焊工協(xié)作才能完成，用時需2～3天時間才能完成。

2 故障分析

TB100型精氮機加熱器分為A、B兩個加熱罐，加熱罐內裝有脫氧劑和干燥劑等吸附物質，習慣上稱整個加熱罐為吸附塔，兩個吸附塔主要是吸取提純后的壓縮空氣中的雜質，以保證能雜質不到1PPM的高純度精氮。該精氮機加熱管通過固態(tài)繼電器分別控制，因為設備老化等原因，2010年開始經常出現加熱管燒壞加熱套管，而過大電流經常影響固態(tài)繼電器正常工作。由于原電路中固態(tài)繼電器和加熱管、套管經常損壞。我們通過對A罐原有加熱管電路圖（見圖1）的分析，認為精氮機加熱罐加熱管線路接法不是很合理，可以從改變電氣圖中的接線方式入手降低設備故障率。從原有接線圖中可以看出原加熱管為1000 W/根，220 V全壓滿負荷工作狀態(tài)，三根為一組并聯使用，一個加熱罐有9根加熱管，共9 kW，測得每根加熱管電流為4.5 A，每相電流為13.6 A，電流較大。因此電路中的固態(tài)繼電器也容易燒壞，造成溫度波動極大。經過對電路中各個環(huán)節(jié)的檢測，通過數據分析和檢修過程中的經驗，我們認為該電路沒必要工作在滿負荷狀態(tài)，在滿負荷狀態(tài)時，電流較大，溫度變化較快，溫控電路對溫度控制也不是特別理想。結合上述分析，我們認為可以適當降低電路的功率，達到降低電路中的電流，使加熱過程適當放緩，減小罐內出現較大的溫度波動。改造后可使加熱過程更為穩(wěn)定，降低因溫度控制不利出現的問題。

3 電路改造

為了提高材料的強度和抗高溫氧化性，將套管材料由20#鋼改成耐熱鋼管Cr5Mo，以提高焊縫的塑性、韌性和抗裂性。同時原材料的管壁也較薄。將加熱套管厚度由原來的4 mm增加到6 mm，提高了厚度可以緩解溫度對材料的氧化速度。這樣可以保證精氮機長時間穩(wěn)定運行。

由于原加熱電路三組三相并聯的方式接線，根據并聯分流、串聯分壓的原理，降低加熱管回路中的電壓，可將電路中的電流、功率降低。因此，我們將A罐原接法加熱絲改為兩相并聯，并使用電阻絲為220 V，1 kW，而實際情況下工作電壓為190 V（見圖2）。將接線圖改造后配合工藝進行試驗，對精氮機運行狀態(tài)檢查，開機時加熱時間與以前相比有所延長，而在系統(tǒng)穩(wěn)定運行后氮氣純度完全可以達到工藝要求，并且改造后使加熱罐內的溫度上升平緩，超溫范圍較小，系統(tǒng)運行更為穩(wěn)定。實測每根加熱管電流為3.9 A，通過圖2可以看出采用串聯接法后每根加熱管變?yōu)榱薖=UI=3.9×190=741 W為加熱管原本3/4的負荷工作狀態(tài)，總電流為15.6 A，將原接法的總功率由9 kW降低為6 kW。這樣雖然總電流有所增加，但通過固態(tài)繼電器的電流降低了很多，由于單根加熱管一直處于低壓低負荷工作狀態(tài)，套管也不容易變形，更容易控制溫度，同時加熱管的使用壽命得到了延長。通過對此臺精氮機A罐的成功改造，我們對B罐和另一臺備用精氮機也進行了類似改造，成功解決了以往經常由于加熱絲故障引起的氣體泄漏造成對生產系統(tǒng)的不利影響。

4 改造結果

通過對TB100精氮機加熱管電路的改造，加熱罐故障有了明顯的減少，基本上沒有出現加熱管將加熱套管燒壞，其它故障也相應減少，基本上達到每月不到一次的維修率。達到了預期目的，解決了該設備長期存在的缺陷。通過本次改造降低了精氮機維修成本和生產成本（包括材維修耗材、人工成本、降低電路功率后所節(jié)約的電能、搭手腳架等費用）。達到了對生產成本的效控制的目的。其經濟效益以每年兩次大修計算：加熱絲9×900.00≈8100元、耗材及人工費用1500.00×2≈3000元、搭腳手架500.00×2≈1000元。電能方面：W=Pt=3×300×24=24600 kW·H（按車間停產大修兩月左右計算）；由于設備有兩個加熱罐，共計節(jié)約電價約36700元左右（工業(yè)電價約為0.85元）。共計約48800.00，有效的降低了生產成本。

5 結論

我們通過對PET聚酯切片生產線的TB100型精氮機中氮氣加熱管電路進行改造，有效的改善了精氮機的使用性能，延長了它的使用壽命，極大的節(jié)約了企業(yè)的運營成本。

參考文獻

[1] 許翏.工廠電氣控制設備[M].機械工業(yè)出版社，2009.

[2] 章鴻運，周星南.實用電工手冊[M].中國水利水電出版社，2012.endprint

摘 要：PET聚酯切片生產線的TB100型精氮機為聚酯生產系統(tǒng)提供高純度氮氣，氮氣再生過程中系統(tǒng)溫度高達370 ℃，原有系統(tǒng)加熱器由于原電路設計不合理、設備老化等問題易引起供應氮氣中斷。本文通過對該精氮機加熱電路的合理改造，提高精氮機使用壽命。

關鍵詞：精氮機 加熱管 電路改造

中圖分類號：TN792 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（c）-0093-02

TB100型精氮機是PET聚酯切片生產裝置的一個部分，由于再生溫高達370 ℃，往往會使干燥劑和脫氧劑將會失效，從而導致生產精氮的品質下降，供氮機不能正常工作。普什模具集團PET聚酯切片生產裝置，修建于2002年，經常被供氮中斷困擾。經過調研發(fā)現，電器控制對于精氮機正常工作起著至關重要作用，一旦加熱管出現故障將對整個生產系統(tǒng)造成很大的影響。因此，保障精氮的正常供給對整個生產系統(tǒng)穩(wěn)定有著重要的作用。

1 精氮機加熱過程故障現狀

普什模具集團車間精氮機分共兩臺，該精氮機所使用加熱管長度在1.5 m，安裝時需將加熱管放進加熱套管內，加熱管長度較長，安裝后不能保證加熱管與加熱套管不接觸，且加熱管受熱變形經常造成加熱管將套管壁燒穿而漏氣。為滿足工藝穩(wěn)定，多組加熱套管都被密封，造成多組加熱絲不能正常工作，甚至有時達到一旦再有加熱管出現故障將造成溫度不能滿足生產需求；根據2010年的故障次數統(tǒng)計平均每月5次。除此，該裝置整體檢修時需切割開整個加熱罐，需要電工、鉗工、焊工協(xié)作才能完成，用時需2～3天時間才能完成。

2 故障分析

TB100型精氮機加熱器分為A、B兩個加熱罐，加熱罐內裝有脫氧劑和干燥劑等吸附物質，習慣上稱整個加熱罐為吸附塔，兩個吸附塔主要是吸取提純后的壓縮空氣中的雜質，以保證能雜質不到1PPM的高純度精氮。該精氮機加熱管通過固態(tài)繼電器分別控制，因為設備老化等原因，2010年開始經常出現加熱管燒壞加熱套管，而過大電流經常影響固態(tài)繼電器正常工作。由于原電路中固態(tài)繼電器和加熱管、套管經常損壞。我們通過對A罐原有加熱管電路圖（見圖1）的分析，認為精氮機加熱罐加熱管線路接法不是很合理，可以從改變電氣圖中的接線方式入手降低設備故障率。從原有接線圖中可以看出原加熱管為1000 W/根，220 V全壓滿負荷工作狀態(tài)，三根為一組并聯使用，一個加熱罐有9根加熱管，共9 kW，測得每根加熱管電流為4.5 A，每相電流為13.6 A，電流較大。因此電路中的固態(tài)繼電器也容易燒壞，造成溫度波動極大。經過對電路中各個環(huán)節(jié)的檢測，通過數據分析和檢修過程中的經驗，我們認為該電路沒必要工作在滿負荷狀態(tài)，在滿負荷狀態(tài)時，電流較大，溫度變化較快，溫控電路對溫度控制也不是特別理想。結合上述分析，我們認為可以適當降低電路的功率，達到降低電路中的電流，使加熱過程適當放緩，減小罐內出現較大的溫度波動。改造后可使加熱過程更為穩(wěn)定，降低因溫度控制不利出現的問題。

3 電路改造

為了提高材料的強度和抗高溫氧化性，將套管材料由20#鋼改成耐熱鋼管Cr5Mo，以提高焊縫的塑性、韌性和抗裂性。同時原材料的管壁也較薄。將加熱套管厚度由原來的4 mm增加到6 mm，提高了厚度可以緩解溫度對材料的氧化速度。這樣可以保證精氮機長時間穩(wěn)定運行。

由于原加熱電路三組三相并聯的方式接線，根據并聯分流、串聯分壓的原理，降低加熱管回路中的電壓，可將電路中的電流、功率降低。因此，我們將A罐原接法加熱絲改為兩相并聯，并使用電阻絲為220 V，1 kW，而實際情況下工作電壓為190 V（見圖2）。將接線圖改造后配合工藝進行試驗，對精氮機運行狀態(tài)檢查，開機時加熱時間與以前相比有所延長，而在系統(tǒng)穩(wěn)定運行后氮氣純度完全可以達到工藝要求，并且改造后使加熱罐內的溫度上升平緩，超溫范圍較小，系統(tǒng)運行更為穩(wěn)定。實測每根加熱管電流為3.9 A，通過圖2可以看出采用串聯接法后每根加熱管變?yōu)榱薖=UI=3.9×190=741 W為加熱管原本3/4的負荷工作狀態(tài)，總電流為15.6 A，將原接法的總功率由9 kW降低為6 kW。這樣雖然總電流有所增加，但通過固態(tài)繼電器的電流降低了很多，由于單根加熱管一直處于低壓低負荷工作狀態(tài)，套管也不容易變形，更容易控制溫度，同時加熱管的使用壽命得到了延長。通過對此臺精氮機A罐的成功改造，我們對B罐和另一臺備用精氮機也進行了類似改造，成功解決了以往經常由于加熱絲故障引起的氣體泄漏造成對生產系統(tǒng)的不利影響。

4 改造結果

通過對TB100精氮機加熱管電路的改造，加熱罐故障有了明顯的減少，基本上沒有出現加熱管將加熱套管燒壞，其它故障也相應減少，基本上達到每月不到一次的維修率。達到了預期目的，解決了該設備長期存在的缺陷。通過本次改造降低了精氮機維修成本和生產成本（包括材維修耗材、人工成本、降低電路功率后所節(jié)約的電能、搭手腳架等費用）。達到了對生產成本的效控制的目的。其經濟效益以每年兩次大修計算：加熱絲9×900.00≈8100元、耗材及人工費用1500.00×2≈3000元、搭腳手架500.00×2≈1000元。電能方面：W=Pt=3×300×24=24600 kW·H（按車間停產大修兩月左右計算）；由于設備有兩個加熱罐，共計節(jié)約電價約36700元左右（工業(yè)電價約為0.85元）。共計約48800.00，有效的降低了生產成本。

5 結論

我們通過對PET聚酯切片生產線的TB100型精氮機中氮氣加熱管電路進行改造，有效的改善了精氮機的使用性能，延長了它的使用壽命，極大的節(jié)約了企業(yè)的運營成本。

參考文獻

[1] 許翏.工廠電氣控制設備[M].機械工業(yè)出版社，2009.

[2] 章鴻運，周星南.實用電工手冊[M].中國水利水電出版社，2012.endprint

摘 要：PET聚酯切片生產線的TB100型精氮機為聚酯生產系統(tǒng)提供高純度氮氣，氮氣再生過程中系統(tǒng)溫度高達370 ℃，原有系統(tǒng)加熱器由于原電路設計不合理、設備老化等問題易引起供應氮氣中斷。本文通過對該精氮機加熱電路的合理改造，提高精氮機使用壽命。

關鍵詞：精氮機 加熱管 電路改造

中圖分類號：TN792 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（c）-0093-02

TB100型精氮機是PET聚酯切片生產裝置的一個部分，由于再生溫高達370 ℃，往往會使干燥劑和脫氧劑將會失效，從而導致生產精氮的品質下降，供氮機不能正常工作。普什模具集團PET聚酯切片生產裝置，修建于2002年，經常被供氮中斷困擾。經過調研發(fā)現，電器控制對于精氮機正常工作起著至關重要作用，一旦加熱管出現故障將對整個生產系統(tǒng)造成很大的影響。因此，保障精氮的正常供給對整個生產系統(tǒng)穩(wěn)定有著重要的作用。

1 精氮機加熱過程故障現狀

普什模具集團車間精氮機分共兩臺，該精氮機所使用加熱管長度在1.5 m，安裝時需將加熱管放進加熱套管內，加熱管長度較長，安裝后不能保證加熱管與加熱套管不接觸，且加熱管受熱變形經常造成加熱管將套管壁燒穿而漏氣。為滿足工藝穩(wěn)定，多組加熱套管都被密封，造成多組加熱絲不能正常工作，甚至有時達到一旦再有加熱管出現故障將造成溫度不能滿足生產需求；根據2010年的故障次數統(tǒng)計平均每月5次。除此，該裝置整體檢修時需切割開整個加熱罐，需要電工、鉗工、焊工協(xié)作才能完成，用時需2～3天時間才能完成。

2 故障分析

TB100型精氮機加熱器分為A、B兩個加熱罐，加熱罐內裝有脫氧劑和干燥劑等吸附物質，習慣上稱整個加熱罐為吸附塔，兩個吸附塔主要是吸取提純后的壓縮空氣中的雜質，以保證能雜質不到1PPM的高純度精氮。該精氮機加熱管通過固態(tài)繼電器分別控制，因為設備老化等原因，2010年開始經常出現加熱管燒壞加熱套管，而過大電流經常影響固態(tài)繼電器正常工作。由于原電路中固態(tài)繼電器和加熱管、套管經常損壞。我們通過對A罐原有加熱管電路圖（見圖1）的分析，認為精氮機加熱罐加熱管線路接法不是很合理，可以從改變電氣圖中的接線方式入手降低設備故障率。從原有接線圖中可以看出原加熱管為1000 W/根，220 V全壓滿負荷工作狀態(tài)，三根為一組并聯使用，一個加熱罐有9根加熱管，共9 kW，測得每根加熱管電流為4.5 A，每相電流為13.6 A，電流較大。因此電路中的固態(tài)繼電器也容易燒壞，造成溫度波動極大。經過對電路中各個環(huán)節(jié)的檢測，通過數據分析和檢修過程中的經驗，我們認為該電路沒必要工作在滿負荷狀態(tài)，在滿負荷狀態(tài)時，電流較大，溫度變化較快，溫控電路對溫度控制也不是特別理想。結合上述分析，我們認為可以適當降低電路的功率，達到降低電路中的電流，使加熱過程適當放緩，減小罐內出現較大的溫度波動。改造后可使加熱過程更為穩(wěn)定，降低因溫度控制不利出現的問題。

3 電路改造

為了提高材料的強度和抗高溫氧化性，將套管材料由20#鋼改成耐熱鋼管Cr5Mo，以提高焊縫的塑性、韌性和抗裂性。同時原材料的管壁也較薄。將加熱套管厚度由原來的4 mm增加到6 mm，提高了厚度可以緩解溫度對材料的氧化速度。這樣可以保證精氮機長時間穩(wěn)定運行。

由于原加熱電路三組三相并聯的方式接線，根據并聯分流、串聯分壓的原理，降低加熱管回路中的電壓，可將電路中的電流、功率降低。因此，我們將A罐原接法加熱絲改為兩相并聯，并使用電阻絲為220 V，1 kW，而實際情況下工作電壓為190 V（見圖2）。將接線圖改造后配合工藝進行試驗，對精氮機運行狀態(tài)檢查，開機時加熱時間與以前相比有所延長，而在系統(tǒng)穩(wěn)定運行后氮氣純度完全可以達到工藝要求，并且改造后使加熱罐內的溫度上升平緩，超溫范圍較小，系統(tǒng)運行更為穩(wěn)定。實測每根加熱管電流為3.9 A，通過圖2可以看出采用串聯接法后每根加熱管變?yōu)榱薖=UI=3.9×190=741 W為加熱管原本3/4的負荷工作狀態(tài)，總電流為15.6 A，將原接法的總功率由9 kW降低為6 kW。這樣雖然總電流有所增加，但通過固態(tài)繼電器的電流降低了很多，由于單根加熱管一直處于低壓低負荷工作狀態(tài)，套管也不容易變形，更容易控制溫度，同時加熱管的使用壽命得到了延長。通過對此臺精氮機A罐的成功改造，我們對B罐和另一臺備用精氮機也進行了類似改造，成功解決了以往經常由于加熱絲故障引起的氣體泄漏造成對生產系統(tǒng)的不利影響。

4 改造結果

通過對TB100精氮機加熱管電路的改造，加熱罐故障有了明顯的減少，基本上沒有出現加熱管將加熱套管燒壞，其它故障也相應減少，基本上達到每月不到一次的維修率。達到了預期目的，解決了該設備長期存在的缺陷。通過本次改造降低了精氮機維修成本和生產成本（包括材維修耗材、人工成本、降低電路功率后所節(jié)約的電能、搭手腳架等費用）。達到了對生產成本的效控制的目的。其經濟效益以每年兩次大修計算：加熱絲9×900.00≈8100元、耗材及人工費用1500.00×2≈3000元、搭腳手架500.00×2≈1000元。電能方面：W=Pt=3×300×24=24600 kW·H（按車間停產大修兩月左右計算）；由于設備有兩個加熱罐，共計節(jié)約電價約36700元左右（工業(yè)電價約為0.85元）。共計約48800.00，有效的降低了生產成本。

5 結論

我們通過對PET聚酯切片生產線的TB100型精氮機中氮氣加熱管電路進行改造，有效的改善了精氮機的使用性能，延長了它的使用壽命，極大的節(jié)約了企業(yè)的運營成本。

參考文獻

[1] 許翏.工廠電氣控制設備[M].機械工業(yè)出版社，2009.

[2] 章鴻運，周星南.實用電工手冊[M].中國水利水電出版社，2012.endprint