大型水下切粒機(jī)水室裝置改造

劉鑫傳

（大連橡膠塑料機(jī)械股份有限公司，遼寧　大連　116039）

大型水下切粒機(jī)水室裝置改造

劉鑫傳

（大連橡膠塑料機(jī)械股份有限公司，遼寧大連116039）

介紹了對(duì)國(guó)外大型水下切粒機(jī)水室裝置進(jìn)行改造的全過程，通過對(duì)水室裝置的成功改造解決了長(zhǎng)期困擾用戶的難題，增加了經(jīng)濟(jì)效益，達(dá)到了改造的目的。

大型同向雙螺桿混煉擠壓造粒機(jī)組；大型水下切粒機(jī)；水室；水室鎖緊環(huán)裝置

聚丙烯是石化行業(yè)的核心產(chǎn)品，擠出造粒是聚丙烯生產(chǎn)流程中最基本也是最重要的環(huán)節(jié)之一，大型同向雙螺桿混煉擠壓造粒機(jī)組是大型聚丙烯裝置后處理的關(guān)鍵設(shè)備，其中大型水下切粒機(jī)裝置是大型同向雙螺桿混煉擠壓造粒機(jī)組的最重要配套設(shè)備之一，其運(yùn)行狀況對(duì)最終成品粒子質(zhì)量影響非常大。

某石化公司塑料廠多年前引進(jìn)德國(guó)CWP公司ZSK300大型同向雙螺桿混煉擠壓造粒機(jī)組，機(jī)組的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為10萬t/a PP。機(jī)組在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)成品粒子“粘連”現(xiàn)象，生產(chǎn)MFR指數(shù)較低的牌號(hào)產(chǎn)品時(shí)尤其嚴(yán)重，對(duì)成品粒子質(zhì)量造成了一定影響，影響了公司經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)因該機(jī)組的引進(jìn)時(shí)間較早，ZSK300同向雙螺桿混煉擠壓造粒機(jī)組配套使用的大型水下切粒機(jī)自動(dòng)化程度較低，機(jī)組的每次開車都需要2~3人協(xié)同操作，占用了較多的現(xiàn)場(chǎng)操作人員，增加了操作人員的勞動(dòng)負(fù)荷，同時(shí)在操作時(shí)也很容易出現(xiàn)操作失誤從而導(dǎo)致機(jī)組的開車成功率降低。

基于以上原因該公司決定對(duì)機(jī)組進(jìn)行局部改造。通過與用戶的細(xì)致溝通及對(duì)機(jī)組運(yùn)行情況考察、分析，筆者決定對(duì)機(jī)組配套的大型水下切粒機(jī)的水室裝置進(jìn)行改造，以期徹底解決機(jī)組現(xiàn)存的問題。

1　原因分析

1.1成品粒子“粘連”現(xiàn)象

通過與用戶的細(xì)致溝通及現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該機(jī)組的實(shí)地檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)該機(jī)組水下切粒機(jī)的水室設(shè)計(jì)存在一定的缺陷，是導(dǎo)致成品粒子“粘連”的主要原因。

經(jīng)測(cè)繪計(jì)算，發(fā)現(xiàn)該水室的內(nèi)部容積過大，水室內(nèi)部的粒子容積率過低。水室的進(jìn)水方式為水室底部豎直進(jìn)水，該種進(jìn)水方式會(huì)使水流在水室內(nèi)兩側(cè)形成“渦流”區(qū)域，導(dǎo)致部分粒子被困在此區(qū)域不能及時(shí)被輸送出水室，PCW工藝水的輸送能力降低，很容易造成粒子的“粘連”現(xiàn)象。而且水室的封閉面錐面面積較小，不利于PCW工藝水的流動(dòng)。

水室的鎖緊方式是手動(dòng)機(jī)械鎖緊，在鎖緊操作時(shí)需要兩個(gè)操作工人同時(shí)操作，很難保證四個(gè)鎖緊桿同時(shí)鎖緊且鎖緊力度一致，容易造成水室與模板的貼合不完全，切刀表面與模板造粒帶表面貼合不均勻，也會(huì)導(dǎo)致成品粒子“粘連”。

替換

1.2機(jī)組開車占用較多操作人員且容易出現(xiàn)開車失敗

該機(jī)組配套的水下切粒機(jī)前進(jìn)方式為手動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪、齒條前進(jìn)，水室的鎖緊為四點(diǎn)手動(dòng)鎖緊。機(jī)組開車時(shí)需要操作人員先驅(qū)動(dòng)齒輪、齒條將切粒機(jī)移動(dòng)至與模板貼合處，然后兩名操作人員同時(shí)手動(dòng)鎖緊水室。

對(duì)于大型同向雙螺桿擠壓造粒機(jī)組開車成功影響最大的因素就是“水、刀、料” 的三同時(shí)配合。就是PCW工藝水到達(dá)水室的時(shí)間，切粒機(jī)切刀進(jìn)刀、轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間，擠出機(jī)物料從模板擠出的時(shí)間的同時(shí)配合。因該水下切粒機(jī)的水室鎖緊為手動(dòng)鎖緊，不能保證水室的鎖緊效果及鎖緊時(shí)間，造成開車的不確定性因素增多，可能導(dǎo)致最終開車失敗。

因水室的鎖緊為四點(diǎn)鎖緊，為保證同時(shí)鎖緊水室且縮短水室鎖緊時(shí)間，防止模板流出過多物料造成“墊刀”、“纏刀”現(xiàn)象，最少需要兩名操作人員同時(shí)配合操作。見圖1。

圖1　機(jī)組原配套水室裝置

2　改造內(nèi)容

2.1水室本體及水室支撐

針對(duì)原切粒機(jī)水室的設(shè)計(jì)缺陷，在不改變?cè)瓩C(jī)組連接尺寸的情況下對(duì)切粒機(jī)的水室進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，優(yōu)化了水室結(jié)構(gòu)，將水室鎖緊桿改為液壓缸驅(qū)動(dòng)鎖緊，實(shí)現(xiàn)了水室鎖緊、打開自動(dòng)化操作。

2.1.1水室本體

改造后的水室材質(zhì)選用ZG0Cr18Ni9,防腐性能優(yōu)良。水室的進(jìn)水口改為切向進(jìn)水方式。切向進(jìn)水方式能夠提高PCW工藝水在水室內(nèi)的流動(dòng)性，極大的避免物料在水室內(nèi)部集聚，環(huán)狀的水流對(duì)切粒效果也有極大提高。對(duì)于切向進(jìn)水方式，筆者曾進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)（見圖2、圖3）,此種進(jìn)水方式也在近年國(guó)內(nèi)外出廠的大型切粒機(jī)中廣泛應(yīng)用，使用效果明顯優(yōu)于機(jī)組現(xiàn)有的下部垂直進(jìn)水方式。

圖2　水室內(nèi)速度矢量圖

圖3　水室內(nèi)渦量圖

對(duì)水室內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重新優(yōu)化設(shè)計(jì)（見圖4），在保證水室與模板接口尺寸不變的前提下減小了水室的內(nèi)部容積，將水室內(nèi)部的粒子容積率控制在理想的水平。同時(shí)將水室封閉面設(shè)計(jì)為“山坡狀”（見圖5），改善了PCW工藝水在水室內(nèi)部的流動(dòng)性。

2.1.2水室支撐

原機(jī)組水室下部沒有彈性支撐，改造后將水室的底部支撐改為雙彈簧支撐，通過彈簧可以吸收切粒機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)。彈簧支撐的高度可以上下調(diào)節(jié)，方便了切粒機(jī)的安裝找正，也極大的方便了設(shè)備的后期檢維修工作。

2.2水室鎖緊裝置

2.2.1水室鎖緊油缸裝置

圖4　水室

圖5　水室剖面

水室的四個(gè)鎖緊桿由手動(dòng)鎖緊改為鎖緊油缸鎖緊，水室鎖緊油缸由氣液轉(zhuǎn)化系統(tǒng)（見圖6）提供動(dòng)力。氣液轉(zhuǎn)化系統(tǒng)能夠提供穩(wěn)定的動(dòng)力，通過自動(dòng)控制完成水室的鎖緊、打開動(dòng)作，能夠確保油缸的動(dòng)作同步。同時(shí)通過對(duì)系統(tǒng)的設(shè)置能夠避免在斷電、斷氣情況下出現(xiàn)水室鎖緊打開的情況。

圖6　水室鎖緊氣液轉(zhuǎn)換系統(tǒng)原理圖

2.2.2水室鎖緊環(huán)裝置

在原機(jī)組機(jī)頭體側(cè)增加了水室鎖緊環(huán)裝置（見圖7），該裝置由兩個(gè)擺動(dòng)氣缸驅(qū)動(dòng)，在四個(gè)導(dǎo)向螺釘?shù)亩ㄎ幌掳磮A周方向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過鎖緊環(huán)的大小孔切換與水室鎖緊油缸配合使用，實(shí)現(xiàn)水室裝置的自動(dòng)鎖緊、打開。當(dāng)切換到大孔時(shí)，解除水室鎖緊，切粒機(jī)可以向后脫開。當(dāng)切換到小孔時(shí)，水室鎖緊油缸拉緊，完成水室裝置的鎖緊。水室鎖緊環(huán)裝置設(shè)有兩個(gè)位置開關(guān)，當(dāng)鎖緊環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)不到位時(shí)會(huì)聯(lián)鎖停車。該水室鎖緊環(huán)裝置徹底擺脫了人工操作，自動(dòng)化程度高、可靠性高。

圖7　水室鎖緊環(huán)裝置

圖8　水室鎖緊環(huán)原理

3　改造后成果

改造的水室裝置實(shí)現(xiàn)了與機(jī)組原有設(shè)備的無縫對(duì)接（見圖9），改造后的水室裝置首先在不投料情況進(jìn)行了單動(dòng)調(diào)試，各零部件動(dòng)作、運(yùn)轉(zhuǎn)正常，各項(xiàng)數(shù)據(jù)正常。將改造后的零部件控制并入機(jī)組的整個(gè)控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組開車的自動(dòng)化操作。

圖9　改造后機(jī)組

在機(jī)組的投料試車過程中實(shí)現(xiàn)了一次自動(dòng)開車成功，通過對(duì)成品粒子的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)成品粒子“粘連”現(xiàn)象消除！后續(xù)進(jìn)行了多牌號(hào)的切換生產(chǎn)，都沒有出現(xiàn)成品粒子“粘連”現(xiàn)象，證明水室裝置的改造工作達(dá)到了用戶的改造要求，實(shí)現(xiàn)了改造初衷。

4　結(jié)論

通過本次對(duì)大型水下切粒機(jī)水室裝置的改造，達(dá)到了減少人工操作，機(jī)組實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制開車，徹底消除了成品粒子“粘連”現(xiàn)象的目的。為用戶節(jié)省了人力成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

通過本次改造也反映出，通過對(duì)現(xiàn)存老舊設(shè)備的局部針對(duì)性改造，在少量投資的情況下，能夠?yàn)槠髽I(yè)解決大型機(jī)組運(yùn)行中存在的問題，提高用戶設(shè)備的使用性能、運(yùn)行可靠性，提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

［1］ 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，1998.

［2］ J.E.希格列，C.R.米什克. 機(jī)械設(shè)計(jì)能通用手冊(cè)，1993.

［3］ 楊衛(wèi)民，楊高品，丁玉悔，等. 塑料擠出OZ新技術(shù)，2006.

［4］ 第一汽車制造廠設(shè)備修造分廠編寫組，機(jī)械工程材料手冊(cè)，1979.

Water chamber reformation of large underwater pelletizer

Water chamber reformation of large underwater pelletizer

Liu Xinchuan
(Dalian Rubber & Plastics Machinery Co., Ltd., Dalian 116039, Liaoning, China)

This paper introduces the whole process of reforming water chamber of exported large underwater pelletizer. The successful reformation solves the long plagued user problem, increases economic effi ciency, and achieves the goal.

large co-rotating twin-screw compounding extruding pelletizing unit; large underwater pelletizer; water chamber; water chamber locking ring device

TQ320.66

1009-797X(2015)12-0056-04

B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2015.12.011

（XS-04）

劉鑫傳（1981-），男，工程學(xué)士，工程師，現(xiàn)主要從事橡膠塑料機(jī)械的研發(fā)設(shè)計(jì)工作。

2015-02-28