無(wú)溶劑復(fù)合混膠工作在線檢測(cè)方案分析

伍秋濤

混膠機(jī)是無(wú)溶劑復(fù)合設(shè)備的核心配件，如何保證無(wú)溶劑復(fù)合混配比的準(zhǔn)確性是整個(gè)混膠系統(tǒng)的關(guān)鍵。一旦混膠機(jī)在混膠和輸膠過(guò)程中發(fā)生故障，如輸膠管發(fā)生半堵塞或A膠、B膠出膠不同步，膠液的混配比就會(huì)失當(dāng)，從而導(dǎo)致復(fù)合膜層間剝離強(qiáng)度大幅度下降，出現(xiàn)重大質(zhì)量損失，這是使用無(wú)溶劑復(fù)合工藝的軟包裝企業(yè)最為擔(dān)心的問(wèn)題之一。

目前，我國(guó)軟包裝企業(yè)所使用的無(wú)溶劑復(fù)合混膠機(jī)（包括進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)設(shè)備）都只是在出膠齒輪泵后安裝一個(gè)壓力變送器，用于檢測(cè)出膠齒輪泵轉(zhuǎn)動(dòng)是否正常，但對(duì)于整個(gè)混膠系統(tǒng)管路是否出現(xiàn)半堵塞及兩膠出膠是否同步，則缺少必要的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)控制手段，大多是在出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量事故后，再進(jìn)行故障排查，這無(wú)疑給無(wú)溶劑復(fù)合用戶造成了極大困擾。有效在線檢測(cè)無(wú)溶劑復(fù)合混膠機(jī)半堵塞及出膠同步性問(wèn)題，將有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除混配比失調(diào)現(xiàn)象，提高無(wú)溶劑復(fù)合產(chǎn)品質(zhì)量。

在線檢測(cè)的可行性分析

在無(wú)溶劑復(fù)合生產(chǎn)中，導(dǎo)致混膠機(jī)發(fā)生半堵塞的原因有很多，例如A膠與空氣中的水分反應(yīng)固化，堵塞混膠銅塊的出膠口，使得輸膠管接縫處密封不嚴(yán)產(chǎn)生干膠，從而出現(xiàn)半堵塞；混膠機(jī)的除濕效果差，使得A膠膠桶表面的一層膠黏劑與水分反應(yīng)而結(jié)皮，生成絮凝狀物質(zhì)，并隨齒輪泵進(jìn)入輸膠管引起半堵塞；加膠時(shí)將一些顆粒雜質(zhì)附帶倒入膠桶中等。

混膠機(jī)出現(xiàn)半堵塞現(xiàn)象有很強(qiáng)的隨機(jī)性，往往不能及時(shí)察覺(jué)，因此是風(fēng)險(xiǎn)性最高同時(shí)也是隱蔽性最強(qiáng)的故障。而A膠、B膠出膠不同步，則意味著局部出膠呈現(xiàn)單組分狀態(tài)，但出膠是否同步無(wú)法用人眼有效鑒別，正常開(kāi)機(jī)過(guò)程中更是不可監(jiān)控，一旦發(fā)生出膠不同步現(xiàn)象，故障排查起來(lái)也會(huì)異常困難。

混膠機(jī)輸膠管屬于細(xì)長(zhǎng)孔（長(zhǎng)徑比l/d>4），在膠黏劑流量一定的情況下，輸膠管壓力變化值（ΔP）與輸膠管截面積的平方成正比。通過(guò)計(jì)算，在理想狀態(tài)下，如果輸膠管橫截面積堵塞1/2，則ΔP增加為原來(lái)的4倍；如果輸膠管橫截面積堵塞1/3，則ΔP增加為原來(lái)的2.25倍；如果輸膠管橫截面積堵塞1/4，則ΔP增加為原來(lái)的1.77倍；如果輸膠管橫截面積堵塞1/5，則ΔP增加為原來(lái)的1.56倍；如果輸膠管橫截面積堵塞1/6，則ΔP增加為原來(lái)的1.44倍。

可見(jiàn)，混膠機(jī)輸膠管是否發(fā)生半堵塞或者堵塞程度如何，都可以通過(guò)ΔP值的變化來(lái)加以分析。

此外，混膠機(jī)工作時(shí)，一定型號(hào)的A膠、B膠具體溫度下的黏度、混配比、出膠齒輪泵的速率等因素都是定量，混膠機(jī)輸膠管內(nèi)壓力的正常波動(dòng)范圍比因局部半堵塞而引起的壓力變化值ΔP要小得多。當(dāng)輸膠管發(fā)生間斷性半堵塞時(shí)，輸膠管的截面積會(huì)突然減小，導(dǎo)致半堵塞部位之前的管內(nèi)壓力升高、膠液流量減少；隨著半堵塞情況的消失，輸膠管截面積突然增大，原半堵塞部位之前的管內(nèi)壓力降低，膠液流量恢復(fù)正常。也就是說(shuō)，局部半堵塞突然出現(xiàn)或瞬間消失，管內(nèi)壓力會(huì)發(fā)生突變，因此也可通過(guò)輸膠管內(nèi)壓力的變化幅度來(lái)分析和判斷輸膠管是否發(fā)生半堵塞或者堵塞程度如何。

在線檢測(cè)混膠故障的方法

筆者建議在混膠機(jī)輸膠管兩端分別對(duì)A膠和B膠輸膠管設(shè)置兩個(gè)壓力檢測(cè)點(diǎn)，在線檢測(cè)輸膠過(guò)程中A膠、B膠輸膠管內(nèi)的壓力變化，以此來(lái)分析和判斷混膠機(jī)輸膠管的工作情況。其中，第一壓力檢測(cè)點(diǎn)位于A膠和B膠出膠齒輪泵之后，第二壓力檢測(cè)點(diǎn)位于位于氣動(dòng)閥門(mén)之后。圖1、圖2分別為正常生產(chǎn)過(guò)程中檢測(cè)到的A膠、B膠輸膠管兩個(gè)壓力檢測(cè)點(diǎn)在輸膠過(guò)程中的壓力曲線。盡管輸膠時(shí)間長(zhǎng)短不同，但只要膠黏劑型號(hào)不變、溫度不變、混配比不變，這種壓力曲線就具有參考性。

1.輸膠管半堵塞的檢測(cè)方法

在實(shí)際生產(chǎn)中，分別對(duì)A膠和B膠的兩個(gè)壓力檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)到的壓力數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而判斷混膠機(jī)是否發(fā)生半堵塞。如果檢測(cè)到的壓力數(shù)據(jù)比標(biāo)準(zhǔn)壓力明顯偏高，則說(shuō)明輸膠管發(fā)生了半堵塞，偏離越多，說(shuō)明半堵塞越嚴(yán)重；如果檢測(cè)到的壓力數(shù)據(jù)比標(biāo)準(zhǔn)壓力低，則說(shuō)明出膠量較正常低，提示齒輪泵工作是否正?；蜉斈z管是否發(fā)生半堵塞。第二壓力檢測(cè)點(diǎn)原理同第一壓力檢測(cè)點(diǎn)。

需要說(shuō)明的是，上述判斷方法是在混膠機(jī)清潔徹底以及膠黏劑型號(hào)、加溫溫度、混配比等一定的前提下進(jìn)行的。正常輸膠時(shí)檢測(cè)到的壓力數(shù)據(jù)，即輸膠管完全不堵塞時(shí)所對(duì)應(yīng)的壓力值為標(biāo)準(zhǔn)壓力，用于對(duì)比的標(biāo)準(zhǔn)壓力值可以是多次歷史數(shù)據(jù)，以增強(qiáng)對(duì)比的可靠性。如果前次壓力數(shù)據(jù)與剛開(kāi)機(jī)時(shí)確認(rèn)的參考?jí)毫?shù)據(jù)對(duì)比，在正常供膠區(qū)間出現(xiàn)了突然變化，則說(shuō)明輸膠管出現(xiàn)了局部間歇性半堵塞現(xiàn)象。

2.出膠同步性的檢測(cè)方法

通過(guò)對(duì)A膠、B膠輸膠管壓力曲線的出峰時(shí)間差進(jìn)行比較，可以判斷兩膠出膠的同步性。

對(duì)比第一壓力檢測(cè)點(diǎn)A膠、B膠壓力曲線的出峰時(shí)間差，可判斷兩個(gè)齒輪泵出膠和停止出膠的同步性；對(duì)比第二壓力檢測(cè)點(diǎn)A膠、B膠壓力曲線的出峰時(shí)間差，可判斷兩個(gè)氣動(dòng)閥門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉的同步性。

第一壓力檢測(cè)點(diǎn)、第二壓力檢測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)壓力檢測(cè)數(shù)據(jù)傳遞到控制PLC，通過(guò)PLC中預(yù)設(shè)的控制判斷程序來(lái)檢測(cè)無(wú)溶劑復(fù)合混膠機(jī)是否出膠同步。

在線檢測(cè)中可能出現(xiàn)的情況

對(duì)混膠工作進(jìn)行在線檢測(cè)的過(guò)程中，有可能會(huì)出現(xiàn)多種情況，用戶應(yīng)根據(jù)情況的不同對(duì)故障進(jìn)行具體分析與解決。

情況1：第一、第二壓力檢測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)均值明顯偏高或偏低

如果A膠、B膠輸膠管第一壓力檢測(cè)點(diǎn)的壓力平均值明顯大于標(biāo)準(zhǔn)值，則說(shuō)明A膠輸膠管可能出現(xiàn)了半堵塞或氣動(dòng)閥門(mén)、混膠鋼塊出現(xiàn)了半堵塞；如果第一壓力檢測(cè)點(diǎn)的壓力平均值明顯小于標(biāo)準(zhǔn)值，則說(shuō)明齒輪泵的出膠量較低或齒輪泵出現(xiàn)了堵塞。

如果A膠、B膠輸膠管第二壓力檢測(cè)點(diǎn)的壓力平均值明顯大于標(biāo)準(zhǔn)值，則說(shuō)明氣動(dòng)閥門(mén)后的混膠銅塊出膠孔發(fā)生了半堵塞；如果第二壓力檢測(cè)點(diǎn)的壓力平均值明顯低于標(biāo)準(zhǔn)值，而同時(shí)第一壓力檢測(cè)點(diǎn)的壓力平均值也明顯低于標(biāo)準(zhǔn)值，則說(shuō)明齒輪泵發(fā)生了出膠量不足的情況。endprint

情況2：第一、第二壓力檢測(cè)點(diǎn)壓力發(fā)生突變

如果A膠、B膠輸膠管第一壓力檢測(cè)點(diǎn)的壓力在輸膠過(guò)程中突然異常增大，則說(shuō)明此時(shí)輸膠管可能出現(xiàn)了半堵塞或氣動(dòng)閥門(mén)、混膠鋼塊出現(xiàn)了半堵塞；如果A膠輸膠管第一壓力檢測(cè)點(diǎn)的壓力在輸膠過(guò)程中突然異常減小，則說(shuō)明此時(shí)齒輪泵出膠量突然降低或齒輪泵工作異常。

如果A膠、B膠輸膠管第二壓力檢測(cè)點(diǎn)的壓力值在輸膠過(guò)程中突然異常增大，則說(shuō)明此時(shí)氣動(dòng)閥門(mén)、混膠鋼塊出現(xiàn)了半堵塞；如果A膠、B膠輸膠管第二壓力檢測(cè)點(diǎn)的壓力在輸膠過(guò)程中突然異常減小，則說(shuō)明A膠、B膠輸膠管出現(xiàn)了半堵塞。

情況3：第一、第二壓力檢測(cè)點(diǎn)數(shù)值間歇性突然增大或減小

如果A膠、B膠輸膠管第一壓力檢測(cè)點(diǎn)的壓力在輸膠過(guò)程中突然異常增大且出現(xiàn)鋸齒狀波動(dòng)，說(shuō)明此時(shí)輸膠管可能出現(xiàn)間斷性半堵塞或氣動(dòng)閥門(mén)、混膠鋼塊出現(xiàn)了間斷性半堵塞；如果A膠輸膠管第一壓力檢測(cè)點(diǎn)的壓力在輸膠過(guò)程中突然異常減小且出現(xiàn)鋸齒狀波動(dòng)，說(shuō)明齒輪泵流量突然間歇性降低或齒輪泵間歇性工作異常。

當(dāng)同樣的情況出現(xiàn)在第二壓力檢測(cè)點(diǎn)時(shí)，壓力在輸膠過(guò)程中出現(xiàn)突然異常增大且出現(xiàn)鋸齒狀波動(dòng)，說(shuō)明此時(shí)氣動(dòng)閥門(mén)、混膠鋼塊出現(xiàn)了間斷性半堵塞；壓力突然異常減小并且出現(xiàn)鋸齒狀波動(dòng)，且二次升高后的峰值高于前段峰值，說(shuō)明輸膠管存在間歇性堵塞或齒輪泵間歇性工作出現(xiàn)異常。

情況4：第一、第二壓力檢測(cè)點(diǎn)兩管路壓力曲線不同步

理論上來(lái)講，A膠、B膠齒輪泵的出膠具有同步性，否則會(huì)出現(xiàn)局部混配比失調(diào)的情況。如果在第一壓力檢測(cè)點(diǎn)A膠齒輪泵和B膠齒輪泵的壓力曲線出峰時(shí)間不同步，則說(shuō)明A膠、B膠存在出膠時(shí)間差。不過(guò)，有些混膠機(jī)本身就設(shè)計(jì)成A膠出膠時(shí)間比B膠快一些，即二者出膠時(shí)間存在一定時(shí)間差，停止供膠則同步，如果在線檢測(cè)發(fā)現(xiàn)兩膠的出膠時(shí)間差超出設(shè)計(jì)要求，一般是齒輪泵發(fā)生故障而導(dǎo)致的。

由于第二壓力檢測(cè)點(diǎn)離混膠銅塊出膠孔的距離較近，可通過(guò)A膠和B膠第二壓力檢測(cè)點(diǎn)壓力曲線的同步性，來(lái)直接對(duì)比A膠、B膠出膠的同步性。如果在第二壓力檢測(cè)點(diǎn)A膠和B膠的壓力曲線出峰時(shí)間不同步，則說(shuō)明A膠、B膠出膠不同步。然而，如果A膠、B膠對(duì)應(yīng)的齒輪泵停止出膠時(shí)間同步，則壓力曲線出峰時(shí)間差是兩個(gè)氣動(dòng)閥門(mén)閉合不同步所造成的。一般情況下，A膠、B膠出膠不同步在輸膠管暢通無(wú)半堵塞的情況下，是由齒輪泵出膠的同步性及氣動(dòng)閥門(mén)開(kāi)啟閉合同步性所決定的。endprint