聚丙烯粉料旋轉(zhuǎn)閥電流驟升的原因和處理

汪濤（陜西延長(zhǎng)中煤榆林能源化工有限公司，陜西 榆林 718500）

旋轉(zhuǎn)閥又稱旋閥、旋轉(zhuǎn)下料閥、旋轉(zhuǎn)給料器等，它主要通過(guò)一個(gè)帶有等分結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子（葉輪）在殼體內(nèi)旋轉(zhuǎn)，將上游容器中的物料填充在轉(zhuǎn)子的空腔內(nèi)，物料隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到殼體的下部而排出。旋轉(zhuǎn)閥具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用保養(yǎng)方便等特點(diǎn),可以通過(guò)變頻器遠(yuǎn)程控制其轉(zhuǎn)速，從而改變下料速率；由于其結(jié)構(gòu)的獨(dú)特性，物料性質(zhì)的改變和上游容器存料的變化，對(duì)其下料量變化影響很小；旋轉(zhuǎn)閥還具有一定的氣密性，所以旋轉(zhuǎn)閥廣泛地應(yīng)用于聚烯烴粉料、粒料等輸送系統(tǒng)。陜西延長(zhǎng)中煤榆林能源化工有限公司300kt/a聚丙烯（一線）裝置共有4臺(tái)粉料旋轉(zhuǎn)閥，在運(yùn)行中曾連續(xù)出現(xiàn)因電流突然升高而導(dǎo)致跳停現(xiàn)象。

1 旋轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

本裝置粉料旋轉(zhuǎn)閥主要結(jié)構(gòu)示意圖如下所示：

圖1 旋轉(zhuǎn)閥軸端結(jié)構(gòu)布置圖

旋轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)主要包括殼體、行星輪轉(zhuǎn)子、側(cè)蓋及密封機(jī)構(gòu)，軸兩端各布置兩個(gè)深溝球軸承；軸端密封主要由兩部分組成，其一是側(cè)蓋上有一圈受彈簧擠壓的聚四氟乙烯填料，旋轉(zhuǎn)閥側(cè)蓋與轉(zhuǎn)子端板為雙止口配合，填料裝在凹止口中，正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子凸止口與側(cè)蓋凹止口內(nèi)的填料貼合，形成一道密封面；另一道密封是裝在側(cè)蓋與軸之間的唇形密封環(huán)。旋轉(zhuǎn)閥兩側(cè)蓋分別通入氮?dú)猓ＷC側(cè)蓋和轉(zhuǎn)子端板之間的密封腔壓力高于轉(zhuǎn)子內(nèi)部壓力，防止粉料進(jìn)入密封腔，造成旋轉(zhuǎn)閥卡澀甚至損壞軸承。旋轉(zhuǎn)閥由可變頻調(diào)速的電機(jī)、減速箱驅(qū)動(dòng)，通過(guò)鏈條傳動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)的。

2 旋轉(zhuǎn)閥電流驟升的可能原因

2.1 軸承故障

軸承損壞很有可能是因?yàn)樾D(zhuǎn)閥密封故障導(dǎo)致粉料進(jìn)入軸承部位而引起的損壞。另外若軸承的軸向竄量過(guò)大，使得轉(zhuǎn)子與側(cè)蓋填料的作用力過(guò)大，也會(huì)導(dǎo)致電流增加。

2.2 上游下料量劇增

正常生產(chǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)閥上游的下料量是根據(jù)流化床干燥器的料位自動(dòng)控制的；若料位計(jì)（差壓式）故障、調(diào)節(jié)閥故障或者上游系統(tǒng)生產(chǎn)波動(dòng)，都可能導(dǎo)致粉料下料量急劇增加，旋轉(zhuǎn)閥電流也隨之劇增，甚至跳停。

2.3 旋轉(zhuǎn)閥出料故障

根據(jù)邏輯控制，在啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)閥時(shí)，其下部氣動(dòng)蝶閥先自動(dòng)打開(kāi)；而在停止旋轉(zhuǎn)閥后，其自動(dòng)關(guān)閉。若在正常運(yùn)行時(shí)，邏輯控制出現(xiàn)紊亂，使啟動(dòng)蝶閥突然關(guān)閉，旋轉(zhuǎn)閥無(wú)法將粉料送出，也會(huì)導(dǎo)致電流增加。

2.4 旋轉(zhuǎn)閥密封失效

密封失效，導(dǎo)致聚丙烯粉料進(jìn)入側(cè)蓋和轉(zhuǎn)子端板之間的密封腔，一方面會(huì)增加轉(zhuǎn)子與側(cè)蓋的摩擦，另外粉料還有可能進(jìn)入軸承部位，使軸承不能正常工作。

密封失效的可能原因包括：

(1)聚四氟乙烯填料損壞

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，且聚丙烯粉料的溫度在80℃以上，有可能導(dǎo)致填料老化加速，失去彈性，無(wú)法形成有效密封。

(2)壓緊填料的彈簧失效

聚四氟乙烯填料密封圈后面有一個(gè)壓環(huán)，18個(gè)彈簧均勻作用在壓環(huán)上，并通過(guò)壓環(huán)間接作用在填料上，保持填料與轉(zhuǎn)子的凸止口一定的作用力從而形成密封。若彈簧失效，不能自由伸縮，也會(huì)導(dǎo)致填料密封失效。

(3)軸封氮?dú)庵袛嗷驂毫^(guò)低

旋轉(zhuǎn)閥正常運(yùn)行時(shí)，軸封氮?dú)怆姶砰y打開(kāi)，而由于旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)子為閉式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子流量計(jì)應(yīng)無(wú)流量或只有很小的流量顯示；減壓閥后密封氮?dú)鈮毫σ刂圃诒刃D(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)子內(nèi)部壓力高出50-100kPa。若軸封氮?dú)庵袛嗷驂毫^(guò)低，會(huì)導(dǎo)致粉料進(jìn)入密封腔。

2.5 轉(zhuǎn)子與殼體間隙太小或者摩擦

若旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)子受力不均或發(fā)生徑向位移后，或者較大的聚丙烯塊料卡在轉(zhuǎn)子葉片刀口與殼體之間，轉(zhuǎn)子與殼體發(fā)生摩擦；旋轉(zhuǎn)閥側(cè)蓋與殼體的裝配不當(dāng)，導(dǎo)致軸沒(méi)有被定位在殼體的圓周中心，也會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子與殼體的摩擦。減速器端鏈輪與軸端鏈輪未安裝在同一平面，也可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子與殼體摩擦。

2.6 電機(jī)、減速器或者變頻器故障

旋轉(zhuǎn)閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)故障，也是電流增加的可能原因之一。

3 旋轉(zhuǎn)閥電流驟增原因的排查確定

針對(duì)上述可能原因，我們采取由簡(jiǎn)單到復(fù)雜逐條排查，最終在找到了導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)閥電流驟增的原因，并予以解決。

3.1 上游下料量劇增

通過(guò)查閱DCS上干燥器料位曲線，發(fā)現(xiàn)曲線完全正常，沒(méi)有急劇變化；再通過(guò)旋轉(zhuǎn)閥下游的風(fēng)送系統(tǒng)風(fēng)機(jī)出口壓力曲線輔助判斷，可以確定上游下料量一直比較平穩(wěn)。

3.2 旋轉(zhuǎn)閥出料故障

清理旋轉(zhuǎn)閥內(nèi)部的粉料后，盤(pán)車確認(rèn)無(wú)明顯異常后，再次啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)閥帶料試運(yùn)行，崗位人員密切關(guān)注旋轉(zhuǎn)閥和氣動(dòng)蝶閥的狀態(tài)，在運(yùn)行了幾分鐘后，旋轉(zhuǎn)閥再次超電流停，然后氣動(dòng)蝶閥關(guān)閉，排除了氣動(dòng)蝶閥突然關(guān)閉導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)閥出料不暢導(dǎo)致的超電流的可能。

3.3 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)故障

旋轉(zhuǎn)閥運(yùn)行時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)電機(jī)、減速器無(wú)異常，為徹底排除驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)故障的可能性，我們將風(fēng)送系統(tǒng)另一臺(tái)正常運(yùn)行的相同型號(hào)旋轉(zhuǎn)閥的電機(jī)、減速器安裝到旋轉(zhuǎn)閥上，并更換變頻器，再次帶料試運(yùn)行旋轉(zhuǎn)閥，仍發(fā)生超電流跳停現(xiàn)象。

3.4 轉(zhuǎn)子與殼體摩擦

將旋轉(zhuǎn)閥解體檢查，殼體內(nèi)壁和轉(zhuǎn)子葉片刀口均無(wú)明顯摩擦痕跡；通過(guò)塞尺檢查轉(zhuǎn)子與殼體內(nèi)壁的間隙，符合要求；而且在后系統(tǒng)也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)塊料。

3.5 軸承故障

檢查發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子端板的凸止口與填料接觸面上有較為明顯的摩擦痕跡，判斷原因可能為軸承軸向游隙過(guò)大，為排除軸承故障的可能性，更換軸承后帶料試運(yùn)行，無(wú)明顯效果。

3.6 密封故障

檢查發(fā)現(xiàn)兩側(cè)蓋上的填料及彈簧可壓縮量明顯不同，判斷原因可能為彈簧失效。最后發(fā)現(xiàn)彈簧槽里填充了不少聚丙烯細(xì)粉，并且已經(jīng)結(jié)塊，比較堅(jiān)硬，導(dǎo)致了彈簧失去彈性，填料與轉(zhuǎn)子的摩擦力過(guò)大，電流過(guò)高跳停。

分析細(xì)粉進(jìn)入彈簧槽內(nèi)的可能原因，我們將目標(biāo)鎖定在軸封氮?dú)馍希糨S封氮?dú)庹＃芊馇粌?nèi)的壓力應(yīng)高于轉(zhuǎn)子內(nèi)部壓力，細(xì)粉很難進(jìn)入密封腔，更不會(huì)進(jìn)入彈簧槽。最后發(fā)現(xiàn)減壓閥壓力表指示錯(cuò)誤，在電磁閥關(guān)閉后仍顯示約200kPa的壓力；同時(shí)旋轉(zhuǎn)閥停車或者備用期間電磁閥關(guān)閉，轉(zhuǎn)子中仍會(huì)有少量聚丙烯細(xì)粉，若旋轉(zhuǎn)閥下部氣動(dòng)蝶閥內(nèi)漏，風(fēng)送系統(tǒng)的的氮?dú)鈹y帶部分細(xì)粉也會(huì)進(jìn)入旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)子中，而此時(shí)轉(zhuǎn)子內(nèi)壓力高于側(cè)蓋密封腔壓力，部分細(xì)粉就會(huì)通過(guò)轉(zhuǎn)子與殼體的間隙進(jìn)入密封腔，而在停車期間，填料處于松弛狀態(tài)（冷態(tài)），細(xì)粉會(huì)順著填料與側(cè)蓋凹止口的間隙進(jìn)入彈簧槽，最終導(dǎo)致彈簧失效。

在清理彈簧槽內(nèi)的細(xì)粉，并確認(rèn)彈簧能夠正常伸縮、聚四氟乙烯填料正常后，回裝旋轉(zhuǎn)閥并帶料試車，旋轉(zhuǎn)閥運(yùn)行正常，電流在正常范圍內(nèi)。

4 旋轉(zhuǎn)閥運(yùn)行和停車時(shí)注意事項(xiàng)

(1)運(yùn)行時(shí)加強(qiáng)巡檢，發(fā)現(xiàn)異常聲音、振動(dòng)、溫升時(shí)要及時(shí)排查原因并處理，防止造成旋轉(zhuǎn)閥損壞。

(2)注意軸封氮?dú)獾倪\(yùn)行情況，包括減壓閥壓力、轉(zhuǎn)子流量計(jì)流量、減壓閥和流量計(jì)處是否有凝結(jié)水等，檢查轉(zhuǎn)子流量計(jì)浮子是否能夠自由浮動(dòng)等。

(3)定期檢查密封填料和彈簧的狀態(tài)，必要時(shí)予以更換，確保填料密封工作正常。填料密封泄漏可以通過(guò)軸封氮?dú)饩€的轉(zhuǎn)子流量計(jì)輔助判斷，對(duì)閉式轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)閥，正常時(shí)軸封氮?dú)鈶?yīng)無(wú)流量或只有很小的流量，否則有可能就是密封失效。

(4)注意旋轉(zhuǎn)閥備用期間的排水，氮?dú)庵械哪Y(jié)水會(huì)使聚丙烯細(xì)粉結(jié)塊，容易卡在轉(zhuǎn)子和殼體的間隙中，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)閥運(yùn)行不正常。

通過(guò)認(rèn)真分析、排查，找到粉料旋轉(zhuǎn)閥電流驟升的原因，并采取上述措施，目前裝置的4臺(tái)粉料旋轉(zhuǎn)閥全部運(yùn)行正常或者處于正常備用狀態(tài)，再未出現(xiàn)電流偏高甚至跳停現(xiàn)象，為裝置的正常平穩(wěn)長(zhǎng)周期運(yùn)行提供了保障。