關(guān)于縮聚粘度異常波動(dòng)現(xiàn)象分析與處理

劉曉華（宿遷市彩塑集團(tuán)有限公司，江蘇 宿遷223800）

1 概述

某企業(yè)是一家大型化纖企業(yè)，采用五釜流程熔體直紡連續(xù)生產(chǎn)裝置。它以“精對(duì)苯二甲酸(PTA)”和“乙二醇”為原料，加入催化劑、鈦粉、二甘醇、其它單體等作為輔料配制漿料，生產(chǎn)聚酯纖維和改性切片。從開(kāi)車(chē)運(yùn)行到現(xiàn)在，已穩(wěn)定運(yùn)行十多年時(shí)間，據(jù)描述這一年以來(lái)，在其他參數(shù)不變的情況下，真空，粘度，電流有明顯無(wú)規(guī)律波動(dòng)，通過(guò)不斷溝通交流、跟蹤排查，并對(duì)數(shù)據(jù)整理分析，找出問(wèn)題并提出處理建議。

2 原因分析

當(dāng)然，正常生產(chǎn)過(guò)程中導(dǎo)致粘度波動(dòng)的原因有很多,如：買(mǎi)進(jìn)原料質(zhì)量問(wèn)題；生產(chǎn)過(guò)程原輔料配比異常、回用EG中水含量變化、生產(chǎn)設(shè)備問(wèn)題、在線檢測(cè)儀器出現(xiàn)問(wèn)題等等。這些因素都有可能導(dǎo)致粘度及其它指標(biāo)異常情況出現(xiàn)，但不同因素導(dǎo)致的問(wèn)題會(huì)表現(xiàn)出不同現(xiàn)象、也會(huì)有不同的處理方法、恢復(fù)正常時(shí)間上也不一樣。需要根據(jù)生產(chǎn)線異常情況，仔細(xì)排查，然后制定操作方案合理的解決問(wèn)題。首先建議對(duì)原輔料化驗(yàn)分析、對(duì)各計(jì)量?jī)x表和機(jī)器設(shè)備排查，經(jīng)確認(rèn)這些都正常。然后根據(jù)同事反饋的情況做出如了下分析總結(jié)，提出建議解決了問(wèn)題。具體情況如下：

2.1 主要參數(shù)變化情況及分析

2.1.1 壓力

每次波動(dòng)時(shí)，縮聚釜壓力先波動(dòng)，每次壓力上下波動(dòng)在5Pa左右，同時(shí)電流波動(dòng)0.7A左右，約2分鐘后，粘度0.005dl/mg 左右，整個(gè)過(guò)程在5分鐘左右。確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)壓力表問(wèn)題，DCS測(cè)試無(wú)誤，響應(yīng)靈敏，推斷壓力波動(dòng)是因?yàn)橄到y(tǒng)存在漏氣點(diǎn)，釜內(nèi)負(fù)壓狀態(tài)、內(nèi)外壓差近0.2MPa，釜內(nèi)體積恒定，處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，氣漏入釜內(nèi)受熱膨脹，會(huì)使釜內(nèi)壓力波動(dòng)。而隨機(jī)波動(dòng)則是因?yàn)槁c(diǎn)因特殊情況不定時(shí)漏氣。

2.1.2 電流

縮聚釜是為了滿足生產(chǎn)需要而采用特殊的雙攪拌設(shè)計(jì)，分前后攪拌、前后電流。前端電流無(wú)變化，后端先減小后恢復(fù)。首先，基于這種現(xiàn)象可大致判斷出，漏點(diǎn)在反應(yīng)釜后段工序中。其次，因漏氣后端真空波動(dòng)，使攪拌盤(pán)掛料量下降，后攪拌負(fù)荷降低。其次，后端距離混合蒸汽出口近，漏氣后短時(shí)間真空波動(dòng)，使反應(yīng)釜內(nèi)混合氣體停留時(shí)間增加，真空恢復(fù)有滯后，會(huì)影響熔體的粘度。兩方面因素共同作用導(dǎo)致后端電流減小，然后隨真空恢復(fù)，電流恢復(fù)正常。

2.1.3 粘度

粘度波動(dòng)是因?yàn)檎婵詹▌?dòng)，真空度變小，使閥位回收，但釜內(nèi)整體壓力基本無(wú)變化，變化的地方是氣相管線入口測(cè)量點(diǎn)。所以閥回收后，釜內(nèi)真空度變大，所以釜內(nèi)粘度升高。據(jù)上面分析情況，出釜熔體粘度應(yīng)該變大，而實(shí)際出釜熔體泵出口壓力無(wú)明顯變化，因?yàn)槁鈱?dǎo)致熔體泵。

2.1.4 熔體泵出口壓力

在技術(shù)人員提供的記錄中，出釜熔體粘度應(yīng)該變大，而實(shí)際熔體泵出口壓力無(wú)明顯變化，多次記錄中，出口壓力出現(xiàn)過(guò)一次跳躍波動(dòng)。加上其他參數(shù)變化情況分析認(rèn)為，漏氣點(diǎn)可能在泵軸封這一塊，這可以很好地解釋泵壓力變化：1.壓力無(wú)明顯變化是因?yàn)檩S封漏氣導(dǎo)致泵吸料量不足，而粘度增大形成的壓力增大和因吸料不足導(dǎo)致的壓力減小相互抵消，所以泵出口壓力變化不明顯。2.壓力波動(dòng)是因?yàn)槎虝r(shí)間軸封漏氣量增大，氣進(jìn)入泵入口，氣體受熱膨脹體積成倍增長(zhǎng)，使泵入口管線供料不足，部分齒輪吸空沒(méi)有充滿物料，轉(zhuǎn)到出口時(shí)，當(dāng)進(jìn)入高壓側(cè)又會(huì)瞬時(shí)壓縮，出口物料迅速補(bǔ)充這部分空缺，產(chǎn)生脈沖震蕩，會(huì)使泵運(yùn)行不穩(wěn)定，引起出口壓力驟變。

3 跟蹤記錄的數(shù)據(jù)

一月份隨機(jī)七天記錄參數(shù)波動(dòng)均差如下：

真空壓力均差：6.25 Pa 電流均差：0.66 A 粘度均差：4.8 dl/mg

4 泵的結(jié)構(gòu)、工作原理及泵運(yùn)行情況

4.1 泵的結(jié)構(gòu)、工作原理

裝置使用的是島津熔體泵，主要由泵殼、主動(dòng)齒輪、從動(dòng)齒輪、滑動(dòng)軸承、前后端板、填料密封等組成。屬于正位移，流量與泵的轉(zhuǎn)速呈嚴(yán)格的正比關(guān)系。工作時(shí)依靠主、從動(dòng)輪的相互嚙合，使工作容積變化來(lái)輸送熔體。當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)熔體進(jìn)入兩個(gè)齒輪的齒槽中，隨著齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，熔體從兩側(cè)被帶入排出腔，然后齒輪再度嚙合，使齒槽中的熔體被擠出排出腔，壓送到出口管道。

熔體泵密封采用反螺旋密封+填料密封的組合結(jié)構(gòu)，軸承利用熔體作為潤(rùn)滑劑，工作時(shí)靠出入口的熔體壓差，將熔體經(jīng)軸承內(nèi)特殊設(shè)計(jì)的溝槽導(dǎo)入軸承間隙，形成液體膜進(jìn)行自潤(rùn)滑，并通過(guò)泵殼和側(cè)蓋上潤(rùn)滑通道返回低壓側(cè)，并維持潤(rùn)滑膜連續(xù)再生。另一部分經(jīng)反螺旋密封被循環(huán)冷卻水冷卻，沿軸封排出。在對(duì)軸和軸承進(jìn)行潤(rùn)滑的同時(shí)，保證軸封處有一定的壓力，防止熔體向外大量泄漏和空氣進(jìn)入真空系統(tǒng)。

4.2 泵的運(yùn)行情況及原因分析

（1）根據(jù)反映，在運(yùn)行前幾年熔體泵軸封循環(huán)冷卻水一直未開(kāi)，泵軸封漏料嚴(yán)重，一直有粘流體從軸封處漏出，呈塊狀脫落，單臺(tái)每月漏料100～200kg，后期打開(kāi)循環(huán)冷卻水后，軸封出料量明顯減少，且磨出料呈微黃顆粒狀，一年100kg左右。

分析原因：熔體經(jīng)溝槽到軸封量不變的情況下，經(jīng)軸封漏出熔體無(wú)冷卻水冷卻，呈流體狀態(tài)，在高壓下易漏出；在無(wú)冷卻情況下，軸封處熔體潤(rùn)滑膜厚，會(huì)使泵各部分間隙變小，加劇泵體其他部位的磨損，軸封與軸磨損，導(dǎo)致兩者之間的公差變大易漏料；其次還會(huì)導(dǎo)致軸封密封腔里有熔體的存在，結(jié)焦炭化，使軸的同心度變差，也易產(chǎn)生磨損。

（2）在近期技術(shù)人員還反映1 號(hào)熔體泵軸封處出現(xiàn)明顯異響。對(duì)此，建議技術(shù)人員調(diào)節(jié)進(jìn)泵循環(huán)冷卻水量，開(kāi)大循環(huán)冷卻水后異響現(xiàn)象也很快消失，建議在線試幾次并記錄時(shí)間，防止此現(xiàn)象和問(wèn)題是偶然事件。經(jīng)過(guò)6次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證，每次情況相同，關(guān)小循環(huán)冷卻水，異響出現(xiàn)，開(kāi)大循環(huán)冷卻水異響消失，整體過(guò)程5分鐘之內(nèi)結(jié)束。根據(jù)情況判斷熔體泵軸承可能有損傷。

分析原因：循環(huán)水可把軸封內(nèi)的熔體熱量帶出，使軸封處熔體呈現(xiàn)玻璃態(tài)流體，密度變大，流動(dòng)性差，冷卻后的料對(duì)軸承起到支撐作用，避免干磨現(xiàn)象，異響消失。

（3）1號(hào)泵出磨料量少、粉末狀呈黃或黑色。

分析原因：泵內(nèi)起潤(rùn)滑作用設(shè)計(jì)的特殊溝槽流通不暢，起潤(rùn)滑作用的熔體量減少，導(dǎo)致熔體回料量和磨出料量較少；呈黃或黑色是泵密封端面量少，在密封處和軸封處停留時(shí)間長(zhǎng)，長(zhǎng)時(shí)間受熱、接觸空氣導(dǎo)致。

5 結(jié)語(yǔ)

在設(shè)備停車(chē)檢修之前，上述波動(dòng)變大，波動(dòng)頻率增加，加上提供的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)分析，是熔體泵軸封漏氣，建議開(kāi)大軸封循環(huán)冷卻水，情況明顯改善，波動(dòng)消失。水量關(guān)小后，波動(dòng)又持續(xù)無(wú)規(guī)律出現(xiàn)，再次開(kāi)大冷卻水后，波動(dòng)現(xiàn)象再次消失。對(duì)此筆者認(rèn)為：循環(huán)冷卻水使軸封處溫度降低，熱脹冷縮使填料進(jìn)一步壓緊，強(qiáng)化了密封效果。綜上所述可判斷熔體泵軸封處已漏氣，軸承可能存在一定的損傷。停車(chē)檢修之前建議開(kāi)大循環(huán)冷卻水維持正常生產(chǎn)穩(wěn)定。采用這種方法解決問(wèn)題后有人提出不同看法：

（1）水不是越大越好，熱脹冷縮，容易導(dǎo)致泵軸抱死，個(gè)人觀點(diǎn)認(rèn)為：極低的生產(chǎn)負(fù)荷，較低的循環(huán)水溫度，全開(kāi)冷卻水可能會(huì)因?yàn)檩S封磨出料固化有可能出現(xiàn)這種情況，正常負(fù)荷總產(chǎn)能50%以上運(yùn)行，這種可能性較小。

（2）軸封處壓力過(guò)高，在10MPa 左右，應(yīng)該低于這個(gè)值，個(gè)人認(rèn)為軸封處壓力要根據(jù)產(chǎn)能、粘度、泵運(yùn)行情況和運(yùn)行環(huán)境確定，并不能一概而論。

解決方案：

（1）提高泵出口壓力，增加泵體內(nèi)空間高溫熔體流速和壓力阻止空氣的進(jìn)入。

（2）建議做好停車(chē)方案，準(zhǔn)備好備品備件，一旦停車(chē)抓緊搶修處理。停車(chē)之前先開(kāi)大循環(huán)冷卻水，維持停車(chē)前的穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）把緊軸封螺栓，增加軸封壓力。因現(xiàn)在執(zhí)行方案一，能穩(wěn)定運(yùn)行且產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)任何異常，暫時(shí)沒(méi)有實(shí)施，只作為備用方案為不時(shí)之需。

（4）如果執(zhí)行了前兩個(gè)方案，仍解決不了問(wèn)題，則只有停車(chē)檢修。