神戶制鋼LCM450 設備系統(tǒng)故障因素及處理措施

高 健

（陜西延長中煤榆林能源化工有限公司，陜西 榆林 718500）

0 引言

擠壓機設備的功能主要是對添加劑及樹脂組成的混合材料進行擠壓熔融，通過擠壓造粒工藝使混合材料均勻分布，利用熔融泵加壓樹脂并進行濾網(wǎng)除雜，最后經(jīng)過切粒機脫鹽冷卻，減少烴類及催化劑含量。利用整套擠壓造粒工序，可以明顯改善產(chǎn)品質(zhì)量，增強化工產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

1 擠壓造粒工藝流程及停車故障分析

該化工廠選用神戶制鋼所生產(chǎn)的LCM450H 型擠壓機，設計生產(chǎn)能力可達30 萬t/a，機組設備包括功率10 000 kW 的高轉(zhuǎn)速混煉機、變頻電機熔融泵、切粒機以及各冷卻潤滑輔助系統(tǒng)，具體擠壓造粒流程如圖1 所示，該設備可實現(xiàn)包括膜料、管材、注塑產(chǎn)品的造粒生產(chǎn)操作。

進行低密度乙烯樹脂生產(chǎn)時，由于熔融指數(shù)較低時熔融狀態(tài)硬度較高，模板上材料的低流動性極大限制了生產(chǎn)產(chǎn)能；同理熔融指數(shù)升高至2.0、5.0、6.0 時，生產(chǎn)產(chǎn)能主要受電機轉(zhuǎn)矩的影響，可以通過調(diào)控電機功能提高生產(chǎn)效率；而在20.0 或50.0 的高熔融指數(shù)下，材料流動性高，生產(chǎn)產(chǎn)能主要受齒輪泵的影響。總之由于該擠壓機設備設計生產(chǎn)能力高，一旦出現(xiàn)停車故障，會大幅增加能耗及材料損失，影響到系統(tǒng)生產(chǎn)運行效率，因此必須減少停車頻率，同時做到故障的快速診斷維修工作。結(jié)合實際生產(chǎn)過程中的故障問題進行統(tǒng)計分析，擠壓機設備的主要停車因素包括儀表類、機械設備類、電氣系統(tǒng)以及操作四方面故障，其中所占比例依次遞減，即儀表設備引起的系統(tǒng)故障頻率最高。

2 停機因素及處理措施分析

2.1 熔融泵入口低壓力聯(lián)鎖故障

當泵壓低于0.05 MPa 時，就很容易引發(fā)入口處粉末振動篩篩孔堵塞、旋轉(zhuǎn)下料器加料器運行故障以及下料閥響應延遲等情況，造成擠壓造粒系統(tǒng)聯(lián)鎖停機故障。其中塊料集中出現(xiàn)的時間段內(nèi)，可以通過降低生產(chǎn)負荷調(diào)節(jié)下料量，甚至進行反轉(zhuǎn)處理等操作，控制擠壓機生產(chǎn)負荷，也可以通過監(jiān)控上游旋轉(zhuǎn)下料器電流波動，對其破塊作業(yè)效率進行監(jiān)測分析，掌握反應器實際生產(chǎn)情況；同樣加料器的異常停運也會導致熔融泵停機頻率的增加，尤其是外徑低溫環(huán)境下因設備金屬部件的收縮導致的內(nèi)部軸系摩擦現(xiàn)象，造成瞬間高電流聯(lián)鎖停機故障，因此必須加強生產(chǎn)區(qū)溫度的實時監(jiān)控；最后進行擠壓機負荷調(diào)整時，需要結(jié)合反應器變動情況進行實時調(diào)節(jié)，避免大幅動、高頻率調(diào)節(jié)造成的壓力波動現(xiàn)象。

2.2 儀表設備異常停機故障

結(jié)合實際生產(chǎn)情況，對儀表設備異常引發(fā)的停機故障進行統(tǒng)計分析，主要包括以下幾類情況：

1）熔融泵轉(zhuǎn)子泵監(jiān)測熱油流量瞬時低，出現(xiàn)低報晃停問題，此時需要立即停機檢修，避免因油溫過高出現(xiàn)的瞬時能量波動，通過延時響應等形式避免頻繁停機；

2）因切粒機液壓油管卡套漏油，出現(xiàn)的水室夾緊低壓力聯(lián)鎖停機或轉(zhuǎn)速測量探頭偏移造成的誤報聯(lián)鎖停機等；

3）熔融泵入口壓力過低，達不到低壓聯(lián)鎖值，或機組正壓通風信號丟失等造成的停機故障；

4）擠壓機緩沖料斗V-6007 的高報開關(guān)為音叉料位計，在實際運行過程中很容易出現(xiàn)物料碰撞音叉造成的誤報聯(lián)鎖停機現(xiàn)象，因此可以更換為阻旋式料位計進行處理。

2.3 電氣系統(tǒng)異常停機故障分析

電氣系統(tǒng)異常造成的停機故障主要是電機設備引起的，例如旋轉(zhuǎn)下料器電機故障問題，主要包括以下幾類原因：

1）機房外界高溫環(huán)境下運行時，熔融泵變頻器因高溫造成的停機故障，可通過技術(shù)改造將ACS-1000變頻器信號接入DCS 界面，通過對溫度進行實時監(jiān)測，并接入水循環(huán)裝置進行低流量報警，及時對高溫運行狀態(tài)進行預警處理；

2）因旋轉(zhuǎn)干燥器高電流信號引發(fā)的電氣保護，高電流狀態(tài)會使設備處于高符合運轉(zhuǎn)狀態(tài)，主要原因是由于設備內(nèi)負壓導致粒料堵塞，可以通過降低冷卻水溫度減少蒸汽含量，并及時清洗空氣濾網(wǎng)、減小吸氣風機入口尺寸等措施降低電機運轉(zhuǎn)負荷，其中入口尺寸開度與電流值的關(guān)系如表1 所示。

表1 同負荷下吸風機入口開度與干燥器電流值對比

3）S-6007 型號振動篩的電氣故障損壞主要是電機故障、偏心軸故障以及皮帶撕裂等問題，物料的不及時處理會導致振動篩高負荷高電流運行狀態(tài)，極易出現(xiàn)聯(lián)鎖停機故障。處理此類問題的措施主要包括：一是提高振動篩傾角由2°增至4°；二是對物料運行軌跡進行分析，實現(xiàn)物料的均勻分布處理，并通過調(diào)節(jié)切粒機轉(zhuǎn)速增大物料粒徑，提高振動篩處理能力，其中切粒機轉(zhuǎn)速的影響效果如表2 所示[1]。

表2 切粒機轉(zhuǎn)速對振動篩運行狀態(tài)的影響

其中物料單粒質(zhì)量m（kg）的計算依據(jù)如公式（1）：

式中：F 為負荷，t；R 為切刀轉(zhuǎn)速，r/min；24 為切粒機中切刀的數(shù)量；3 420 為切粒機模孔數(shù)；95%為設備開孔率。按照擠壓造粒系統(tǒng)49.0 t/h 的設計生產(chǎn)能力進行計算，可以得出切粒機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)與物料粒子數(shù)目及質(zhì)量的關(guān)系，具體見表3[2]。通過調(diào)整切粒機轉(zhuǎn)速發(fā)現(xiàn)，單位小時下的粒子數(shù)目顯著降低，同時通過調(diào)節(jié)振動篩開孔率，這一數(shù)目差距將會更大，因此對振動篩處理能力的影響也就越大。

表3 切粒機轉(zhuǎn)速與粒子質(zhì)量及數(shù)目的關(guān)系

3 系統(tǒng)生產(chǎn)故障及處理措施

3.1 生產(chǎn)階段問題及處理措施

除了上述設備故障對整體擠壓造粒工藝流程造成的影響之外，整體系統(tǒng)在實際生產(chǎn)階段也會出現(xiàn)各類問題，導致發(fā)生設備停機事故，其主要成因及解決措施如下：

1）熔融泵入口壓力波動問題。當熔融泵調(diào)節(jié)門開度與運行負荷不匹配，開度較小導致設備高符合運轉(zhuǎn)時；當擠壓機下料口處熔融結(jié)塊較大使物料呈現(xiàn)波動式下料時；當測壓探頭儀表因電磁干擾等原因失靈時。出現(xiàn)上述情況需要及時降低擠壓機運轉(zhuǎn)負荷時，需要注意及時調(diào)高熔融泵入口壓力設定值，加大調(diào)節(jié)門開度，防止低壓聯(lián)鎖停機故障。

2）擠壓機潤滑系統(tǒng)油泵的聯(lián)鎖自動控制模式，很容易因送油泵和回油泵未在遠程控制位出現(xiàn)跑油現(xiàn)象，在機組抽取油樣時，需要注意標定出固定的采油點位，防止在輸油線路上采油引發(fā)聯(lián)鎖停機故障[3]。

3.2 停車啟動前作業(yè)流程

發(fā)生聯(lián)鎖停機故障之后，由于上下游系統(tǒng)內(nèi)部仍存有粉料、粒料，在對停機故障進行檢修處理之后，如果沒有及時清理排空粉料、粒料中的結(jié)塊物料，很容易導致堵塞停機情況發(fā)生，尤其是擠壓機下游系統(tǒng)中的粒料，需要及時通過風送裝置運至料倉中。此外，進行停機檢查期間要注意到設備的溫度控制，通過對擠壓機筒體蒸汽加熱、熔融泵以及模板熱油的加熱情況進行分析，確保各輔助系統(tǒng)的良好運行狀態(tài)。在自動停機后，需要將液壓油控制閥保持在自動位置，進行機組調(diào)試過程中需要將控制模式更改為手動控制形式，并且在開機運行前及時切換。以切粒機刀軸聯(lián)鎖液壓油開關(guān)切換為例，手動模式下無法及時進刀，很容易因切刀與模板間距過大造成纏刀、斷刀事故。

4 結(jié)論

擠壓機停機故障不僅會影響到設備自身的運行狀態(tài)，還會對整個擠壓造粒系統(tǒng)生產(chǎn)效率產(chǎn)生影響，因此必須做好擠壓機造粒系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制工作。通過對儀表設備、電氣系統(tǒng)以及系統(tǒng)專業(yè)工藝流程中導致擠壓機停機故障的因素進行統(tǒng)計分析，并及時提高處理措施，對保障擠壓造粒系統(tǒng)長期平穩(wěn)運行及故障的及時排除有著重要作用。在實際化工生產(chǎn)過程中，需要及時監(jiān)控排查影響擠壓機設備穩(wěn)定生產(chǎn)的各類因素，通過不斷調(diào)整優(yōu)化，提高系統(tǒng)生產(chǎn)效率生產(chǎn)能力。