茂金屬聚乙烯生產(chǎn)中擠壓造粒機故障分析與處理

李世財，劉光成，趙 新

（中國石油獨山子石化設(shè)備檢修公司，新疆克拉瑪依 833600）

0 引言

茂金屬產(chǎn)品具有良好的工藝性能，隨著市場需求的不斷擴大，目前國內(nèi)相關(guān)企業(yè)茂金屬產(chǎn)品的開發(fā)、生產(chǎn)規(guī)模也在逐漸增大。在茂金屬聚乙烯成品生產(chǎn)過程中，造粒工段擠壓機的運行周期、停機次數(shù)直接影響產(chǎn)品年度生產(chǎn)計劃，甚至企業(yè)的效益和發(fā)展。如何通過科學(xué)有效的手段保障擠壓機長周期平穩(wěn)運行，減少停機次數(shù)、及時消除設(shè)備隱患至關(guān)重要。

1 擠壓造粒機

擠壓機組是茂金屬聚乙烯成品生產(chǎn)中最關(guān)鍵的設(shè)備。其主要作用是將前序生產(chǎn)出的茂金屬聚乙烯粉料，根據(jù)牌號與相應(yīng)的添加劑以一定的配比進行摻混后，攪拌均勻輸送至擠壓機組筒體進行熔融加熱，經(jīng)過混煉機對物料進行機械剪切、捏合、混煉等，使粉料成為熔融狀流體，再將物料經(jīng)過齒輪泵加壓通過過濾器進入模板，至水室切粒后帶到干燥部分，干燥后進入振動篩篩選，最后將合格的粒料送入成品料倉包裝。

從聚合生產(chǎn)出合格茂金屬聚乙烯粉料到擠壓造粒段，經(jīng)過多層設(shè)備加工處理才能出合格成品，該過程附屬設(shè)備多，控制儀表系統(tǒng)復(fù)雜，如果其中某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障、突停、波動，均可造成擠壓機組的停機，影響裝置降負荷甚至導(dǎo)致停工停產(chǎn)。

2 擠壓機常見故障分析及處理措施

2.1 擠壓機進料中斷

（1）原因分析：在粉料生產(chǎn)過程中，由于添加劑注入量不穩(wěn)定，前序反應(yīng)器反應(yīng)溫度、壓差波動，循環(huán)氣速過小，原料雜質(zhì)含量過高等原因，造成擠壓機來料階段的粉料在輸送過程出現(xiàn)“片料”“塊料”，造成輸送管線堵塞、旋轉(zhuǎn)閥卡停、計量秤失效等，設(shè)備聯(lián)鎖造成擠壓機停機。

（2）處理措施：增加原料的化驗分析頻次，嚴格控制反應(yīng)器參數(shù)，優(yōu)化送料程序，特別是粉料快到粉料倉底部時，采用多通道同時送料，以減少細粉比例。減少系統(tǒng)中氮氣反吹量，保障送料暢通。

2.2 齒輪泵入口壓力高

（1）原因分析：換網(wǎng)器濾網(wǎng)目數(shù)過高，筒體內(nèi)粉料熔融指數(shù)低，料斗進料量大，各段筒體溫度偏低，使物料熔融不良，輸送過程中造成齒輪泵入口壓力過高；在切粒過程中模板出現(xiàn)少量堵孔，使物料擠出受阻導(dǎo)致齒輪泵入口壓力高值報警。

（2）處理措施：生產(chǎn)茂金屬產(chǎn)品時，應(yīng)選用匹配目數(shù)的過濾網(wǎng)，增加節(jié)流閥開度減少背壓。定期切換并更換過濾網(wǎng)。提高各段筒體溫度，使熔體溫度相對提高，促進物料在熔融狀態(tài)下更好地流動，同時確保摸孔通暢。

2.3 切粒機振動大

（1）原因分析：切粒機長期運行后，由于溫差變化、筒體移動、模板磨損、聯(lián)軸器磨損、機組潤滑等原因，出現(xiàn)切粒機對中角不對中；齒套聯(lián)軸器干摩擦引起切粒機振動增大，導(dǎo)致粒料不合格，設(shè)備停機。

（2）處理措施：定期采集數(shù)據(jù)并進行圖譜分析，根據(jù)切粒機運行振動趨勢做定期的狀態(tài)監(jiān)測分析，合理利用設(shè)備停機窗口檢查齒套聯(lián)軸器磨損、潤滑及切粒機對中情況。檢查切刀軸與造粒帶的垂直，確保齒套聯(lián)軸器進退刀時滑動自如。

2.4 摩擦離合器故障

（1）原因分析：主減速箱啟動瞬間導(dǎo)致摩擦盤、摩擦片過熱，摩擦盤與摩擦片老化、長期未更換，導(dǎo)致摩擦片燒損；摩擦離合器背壓風(fēng)壓過低、波動、連鎖保護系統(tǒng)故障等原因都能導(dǎo)致離合器故障，擠壓機聯(lián)鎖停機（圖1）。

（2）處理措施：主減速箱初啟動時，根據(jù)機型減少喂料。定期監(jiān)測背壓風(fēng)壓系統(tǒng)，根據(jù)實際需要降低離合器風(fēng)壓連鎖的瞬時報警值，定期更換摩擦盤、摩擦片。開機前監(jiān)測摩擦離合器風(fēng)壓正常，主減速箱差速連鎖正常[1]。

2.5 粒料不合格（圖2）

（1）原因分析：切刀磨損、摸孔堵孔或少量裂口、切刀刃口損傷；顆粒水流量過低；物料熔融指數(shù)波動較大使出料流速不穩(wěn)；顆粒水溫度過高；模板造粒帶平面度超標。

（2）處理措施：停機檢查切刀刃口是否磨損，刀刃缺口是否損傷，根據(jù)檢查結(jié)果更換切刀。檢查并確認顆粒水滿足水室切粒系統(tǒng)；調(diào)整模板的熱油溫度，檢查筒體及模板溫度分布是否均勻，根據(jù)檢查結(jié)果更換模板，調(diào)整筒體冷卻水的流量直至粒料合格。

2.6 產(chǎn)品含色粒

（1）原因分析：前序反應(yīng)不充分。

（2）處理措施：根據(jù)聚合負荷調(diào)整擠壓機負荷，控制料倉倉位，從而增加聚合粉料在反應(yīng)器充分反應(yīng)的時間；同時根據(jù)牌號減少主催化劑進入后序系統(tǒng)量，最大限度保證聚合反應(yīng)充分。在擠壓造粒工段，按比例加入脫鹽水來失活殘余的催化劑，防止顆粒發(fā)黃變色[2]。縮短更換濾網(wǎng)周期，避免色粒進入水室切粒。

2.7 切粒機纏刀、斷刀

處理措施：停機檢查切刀，確定模孔無堵塞，根據(jù)熔融指數(shù)合理調(diào)整風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速。確認“水、刀、料”到達模板處的“三同時”，防止顆粒水過早到達模板造成模板孔堵孔。切粒機合車后快速提升到擠壓機的設(shè)定負荷，同時在擠壓機操作范圍內(nèi)提高進刀風(fēng)壓至工藝穩(wěn)定。檢查更改切刀的平面度小于0.03 mm，檢查切粒機、齒輪泵、主減速箱及機組基礎(chǔ)振動正常，水室鎖緊裝置固定有效。

2.8 磨刀不合格或出現(xiàn)偏磨

處理措施：復(fù)查刀軸與造粒帶的垂直度符合要求，停機檢查切刀及模板接觸面，根據(jù)實際需要適當(dāng)增加風(fēng)壓重新磨刀。如切刀及模板平面度超標，工藝調(diào)整無效，更換模板及切刀。

2.9 切粒機轉(zhuǎn)速影響造粒

（1）原因分析：在合適風(fēng)壓及切粒水溫工況下，茂金屬聚乙烯切粒轉(zhuǎn)速較高或較低造成粒子不合格，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

（2）處理措施：計算切粒機轉(zhuǎn)速，如果粒子太長，提高切粒機的轉(zhuǎn)速，粒子太短則降轉(zhuǎn)速。可參考粒子重量與切刀轉(zhuǎn)速的關(guān)系計算公式：W1＝（Q×106）/（60×N×r×n）。其中，W1是粒子重量，mg；Q是熔體流動速率，kg/h；N 是模孔數(shù)（孔）；r 是切刀轉(zhuǎn)速，r/min；n是切刀數(shù)量（把）。

2.10 高熔融指數(shù)產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定

（1）原因分析：物料在筒體內(nèi)的流量、熔體壓差、溶體黏度比例不合格。

（2）處理措施：根據(jù)流體動力計算，得出茂金屬產(chǎn)品在擠壓造粒機流量（Q）和溶（熔）體壓差（p）以及溶（熔）體黏度（U）的關(guān)系為Q=K×p/U。物料熔融指數(shù)升高，會使擠壓機內(nèi)熔融料黏度降低，導(dǎo)致物料壓差相對減小。高熔融指數(shù)與筒體壓力成反比，在茂金屬生產(chǎn)中，根據(jù)機組設(shè)計適當(dāng)增加擠壓機的負荷，這樣可以提高筒體壓力，達到保證高熔融指數(shù)的產(chǎn)品質(zhì)量的目的[3]。

2.11 成品輸送系統(tǒng)故障停機

（1）原因分析：在輸送成品過程中，干燥器、振動篩、送料旋閥、輸送風(fēng)機維護不到位，導(dǎo)致軸承、潤滑、測速系統(tǒng)、儀表聯(lián)鎖系統(tǒng)故障，造成擠壓機停機。

（2）處理措施：制定一機一冊檢查表，定期對擠壓機附屬設(shè)備進行維護保養(yǎng)，對主要設(shè)備干燥器、振動篩等計劃檢修，定期更換儀表插件，各旋閥、風(fēng)機定周期切換。

3 操作系統(tǒng)對擠壓機的影響

通過常見故障的分析及處理，有效解決了茂金屬生產(chǎn)過程中故障率較高的部分設(shè)備問題。但影響擠壓長期運行的因素很多，需要通過不斷研究并和實際應(yīng)用相結(jié)合，逐一解決硬件問題，同時提高操作人員的技能水平。優(yōu)化擠壓機操作規(guī)程，根據(jù)牌號固化機組控制參數(shù)，提升機組穩(wěn)定運行的軟件環(huán)境。同時也需要有與之匹配的操作系統(tǒng)。目前大型混煉擠壓造粒機組大部分PLC 只應(yīng)用到對應(yīng)于控制系統(tǒng)的現(xiàn)場級，實現(xiàn)對工藝的程序制作和現(xiàn)場控制，在生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)由于系統(tǒng)誤操作、誤報警、誤聯(lián)鎖等故障造成的造粒系統(tǒng)設(shè)備停機，導(dǎo)致擠壓機聯(lián)鎖停機，因此提升系統(tǒng)操作的智能化、精準化水平，減少人為原因造成機組停機，是擠壓機長周期穩(wěn)定運行的關(guān)鍵[4]。

4 結(jié)語

擠壓機組的長周期平穩(wěn)運行，決定著茂金屬產(chǎn)品穩(wěn)定生產(chǎn)以及化工企業(yè)的整體經(jīng)濟效益。及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患、判斷故障原因，做好設(shè)備預(yù)知檢修，優(yōu)化控制參數(shù)是茂金屬產(chǎn)品生產(chǎn)過程中非常重要的環(huán)節(jié)。本文介紹了擠壓造粒機組的常見故障，并對引起這種現(xiàn)象的原因進行分析，制定相應(yīng)的措施，但由于茂金屬各牌號生產(chǎn)所需的系統(tǒng)參數(shù)，人員操作水平的不同也會對擠壓長期穩(wěn)定運行帶來潛在隱患，這就需要不斷完善和固化相關(guān)的操作規(guī)程，提高人員技能，升級擠壓機穩(wěn)定運行的硬件及軟件環(huán)境，才能更好地保障茂金屬產(chǎn)品生產(chǎn)的設(shè)備環(huán)境。