尼龍66紡絲箱聯(lián)苯設(shè)備添加系統(tǒng)改造

郭 怡

(河南工程學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，河南 鄭州 451191)

尼龍66工業(yè)用絲是優(yōu)良的合成纖維產(chǎn)品，它具有密度大、強(qiáng)度高、耐疲勞性和沖擊性好、尺寸穩(wěn)定性好、干熱收縮率低、滯后損失小等特性，被廣泛應(yīng)用于載重胎、工程機(jī)械胎、飛機(jī)胎、軍用胎的制造，也可用于農(nóng)業(yè)機(jī)械胎、乘用胎、工業(yè)濾布、傳動(dòng)輸送帶、安全帶、降落傘布及繩索等多種產(chǎn)業(yè)用品的生產(chǎn).

1 紡絲箱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

在尼龍66熔融紡絲過程中，紡絲箱是重要的紡絲設(shè)備，它的作用是把聚合工程中制得的熔融聚合物用齒輪泵以極細(xì)的絲狀形式定量地壓送到噴絲板中，同時(shí)對紡絲箱內(nèi)物料管及物料管內(nèi)尼龍66聚合物進(jìn)行加熱并對紡絲用計(jì)量泵和紡絲頭進(jìn)行加熱保溫，確保聚合物熔體擠出時(shí)具有較好的流動(dòng)性，確保聚合物的可紡性.由于紡絲過程中蒸氣的排出或聯(lián)苯的泄漏，需要及時(shí)對紡絲箱添加聯(lián)苯.添加聯(lián)苯時(shí)，首先要停止紡絲，使紡絲箱降溫到257 ℃，更換4組紡絲組件并添加聯(lián)苯后，使紡絲箱升溫到330 ℃，再繼續(xù)進(jìn)行紡絲.

紡絲箱內(nèi)可容納70 L液體聯(lián)苯，液態(tài)聯(lián)苯通過電加熱器加熱，產(chǎn)生氣態(tài)聯(lián)苯.高溫聯(lián)苯蒸氣一邊對紡絲箱內(nèi)分支管道熔融物料進(jìn)行加熱，一邊通過紡絲箱上部聯(lián)苯分支管路進(jìn)入紡絲箱相連熔融夾套管內(nèi)，經(jīng)過二通閥沿聯(lián)苯循環(huán)線路，聯(lián)苯蒸氣冷凝回流紡絲箱.聯(lián)苯蒸氣高溫蒸發(fā)和降溫冷凝過程循環(huán)進(jìn)行，確保紡絲箱蒸氣壓力恒定、紡絲箱及物料擠出溫度恒定.

1.1 紡絲箱添加聯(lián)苯的原因

紡絲箱聯(lián)苯減少的原因有以下兩方面：①紡絲箱在降溫過程中有水蒸氣冷凝，只有經(jīng)過多次排氣才能排出水蒸氣，保證聯(lián)苯蒸氣循環(huán)暢通.同時(shí)，在紡絲箱的高溫環(huán)境中，聯(lián)苯混合物也會(huì)產(chǎn)生部分劣化氣體，該劣化氣體不會(huì)冷凝，所以妨礙聯(lián)苯蒸氣的正常循環(huán).②在紡絲過程中，法蘭盤處聯(lián)苯泄漏、防爆片破裂也是主要原因.這些都會(huì)使紡絲箱聯(lián)苯量減少、聯(lián)苯蒸氣壓力下降、循環(huán)蒸氣溫度降低，這都會(huì)導(dǎo)致物料的流動(dòng)性降低、纖維的可紡性及纖度受影響，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致紡絲箱出料不均或不出料，甚至導(dǎo)致加熱器損壞.當(dāng)紡絲過程中確定紡絲箱內(nèi)聯(lián)苯量減少時(shí)，應(yīng)及時(shí)添加聯(lián)苯以保證紡絲的正常進(jìn)行.

1.2 紡絲箱添加聯(lián)苯方法

給紡絲箱添加聯(lián)苯，首先要將紡絲箱加熱器關(guān)閉，對紡絲箱進(jìn)行降溫，降溫期間所紡的絲質(zhì)量不符合工藝要求要按廢絲處理.當(dāng)紡絲箱溫度降低到257 ℃、聯(lián)苯蒸氣壓力降到0時(shí)，卸下安全閥，從連接安全閥的法蘭處添加約10 L的聯(lián)苯并對安全閥的防爆片進(jìn)行檢查，如破裂應(yīng)及時(shí)更換，然后裝好安全閥，開始升溫.當(dāng)紡絲箱的溫度由257 ℃升到320 ℃時(shí),開始紡正常絲.

1.3 紡絲箱添加聯(lián)苯存在的問題

在紡絲箱添加聯(lián)苯的過程中，降溫需要2.5 h，添加聯(lián)苯需要10 min，升溫需要2 h左右.在整個(gè)聯(lián)苯添加過程中，約產(chǎn)生廢絲300 kg.廢絲的排放時(shí)間長，浪費(fèi)大，齒輪泵易損壞.

2 紡絲箱聯(lián)苯添加設(shè)備系統(tǒng)的分析與改造

2.1 紡絲箱聯(lián)苯添加設(shè)備系統(tǒng)的分析

現(xiàn)場使用的齒輪泵一般有兩種型號(hào)，分別是10 cc/r和15 cc/r，以15 cc/r泵為主.10 cc/r泵是進(jìn)口泵，15 cc/r泵是國產(chǎn)泵.紡絲箱添加聯(lián)苯時(shí)，要不紡廢絲，就需要關(guān)閉齒輪泵.由于整個(gè)添聯(lián)苯的過程需要約4 h，國產(chǎn)齒輪泵在長時(shí)間停止運(yùn)轉(zhuǎn)后重新啟動(dòng)時(shí)易出現(xiàn)泵軸折斷、泵卡死等現(xiàn)象，有時(shí)還出現(xiàn)紡絲箱出料不均或不出料的現(xiàn)象，所以紡絲箱添聯(lián)苯時(shí)不能關(guān)閉齒輪泵，只能排放廢絲.

找出紡絲箱添聯(lián)苯時(shí)造成不出料和泵卡死的原因是問題的關(guān)鍵.通過對紡絲箱的結(jié)構(gòu)分析可知，紡絲箱采用聯(lián)苯熱蒸氣加熱箱體內(nèi)的物料分配管和箱體上部的支管的方式進(jìn)行加熱.當(dāng)紡絲箱補(bǔ)加聯(lián)苯時(shí)，需要把紡絲箱的溫度降到257 ℃以下，而聚合物的熔點(diǎn)為265 ℃，此時(shí)將導(dǎo)致管路中的物料凝固.紡絲箱補(bǔ)加聯(lián)苯后，溫度恢復(fù)正常.由于箱體上部物料管上法蘭及齒輪泵依靠傳熱獲得熱量，不是直接被聯(lián)苯加熱，所以這兩個(gè)部位的溫度相對較低，該處聚合物的黏度較高，是造成紡絲箱不出料和泵卡死的主要原因.紡絲箱設(shè)備系統(tǒng)示意圖見圖1.

圖1 紡絲箱設(shè)備系統(tǒng)示意圖Fig.1 Set system on spinning box of Nylon 66

2.2 紡絲箱聯(lián)苯添加設(shè)備系統(tǒng)的改進(jìn)

通過以上分析，要使紡絲箱添加聯(lián)苯后避免出現(xiàn)不出料和泵卡死的情況，必須保證箱體上部物料管上的法蘭及齒輪泵的溫度正常，可采取如下改造措施：

(1)在紡絲箱上部物料管上法蘭部位安裝帶式加熱器.在紡絲箱添加聯(lián)苯時(shí)，通過增加的帶式加熱器來提高法蘭部位的溫度，從而降低該部位的熔體黏度、改善物料的流動(dòng)性，以防紡絲箱不出料的現(xiàn)象發(fā)生.

(2)關(guān)閉二通閥.紡絲箱上部管路上安裝有二通閥，在紡絲箱補(bǔ)加聯(lián)苯時(shí)，把二通閥關(guān)閉，阻止物料向下排放，可以把物料節(jié)省下來，然后將泵內(nèi)的殘留物排干凈以減輕物料對泵的阻力，這樣既可以不排放廢絲又避免了齒輪泵重新啟動(dòng)時(shí)的損壞.

3 紡絲箱聯(lián)苯添加設(shè)備系統(tǒng)改造后的聯(lián)苯添加過程

降溫：320 ℃時(shí)關(guān)閉紡絲箱的二通閥，拆卸組件排除泵內(nèi)殘余的少許物料后，關(guān)停齒輪泵，當(dāng)溫度降到257 ℃以下時(shí)開始添加約10 L的聯(lián)苯.

升溫：聯(lián)苯添加完后開始升溫，同時(shí)使用帶式加熱器，等紡絲箱溫度升到320 ℃時(shí)開始盤泵，然后啟動(dòng)齒輪泵，打開二通閥排料，物料排干凈(需排放約10 min)后，上組件紡絲，停止使用帶式加熱器.

在整個(gè)補(bǔ)加聯(lián)苯的過程中，由于關(guān)閉了二通閥、不排放廢絲，所以節(jié)約了大量物料.紡絲箱聯(lián)苯添加設(shè)備系統(tǒng)改造前后的狀況對比見表1.

表1 設(shè)備系統(tǒng)改造前后的狀況對比Tab.1 Contrast table on transforming of set system on spinning box

4 結(jié)論

采用關(guān)閉紡絲箱二通閥、增加帶式加熱器、排空齒輪泵內(nèi)殘留物料等措施進(jìn)行紡絲聯(lián)苯的添加，有效地杜絕了泵卡死和紡絲箱不出料的現(xiàn)象，節(jié)約了鹽耗并降低了生產(chǎn)成本，每年可以節(jié)約資金10萬元左右，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著.

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