造紙機濕端應用
工業振動監測的連接電纜和接頭有化學兼容性嗎 ???? (造紙機濕端的應用)
大概在 20 年前, 我們開始對工業機械設備的振動級別感到興趣, 并開始測量和監測振動頻率及振幅來對設備進行預防性和預測性維護. 這些早期的應用通常采用從測量實驗室里借來的小型同軸電纜和微粒接頭做成的小型加速度振動傳感器. 雖然它們能夠工作, 但往往不適合應用在惡劣的工業環境下. 電纜和接頭經常很容易地就破損了, 而且很難維修, 經常帶來信號噪音和顧慮. 現代工業環境下開發使用的加速度振動傳感器帶有不銹鋼外殼, 以及一個¼-28 尺寸大小的螺紋安裝孔, 和具備軍用標準 MIL C 5015的接頭. 我們終于有了能夠拿在手上的接頭, 而且它還能連接工業電纜. 這打開了一個電纜和接頭的新世界. 除了有軍用標準外(畢竟, 如果它能被用在戰爭環境下, 一定是很耐用的), 焊接接頭, 雙絞電纜, 編織式不銹鋼屏蔽層, 保護外套, 環氧模塊接頭等等都是現今很流行的配置. 這些組件都是歷年來經過重新設計和調整后得來的最佳產品. 現在的 Teflon® 絕緣外套的雙絞屏蔽電纜和不銹鋼鎖環的鑄模接頭實在是太耐用了, 連最大最強壯的 Samsonite® 猩猩 都可以不用害怕摔跟頭地用它們在樹跟樹之間蕩來蕩去. 雖然這看起來好象已經是一個非常好的產品, 但是堅固并不是產品耐用的唯一要素. 毫無疑問, 連續不斷地進行振動監測和分析已經成為工業可靠性的標準. 當我們覺得加速度振動傳感器快要可以適用各種不同環境時, 在某些工業機械應用上我們遇到了困難,即傳感器需要具有化學兼容性. 它可以是簡單的石油類或潤滑油產品, 或者是復雜的苛性鈉(氫氧化鈉), 通常在造紙行業濕端漂白過程中可以發現. 造紙機濕端的困難: 很好地顯示了造紙機濕端的電纜和接頭所面臨的問題。加速度振動傳感器和接頭潮濕的苛性鈉溶劑覆蓋在接頭和加速度振動傳感器相連的密封的根部，形成高溫蒸氣環
境。在這種不利的環境下，苛性鈉溶劑總是與接頭和加速度振動傳感器的關鍵連接部位相接觸。（圖#1 中造紙機上被高度腐蝕的鑄鐵部件就是長期處于苛性鈉溶環境的結果）. 電纜和接頭組合成一體將振動信號從加速度振動傳感器傳遞到數據采集器。組合體的任何裂口都可能導致電源丟失，振動信號丟失，振動信號噪音或者以上三種情況的任何幾種同時發生。
造紙廠的濕端電纜：
該電纜的組成是雙絞導線，帶有編織或鋁箔保護層，通常還有帶保護層的接地線。這些內部元件包裹在外部電纜保護套里面。由于只有電纜保護套暴露在外界環境下，我們只需要考慮該保護套的材料能夠抵抗苛性鈉的化學作用，并且和造紙機的工作環境具有化學兼容性。電纜保護套的常用材料有聚亞安 酯，PVC 聚氯乙烯和 Teflon®聚四氟乙烯。 在苛性鈉的環境下，Teflon®聚四氟乙烯能提供很強勁的電纜保護套，高度抗苛性鈉。造紙機濕端的永久性安裝加速度振動傳感器 很適合使用 Teflon®保護套電纜，他們能夠提供最強勁的抗惡劣環境和抗化學性。值得注意的是，圖#2 顯示了安裝在真空輥的 Teflon®保護套電纜的耐用性，和輥筒內部表面以及加速度振動傳感器的根部相比較， Teflon®保護套電纜看起來好象新的一樣。真空輥 的 Teflon® 電纜雖然 PVC 保護套電纜有良好化學性能抵抗 苛性鈉，但是沒有 Teflon® 強勁堅固。聚亞安酯保護套電纜不適用于苛性鈉的環境。造紙廠的濕端接頭：用在工業振動分析和監視的接頭必須符合MIL C 5015 標準, 包括適配, 組合和工作標準. 然而, 在造紙廠濕端, 如圖#3 所示, 標準的 MIL C 5015 鋁電纜接頭將會是最差的選
擇. MIL C 5015 標準軍用規格電纜接頭苛性鈉溶液很迅速地侵蝕了鋁材料并導致嚴重腐蝕結果.就是在造紙廠濕端設備上使用后的鋁制接頭的例子. 鋁核心的接頭使用在該接頭密封塑膠套內的鋁背板殼是為了給傳感器提供強固的核心. 不幸的是, 腐蝕性的苛性鈉泄漏到了膠套的周圍并導致鋁部件的腐蝕和向外膨脹. 導致膠套的結構頭完全失去連接. 通常推薦用在造紙廠的振動傳感器的 MIL C 5015 兼容性的接頭帶有 3-4 個部件, 如圖#5和#6所示. 樣式的鎖圈 圖#5 – MIL樣式的鎖圈 圖#6 – MIL 樣式的密封膠套 這些部件都應該具有抗苛性鈉化學腐蝕性. 通常使用在 MIL 5015 標準的電纜接頭的材料除了鋁以外, 還 316不銹鋼, 佚爾林, 尼龍, 聚碳酸脂, 聚亞氨脂, 硅和 Viton. 在所有的常見的接頭的材料中, 只有 316 不銹鋼材料和硅材料能提供對苛性鈉的抗腐蝕能力.盡管有用 316 不銹鋼做的接頭, 但是和加速度振動傳感器相比較非常昂貴. 有沒有其它低成本的解決方法呢? 創新的接頭設計: 連接技術中心有限公司(CTC) 在振動分析應用中使用的連接電纜和接頭領域占有領先地位并有悠久的歷史. 經過一番對抗腐蝕性材料的研究, 結果確認聚亞苯基硫化物 (PPS) 或 Ryton® (由 Chevron Phillips 化工廠生產) 有極佳的對苛性鈉的抗腐蝕能力. 它被宣稱為世界上最好的塑料材料, 廣泛用于汽車, 電氣, 家電行業和工業應用等. 這種基于亞苯基硫化物的化合物是一種半水晶聚合體, 它 能用于模具或機械加工, 并有 285 0C的 熔點, 另外 200 0C 以下不會溶解在任何溶液里. PPS 還是一種分電導性材料, 在大部分環境下有著極穩定的絕緣特性. 因為, PPS 對多種惡劣化學環境有抗腐蝕性, 它為研究工業振動傳感器提供優了一種廉價材料. 在有腐蝕性苛性鈉的造紙廠濕端環境下, PPS 成為了絕佳的使用材料.. 成功的接頭: CTC 提供了兩種在造紙廠濕端環境下使用的能抵御腐蝕性苛性鈉的接頭. 如圖#5 所示, A2R 插件和背板是用 PPS 材料所制. 鎖圈采用 316不銹鋼材料, 墊圈則是采 用硅材料. 接頭和 Teflon® 電纜連接上后, 背 密封圈 帶插件背殼 SS鎖圈 帶槽插件 背殼 密封緊膠套 板上可以填充抗腐蝕的環氧材料以增加機械
穩定和密封性, 如圖#7所示. 圖#7 – 由 CTC提供的 A2R 接頭和黃色 Teflon® 電纜
如圖#6 所示, B2R 插件和背板是用 PPS 材料所制. 密封緊膠套是采用硅材料. 一旦Teflon® 電纜和接頭相連接, 在密封膠套蓋住以增加保護之前, 背板上可以用抗腐蝕的環
氧材料填充以增加機械穩定和密封性, 如圖#8所示. 圖#8 – 由 CTC提供的 B2R 接頭和黃色 Teflon® 電纜 如圖 #7 和圖#8 中所示的 PPS, 316 不銹鋼, 硅, 和環氧填充物是由 CTC提供的具有同苛性鈉的化學兼容性, 并有長使用壽命的材料. 不要再給自己添麻煩了:
如果你面臨接頭和電纜(核心套件)的化學兼容性問題, 想辦法去尋找能使你成功的材料. 千萬不要添加其它混合材料, 你只會最終面臨如圖#9所示的問題. 圖 #9 – 滿手的接頭問題 圖 #9 的例子, 顯示了一個添加了絕緣油脂的用硅材料所制做的帶聚碳酸脂插件和背板的密封緊膠套. 這家造紙廠的維修部門認為添加絕緣油脂可以提供保護,防止苛性鈉的侵蝕. 他們沒了解到絕緣油脂和硅是不兼 容的. 結果是因為添加了絕緣油脂, (在加速度振動傳感器內仍然可以看見) 硅膠套膨脹,苛性鈉沿根部周圍泄漏進去并導致化學品腐蝕了聚碳酸脂插件和背板. 這些接頭全部都因為添加不具有化學兼容性的材料而發生故障了.
總結:
每當你的核心組件(電纜和接頭), 從加速度振動傳感器中心到數據采集點, 面臨化學兼容性的挑戰時, 你需要騰出時間來選材. 你也可以通過跟廠商交流來選擇核心組件, 同你的工藝工程師和產品工程師探討有關化學和材料兼容性, 或者通過互聯網來找尋可適用材料. 記住沒有哪一種電纜或哪一種接頭是萬能的. 為你的機械設備選擇具有最佳的化學兼容性的材料可以使你的振動應用穩定地運行.
