焦明立 （1971-）
男，河南人，工程師，畢業于撫順石油學院工業自動化專業，從事儀表與自動化的現場維護與專業技術管理工作。

摘要：本文從電氣控制、影響電暈強度及常見故障處理三個方面介紹了電暈在洛陽石化BOPP薄膜生產線上的應用。

關鍵詞：電極；逆變器；高頻變壓器；profibus總線

Abstract: The application of corona system of BOPP line in Luoyang Petrochemical factory is
 introduced in this paper, which mainly consists of electrical control, factors that 
influences the strength of corona and corona system troubleshooting.

Key words: Electrode; inverter; high frequency transformer; profibus

1 概述

    BOPP薄膜在應用于食品、掛歷、畫冊、膠粘帶等時，往往需要進行印刷、涂層、粘合等操作，由于聚丙烯材料本身的表面張力值相對偏低，僅為31達因（W*min/m2），而在應用時，一般要求薄膜單面表面張力強度在38達因以上，因此，在生產BOPP薄膜時往往需要進行表面處理，提高其表面張力，改善聚合物的粘接性和潤濕性，以滿足行業使用的要求。常用的表面處理方式有兩種：一為電暈處理；另一為火焰處理。在洛陽石化BOPP薄膜生產線上這兩套裝置都有。在實際應用上，由于電暈處理簡便易行，處理效果好，因此薄膜生產廠家基本上都采用這一方式，洛陽石化聚丙烯有限責任公司（以下簡稱洛陽石化）也是主要使用電暈處理。

    近年來，塑料包裝的大量應用極大地促進了薄膜加工技術的提高，電暈處理技術也向自動化、網絡化發展，成為影響薄膜產品質量的重要裝置之一。電暈處理是一種電弧處理，主要由逆變器、高頻變壓器、電極和電暈輥等組成。它使承印物的表面具有更高的附著性。其原理是利用高頻率高電壓在被處理的塑料表面電暈放電(高頻交流電壓高達5000-15000V)，當電壓通過2.5mm的空氣間隙時，就會產生連續放電而產生低溫等離子體，離子電擊侵蝕薄膜表面產生游離基反應而使聚合物發生交聯，使薄膜表面變粗糙，以致增加承印物表面的附著能力。另外為了排除所產生的臭氧及降溫，用抽風風機把電暈處理器附近的空氣往外排走以及在電暈輥內部利用工藝水冷卻散熱。以下從影響電氣控制、電暈強度及常見故障處理三個方面介紹電暈在BOPP薄膜生產線上的應用。

2 電氣控制系統

    洛陽石化公司的電暈系統是引進德國softal公司的專利技術。softal公司是世界專業制造電暈系統的公司之一，產品已大量應用在許多bopp薄膜生產線上，由于它網絡通信實時性強，電氣自動化程度高，設備可靠性好等特點，了解它的工作過程對工程人員較好的發揮設備性能有很好的指導意義。

    電暈系統的電氣控制部分主要由控制柜，逆變柜，輸出高頻變壓器，電極組成。現將各部分的功能簡單介紹：

    （1）控制柜安裝有PLC控制器，電源濾波裝置，整流裝置和外圍控制單元。PLC控制器主要接收所有外控單元的信號來判斷是否具備電暈投入的條件，或在工作過程中根據外控單元傳遞的信號實時監控設備運行狀態，保證電暈系統可靠運行。整流裝置是把濾過高頻諧波的的380V的交流電源轉換為（530V）的直流電源，為調制高頻電壓做準備，外控設備包括有高頻變壓器冷卻風機，臭氧排風機及各種現場檢視元件如風量開關，零速傳感器，電極打開（關閉）開關等。

    （2）逆變柜其實就是一個大型的單向逆變器，通過柜內電子控制單元將來自控制柜的直流電調制成（16~40 kHz）的高頻交流電，在送往現場的高頻變壓器。柜內的PLC是控制柜PLC的擴展，檢視逆變器的工作狀態。

    （3）高頻變壓器和電極是將調制好的高頻交流電升壓至10000V左右的高壓，經電極通過薄膜對電暈輥放電，完成電暈的處理。

                                      圖1   電暈處理過程

    電暈控制是個復雜的過程，受現場很多條件制約。例如零速傳感器檢測到生產線的線速度達到（80m/min）時可以投用，風量開關完好正常，高頻變壓器溫度不超過設定值，電暈工位正確等等。最重要的是與操作員的操作水平有關，這是因為電暈系統自動化程度高，在具備開車的條件下，所有電暈參數均由操作員來調整，參數的設定、調整與電暈正常可靠運行有密切聯系。

    洛陽石化公司的電暈系統由3套電暈發生器組成，每個電暈發生器的電極由一套獨立的電氣系統控制，在使用上根據工藝和產品的需要由操作員在監控機或現場操作臺來選擇投用電極的個數。所以在工作狀態中3套電暈發生器既獨立又相互關聯。電暈系統主要由網絡和電氣控制兩部分構成，以下是電暈系統的網絡連接簡圖。

                                    圖2   電暈系統的網絡連接簡圖

    從圖上可以看出電暈控制系統的網絡是由profibus和asi兩種總線組成的，操作員有兩種操作方式。

    （1）通過現場控制臺本地控制。電暈系統啟、停指令通過asi總線到達生產線主PLC，主PLC根據指令的內容轉換成profibus總線協議的格式再送至相關電暈的PLC執行，但各項電暈參數需要操作員在監控機上完成。

    （2）通過監控機遠程控制。操作員將監控機設定為遠程控制，電暈系統的啟、停和各項參數的設定均在計算機上完成，通過以太網送往主PLC，主PLC將接收到的各種控制、命令信息再通過profibus總線送至相關電暈PLC進行調整。

3 薄膜電暈處理強度的影響因素

    （1）薄膜電暈處理強度

    薄膜電暈處理強度單位為w*min/m2，即P/(L*V)。

    P：電暈發生器的功率w；L：電暈輥的長度m；V：為生產線的速度m/mim。

    生產線一旦選型后電暈輥的長度L就已固定，因此要獲得薄膜電暈處理強度就要根據生產線速度的變化來調節電暈發生器的功率，通過調節電暈處理的電極電壓來改變電暈發生器的功率，要隨著生產線速度的變化作出相應的調整，隨著生產線速度的增大而增大。

    （2）電極類型 

    電暈處理的效果與電極的設計有較大關系。設備上采用單電極或雙電極方式在處理效果上有一定的差別，雙電極比較于單電極有幾方面優點：能產生更高處理值，耗能更低；能減少儲存時表面張力的下降；減少薄膜在電暈處理過程中的受熱；減少表面感應的靜電。 

    （3）薄膜溫度 

    BOPP是擠出厚片經激冷后，再經縱、橫二個方向拉伸后所制得的薄膜，在進入牽引單元后，通過冷卻、切邊、測厚、預熱等工序，然后再進行電暈處理。這時薄膜的溫度對電暈處理的效果有直接的影響，而薄膜溫度則主要由預熱輥的設定溫度進行控制，薄膜溫度控制在40℃~60℃之間更有利于電暈的處理，隨著薄膜溫度的升高，薄膜的表面處理達因值也同時升高。通過預熱輥的設定溫度來調整薄膜的表面處理達因值，是在工藝控制中經常采用的有效方法之一。

    （4）電極排風量

    在電暈處理過程中，隨著空氣離子化，會產生等離子體，其中包含有電子、氧離子、臭氧等，等離子體會滲透薄膜，破壞其它化學鍵，激發自由游離基，與氧氣離子起作用成氧化極化基，這些基團會對薄膜的表面潤濕特性產生影響。從另一方面來說，等離子體在薄膜表面的濃度會直接影響電暈處理的效果。一般而言，電極排風閥門的開啟度越大，薄膜的表面處理達因值會越小；反之，電極排風閥門的開啟度越小，薄膜的表面處理達因值會越大。

    （5）表面材料 

    BOPP薄膜在生產后還會發生結構狀態的變化，在幾天內，聚合物由無定形變化成晶體形，從而影響電暈處理的效果。處理強度會隨著時間的推移先是逐步下降，最后漸漸保持穩定。電暈處理的消減幅度與貯存溫度有關，溫度越高，消減幅度越快。電暈處理除了可以改變薄膜的表面達因值外，還會影響薄膜的摩擦系數、收縮率和熱封強度等方面的物理性能。

4 常見故障處理

    由以上介紹可知電暈系統是BOPP生產線中重要的裝置之一，設備運行狀態直接影響到薄膜的產品質量，對他的維護就顯得尤為重要。由于系統的自動化程度較高，PLC控制器、逆變器和高頻變壓器的故障率是較低的，影響電暈系統工作的因素主要是以下幾個方面。

    （1）網絡影響

    電暈系統的PLC是通過PROFIBUS和ASI兩種現場總線與生產線的主PLC的以太網相連，系統的各種控制、命令信息要實時的與主PLC保持暢通，所以要保證網絡數據通信的可靠性。對PROFIBUS總線要重點檢查端子是否連接牢固，屏蔽是否可靠，周圍是否有強磁場干擾。ASI總線要定期檢查相關ASI控制器的狀態是否正常，控制器電源電壓在正常范圍，接線無松動。

    （2）電氣影響

    引發電暈系統電氣控制不能正常工作主要是一些外圍電氣元器件造成的。任一外圍元器件的故障都會造成電氣聯鎖。在日常維護中應重點檢查排風機的風量開關，電極架行程開關，電氣檢修開關是否完好無損，逆變器柜和高頻變壓器通風散熱是否良好（在其內部都有一個溫控器來控制其溫度不超過設定保護值），現場啟停按扭接線牢固無松動。

    （3）機械影響

    電暈系統的機械部件相對較簡單，主要檢查電極間隙在規定的（2~2.5mm）范圍內，電極極板無形變脫落，支撐架螺絲不松動，電極的支承氣缸潤滑良好無漏氣。

    （4）環境影響

    由于電暈系統是靠放出高頻高壓來工作的，高頻高壓對周圍環境將產生很強的靜電，靜電將吸附大量的灰塵在電極極板和極板絕緣子上，這些灰塵如果不定期清掃，會形成導電體，高頻電壓就不能正常電離空氣反而會造成對地放電，致使電暈系統不能投入。另外陰冷潮濕空氣易形成的凝結水同樣會導電造成電暈系統不能正常工作。所以保證電暈系統的清潔干燥是減少故障發生的一種有效途徑。

5 結論

    綜上所述，電暈系統的運行狀態取決于很多因素的影響。最主要的因素是：電暈參數的調整、電暈設備運行狀態及環境的影響。減少影響電暈運行的因素，就能最大程度的發揮設備的性能，提高薄膜的品質和優級品率，增加良好的經濟效益。

    其他作者：郭莉，女，河南人， 助理工程師，2003年畢業于重慶通信學院計算機專業，現從事儀表技術管理工作。