C I M4 6 0型造粒機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的原因分析及解決方法

馬進(jìn)軍

（神華包頭煤化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古包頭 014010）

C I M4 6 0型造粒機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的原因分析及解決方法

馬進(jìn)軍

（神華包頭煤化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古包頭 014010）

CIM460型造粒機(jī)組是神華包頭煤化工分公司30萬t/a聚乙烯裝置后續(xù)樹脂處理機(jī)組，該機(jī)組引進(jìn)日本制鋼的成套設(shè)備，是裝置后續(xù)工序的關(guān)鍵設(shè)備。對(duì)影響CIM460造粒機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的原因進(jìn)行分析，對(duì)故障處理方法進(jìn)行探討和總結(jié)，從工藝處理和設(shè)備維護(hù)兩方面提出有效的解決方案。

造粒機(jī)組；運(yùn)行故障；分析處理

1 現(xiàn)狀分析

聚乙烯裝置后續(xù)工序的關(guān)鍵設(shè)備造粒機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定，運(yùn)行周期短，機(jī)組的頻繁停車，嚴(yán)重影響裝置的穩(wěn)定生產(chǎn)，同時(shí)也對(duì)大型設(shè)備的損害程度加大，我們對(duì)機(jī)組不穩(wěn)定運(yùn)行進(jìn)行攻關(guān)，找出停車原因，進(jìn)一步分析原因發(fā)生的根源，制定相應(yīng)措施，優(yōu)化開車方案，力爭(zhēng)造粒機(jī)組長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

2 工藝流程與設(shè)備簡(jiǎn)介

2.1 工藝流程簡(jiǎn)介

造粒系統(tǒng)主要由加料器來的原料和化學(xué)添加劑進(jìn)入連續(xù)混煉機(jī)。兩個(gè)反向轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿高速轉(zhuǎn)動(dòng)，使粉料和添加劑熔化混合。熔融的聚合物經(jīng)齒輪泵增壓通過換篩器除去雜質(zhì)，然后聚合物被水下切粒機(jī)連續(xù)不斷地切成小顆粒，小顆粒送至干燥器，干燥后即為成品。

造粒系統(tǒng)的主要組成部分如下：

——連續(xù)型混煉機(jī)

——齒輪泵

——篩網(wǎng)更換器

——切粒機(jī)

——潤(rùn)滑油單元

——液壓油單元

——BCW單元

——熱油單元

——混煉機(jī)料斗

——蒸汽閥站

——PCW系統(tǒng)：PCW泵、PCW冷卻器、PCW水槽、帶脫塊器的顆粒干燥器、振動(dòng)篩、排風(fēng)機(jī)

2.2 主要設(shè)備簡(jiǎn)介

2.2.1 連續(xù)型混煉機(jī)

CIM460連續(xù)型混煉機(jī)是由兩個(gè)混煉部分、兩個(gè)高速旋轉(zhuǎn)螺桿的混煉機(jī)。主混煉部分有一個(gè)三通形交叉部。兩個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的螺桿使物料高效徹底的混煉，CIM460連續(xù)型混煉機(jī)是一個(gè)專門的高速混煉器，兩個(gè)螺桿兩端固定，能夠高速平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，由于兩端固定，螺桿與筒體不會(huì)接觸，因此，即使混煉機(jī)在沒有聚合物空轉(zhuǎn)時(shí)，螺桿也不會(huì)產(chǎn)生磨損。連續(xù)型混煉機(jī)分五部分：①加料部；②混煉部；③閘口部；④排空部；⑤熔融傳送部。

2.2.2 齒輪泵

齒輪泵在輸送熔融樹脂去換篩器和模板及切刀的過程中起著重要作用。兩個(gè)齒輪相對(duì)旋轉(zhuǎn)，迫使熔融的樹脂從外部空腔擠進(jìn)篩網(wǎng)，齒輪泵比螺桿擠壓更優(yōu)越，能夠定量控制，用齒輪泵組合能生產(chǎn)多種高質(zhì)量的產(chǎn)品。

2.2.3 換篩器

換篩器由滑盤、連桿、機(jī)身、液壓氣缸、篩網(wǎng)組成。液壓氣缸推動(dòng)滑盤滑動(dòng)，碾碎熔融物。在液壓氣缸的推動(dòng)下，滑盤從一側(cè)迅速轉(zhuǎn)到另一側(cè)，篩網(wǎng)復(fù)位。

2.2.4 切粒機(jī)

切粒機(jī)是一個(gè)自動(dòng)加壓進(jìn)刀系統(tǒng)，切刀自動(dòng)地加壓在模板上，在適宜的壓力下切粒，提高切粒質(zhì)量。切刀的加壓系統(tǒng)采用軸向固定，這樣能增加切刀的使用壽命。軸向固定機(jī)構(gòu)維持在所帶壓力下切刀與模板間的間隙，應(yīng)用軸向固定機(jī)構(gòu)，對(duì)模板進(jìn)刀時(shí)可使切刀的磨損減小到最小。在切刀與模板間的距離用一個(gè)快速液壓缸控制。

3 造粒機(jī)組常見主要故障

①潤(rùn)滑油壓力低，造粒機(jī)組聯(lián)鎖停車；②切粒機(jī)鎖緊壓力低，造粒機(jī)組聯(lián)鎖停車；③顆粒水流量低，造粒機(jī)組停車；④切粒機(jī)切刀質(zhì)量不好，機(jī)組停車；⑤振動(dòng)篩堵塞，機(jī)組停車。

4 造粒機(jī)組常見主要故障原因分析與解決方法

4.1 潤(rùn)滑油壓力低，造粒機(jī)組聯(lián)鎖停車

潤(rùn)滑油系統(tǒng)是有效供給主減速箱、擠壓機(jī)軸承箱、齒輪泵減速箱潤(rùn)滑油，混煉機(jī)及混煉機(jī)齒輪減速器內(nèi)的潤(rùn)滑油以自然回流的方式流回油箱，熔融泵齒輪減速器的潤(rùn)滑油依靠油泵實(shí)現(xiàn)回流。潤(rùn)滑油壓力設(shè)定值如下：L：2.0kg/cm2或更低（報(bào)警）；LL：1.0kg/cm2或更低（主電機(jī)：停車）；安全閥設(shè)定值：7kg/cm2。

原因分析：造粒機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后，潤(rùn)滑油壓力低，機(jī)組連鎖停車。通過對(duì)潤(rùn)滑油箱檢查，發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑油中有熔融樹脂及絲狀物，這些熔融樹脂及絲狀物堵塞潤(rùn)滑油過濾器。經(jīng)過分析檢查，發(fā)現(xiàn)混煉機(jī)水端軸封漏料，通過油封逐漸被擠入軸承箱，潤(rùn)滑油將擠入的物料帶入潤(rùn)滑油油箱，從而堵塞潤(rùn)滑油過濾器。

解決方法：找出了堵塞原因，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)及工藝實(shí)際情況，將水端冷卻水關(guān)閉，進(jìn)行絕熱操作，漏料現(xiàn)象大大減少，同時(shí)，拆下軸封與軸承箱間的空腔兩側(cè)擋板，漏出的物料容易發(fā)現(xiàn)并能及時(shí)清理，物料進(jìn)不到軸承箱，潤(rùn)滑油過濾器不再堵塞，解決了因潤(rùn)滑油壓力低而導(dǎo)致的造粒機(jī)組的非計(jì)劃停車。

為了保證機(jī)組設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行正確的控制是必須的。盡量要實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑油的安全控制，潤(rùn)滑油壓力低的原因，考慮以下因素：①潤(rùn)滑油箱內(nèi)油量不足：當(dāng)潤(rùn)滑油油位低于設(shè)定油位時(shí)要補(bǔ)充潤(rùn)滑油使油位達(dá)到規(guī)定值。②潤(rùn)滑油管線過濾器堵塞：清理油管線過濾器。③吸入過濾器堵塞：清理吸入過濾器。④潤(rùn)滑油冷卻器堵塞：清理冷卻器。⑤潤(rùn)滑油泵損壞：檢查泵，并對(duì)泵進(jìn)行檢修。

4.2 切粒機(jī)水室鎖緊壓力低，造粒機(jī)組聯(lián)鎖停車

切粒機(jī)水室鎖緊通過夾緊環(huán)（由氣缸驅(qū)動(dòng)）和夾緊液壓缸來實(shí)現(xiàn)水室鎖緊。

夾緊液壓缸由從低壓油轉(zhuǎn)換來的液壓油驅(qū)動(dòng)，其通過安裝在切粒機(jī)上的空氣-液壓增壓器系統(tǒng)來轉(zhuǎn)換增壓。

原因分析：切粒機(jī)水室鎖緊壓力正常運(yùn)行時(shí)為24～27MPa，低報(bào)為23MPa，聯(lián)鎖停車為19MPa，機(jī)組運(yùn)行過程中，切粒機(jī)水室鎖緊壓力出現(xiàn)頻繁低報(bào)的現(xiàn)象，機(jī)組聯(lián)鎖停車多次，開車時(shí)對(duì)各排氣點(diǎn)進(jìn)行了排氣，對(duì)油管線接頭進(jìn)行緊固，無漏油現(xiàn)象?？諝?液壓變換器油位正常，風(fēng)壓為0.3～0.4MPa。液壓油系統(tǒng)油壓維持在15.2～18MPa。開車一段時(shí)間后，油壓瞬間降低，經(jīng)檢查最終發(fā)現(xiàn)液壓油系統(tǒng)單向閥裝在電磁閥下游，按正常情況單向閥裝在電磁閥上游。

解決方法：原因確認(rèn)后，將單向閥裝在電磁閥上游，機(jī)組運(yùn)行正常。

同時(shí)切粒機(jī)水室鎖緊壓力波動(dòng)時(shí)，從以下幾方面進(jìn)行檢查：① 檢查液壓油系統(tǒng)油壓：此壓力通過泄壓閥的作用應(yīng)維持在15.5～19.5MPa。如果鎖緊壓力降低與系統(tǒng)油壓所示壓力降低一致，就應(yīng)該檢查泄壓閥或油泵。②液壓油管線排氣：從水室頂部排氣孔將空氣排出。③檢查氣液分離器油位：檢查分離器油位，油位應(yīng)大于3/4。向分離器內(nèi)供油時(shí)必須保證分離器內(nèi)空氣壓力已經(jīng)降為0。如果分離器是空的，箱內(nèi)聚積的空氣勢(shì)必會(huì)對(duì)油造成污染，所以在充油之后一定要排氣。④檢查管線連接處有無油泄漏。⑤確認(rèn)油箱內(nèi)空氣壓力為0.1MPa。經(jīng)過以上幾方面的檢查，確認(rèn)都無問題之后，如果油壓還波動(dòng)，就要檢查原始?jí)毫Γㄔ鰤浩髑皦毫Γ?。在軟管連接處安裝一塊壓力表，定期檢查壓力表壓力，其值應(yīng)保持在14MPa。如果此壓力波動(dòng)，且鎖緊壓力降低與其一致，就要檢查系統(tǒng)的壓力控制閥。

4.3 顆粒水流量低，造粒機(jī)組停車

原因分析：機(jī)組開車初期，顆粒水系統(tǒng)運(yùn)行周期為7～12d，主要原因是顆粒水流量低，迫使機(jī)組停車。通過對(duì)顆粒水系統(tǒng)的流程分析，顆粒水流量低的原因是由顆粒水過濾器堵塞、板式換熱器堵塞、離心干燥器漏料、顆粒中的碎屑多引起的。

解決方法：①在停車過程中，打開顆粒水過濾器，過濾器濾網(wǎng)沾滿了細(xì)小物料及添加劑的黏性物質(zhì)，及時(shí)清理濾網(wǎng)、顆粒水箱，過濾器堵塞明顯減少。②板式換熱器的堵塞，也是影響顆粒水流量低的主要原因。板式換熱器堵塞時(shí)，主要是打開換熱器進(jìn)行清理，通過運(yùn)行時(shí)間分析，換熱器運(yùn)行2～3個(gè)月后，需要徹底清理。③離心干燥器漏料，加快了顆粒過濾器的堵塞。離心干燥器在清理網(wǎng)子后，網(wǎng)子安裝不正確，粒子容易漏出。因此，在安裝網(wǎng)子時(shí)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，確保粒子不漏出。

通過以上三種措施的實(shí)施，顆粒水流量正常能維持2～3個(gè)月，解決了顆粒水流量低，造粒機(jī)組停車的原因。

4.4 切粒機(jī)切粒質(zhì)量差，機(jī)組停車

切粒機(jī)是由75kW的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)通過齒輪聯(lián)軸器直接聯(lián)接到切刀軸上，切刀軸轉(zhuǎn)速可在250～800r/min范圍內(nèi)調(diào)整。切刀盤裝有22把切刀，當(dāng)熔融樹脂通過模板擠入到水室的熱水中（水溫控制在55～65℃），即被旋轉(zhuǎn)的切刀切成小顆粒，立即被顆粒循環(huán)水冷卻固化，然后由顆粒水送到干燥器。因此顆粒的形狀與切粒機(jī)的正常運(yùn)行有著密切關(guān)系，而切刀軸的向前和向后移動(dòng)通過安裝在驅(qū)動(dòng)腔兩側(cè)的液壓缸來實(shí)現(xiàn)，切刀軸移動(dòng)的總行程為30mm，其壓力通過空氣-液壓油單元從氣壓轉(zhuǎn)換而來。

4.4.1 切刀問題

原因分析：切粒機(jī)使用設(shè)備廠家提供的鈦合金切刀，磨刀后切刀中間靠外部位與模板不接觸（約25～30mm），開車后切出長(zhǎng)條料及大塊料。經(jīng)分析，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是切刀進(jìn)刀壓力與退刀壓力不匹配，易發(fā)生“墊刀”及不合格?，F(xiàn)象。

解決方法：通過對(duì)切刀的使用情況進(jìn)行分析，多次調(diào)整刀軸前進(jìn)、后退壓力參數(shù)，切粒機(jī)切粒正常，最終確認(rèn)進(jìn)刀壓力在0.35～0.46MPa，退刀壓力為0.05MPa，切長(zhǎng)條料的現(xiàn)象不再發(fā)生，解決了因切粒機(jī)切刀切粒不好停車的問題。

因?yàn)榈遁S前進(jìn)及后退壓力的設(shè)定，對(duì)粒子形狀和切刀壽命有很大影響。刀軸前進(jìn)及后退的最佳設(shè)定壓力隨切粒機(jī)轉(zhuǎn)速、切刀數(shù)量、PCW壓力等操作狀況而變化，過大的壓力會(huì)導(dǎo)致切刀和模板壽命降低；而過低的壓力會(huì)導(dǎo)致如帶尾巴等不佳的粒形。

4.4.2 模板問題

原因分析：模板使用一段時(shí)間后，壓力脈動(dòng)、內(nèi)應(yīng)力、聯(lián)接螺栓作用，導(dǎo)致嚙合面的局部塑性變形，這些變形通常擴(kuò)散到模板上；另外，模孔與化學(xué)物質(zhì)接觸，經(jīng)過熱水的汽蝕，一些?？字車统霈F(xiàn)一定程度的硬質(zhì)合金表面腐蝕，這樣模板平面度達(dá)不到要求，擠出的料變形，切出的顆粒形狀不規(guī)則，產(chǎn)品中碎屑較多，影響粒子質(zhì)量。

解決方法：考慮到模板價(jià)格昂貴，更換模板費(fèi)用較高，根據(jù)模板的使用情況，在定期檢查時(shí)，用500mm的直尺檢驗(yàn)?zāi)０宓钠矫娑?，發(fā)現(xiàn)模板的使用達(dá)不到產(chǎn)品質(zhì)量要求時(shí)，將模板拆下，對(duì)模板硬質(zhì)合金表面進(jìn)行研磨，磨去厚度為0.2～0.5mm厚硬質(zhì)合金，研磨密封面直到其表面顯現(xiàn)出一個(gè)連續(xù)的研磨輪廓，而且模板的平面度控制在0.02mm以內(nèi)，粗糙度控制在Rz6.3，這樣模板繼續(xù)使用，切出的顆粒形狀規(guī)則，碎屑減少，粒子質(zhì)量大大改善。

4.5 振動(dòng)篩堵塞，機(jī)組停車

原因分析：進(jìn)入震動(dòng)篩的粉料塊料較多，再加上震動(dòng)篩振幅偏小，物料頻繁積聚在震動(dòng)篩，操作人員清理震動(dòng)篩時(shí)，進(jìn)入機(jī)組的物料突然增多，主電機(jī)功率急劇上升，造粒機(jī)組停車。解決方法：①增加震動(dòng)篩振幅，振幅由原來的70%調(diào)整到85%，使震動(dòng)篩震動(dòng)增大，減小物料在震動(dòng)篩停留的時(shí)間。②增大震動(dòng)篩篩網(wǎng)的目數(shù)，在工藝條件允許的情況下，將篩網(wǎng)孔由原來10mm×10mm改為15mm×15mm，下來的物料順利通過篩網(wǎng)。③減少上游物料中的塊料。塊料的減少，取決于反應(yīng)系統(tǒng)的反應(yīng)狀況，反應(yīng)單元逐步調(diào)整反應(yīng)參數(shù)、提高催化劑活性等問題，塊料逐漸減少。

通過以上行之有效的措施，徹底解決了振動(dòng)篩堵塞問題，大大減少了造粒機(jī)組停車的次數(shù)。

4.6 主減速箱驅(qū)動(dòng)端油封漏油

原因分析：機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)主減速箱驅(qū)動(dòng)端油封漏油，起初漏油不明顯，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，油封漏油嚴(yán)重，機(jī)組不得不停下來更換油封。更換該油封，需要拆卸主電機(jī)與減速箱間的聯(lián)軸器，拆卸過程難度非常大，需要將9 200kW的主電機(jī)移開，檢修時(shí)間需要48h之多，整個(gè)裝置需要停工。

解決方法：通過對(duì)機(jī)組運(yùn)行狀況的分析，針對(duì)主減速箱驅(qū)動(dòng)端油封的研究，將原來的標(biāo)準(zhǔn)骨架油封進(jìn)行改型，采用開口式無骨架油封，其優(yōu)點(diǎn)是不用拆聯(lián)軸器、不用移動(dòng)主電機(jī)就可以完成油封的更換，更換時(shí)間僅僅用0.5h，大大節(jié)約檢修時(shí)間。開口無骨架油封的使用，解決了油封漏油問題，大大提高了機(jī)組運(yùn)行周期。

5 結(jié)論

通過對(duì)CIM460型造粒機(jī)組出現(xiàn)的主要故障進(jìn)行分析，找出了影響CIM460型造粒機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的主要原因，總結(jié)出解決故障的方法，使機(jī)組運(yùn)行周期大幅提高，機(jī)組運(yùn)行周期達(dá)到預(yù)定目標(biāo)，為裝置穩(wěn)定運(yùn)行打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

由于造粒系統(tǒng)設(shè)備多，專業(yè)性強(qiáng)，設(shè)備出現(xiàn)故障的因素較復(fù)雜，因此對(duì)問題的分析還欠深刻，解決問題的方法和改進(jìn)措施還不夠完善，需要在今后的生產(chǎn)過程中作進(jìn)一步的探索，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，爭(zhēng)取找到更好地處理設(shè)備故障的方法和途徑，保證造粒機(jī)組長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

[1] 黃元昌.多軸混煉機(jī)[J].橡塑機(jī)械時(shí)代，2012：16-17.

C a u s e A n a l y s i s a n d S o l u t i o n o f S t a b l e O p e r a t i o n o f C I M4 6 0 G r a n u l a t o r

Ma Jin-jun

The CIM460 granulating unit is a follow-up resin processing unit of 300，000 tons polyethylene unit of Shenhua Baotou Coal Chemical Industry Co.，Ltd.，which is a key equipment for the subsequent process of Japanese steel.The purpose of this paper is to analyze the causes of the stable operation of CIM460 granulator，and to discuss and summarize the fault handling methods，and propose effective solutions from both process and equipment maintenance.

granulation unit；operation failure；analysis and processing

TQ050.7

B

1003-6490（2017）08-0104-02

2017-06-01

馬進(jìn)軍（1968—），男，山東淄博人，工程師，主要從事設(shè)備管理工作。