聚烯烴裝置擠出造粒機組長周期運行優(yōu)化

杜佳慶，劉峰，徐達

（1.中國石油吉林石化公司乙烯廠， 吉林 吉林 132021）

（2. 中國石油大連石化公司第五聯(lián)合車間， 遼寧 大連 116000）

某石化公司聚烯烴裝置擠出造粒機組采用德國科備隆公司的雙螺桿擠壓造粒機，擠出造粒機組是聚烯烴裝置的關鍵設備。由于機組自動化程度高，關聯(lián)聯(lián)鎖較多，控制復雜，操作和維護都有很高的要求，機組開車13年來其連續(xù)運行周期一般在25～30天。長期以來，針對擠出造粒機組穩(wěn)定運行存在的薄弱環(huán)節(jié)，相關人員聯(lián)合開展“會診”，多年來根據(jù)擠出造粒機組運行中的問題逐一進行了攻關。

1 現(xiàn)有裝置狀況簡介

某石化公司聚烯烴裝置采用德國科備隆公司ZSK350雙螺桿同向擠出造粒機組。擠出造粒機組設計能力為41.5t/h，分別由主驅動單元、進料單元、熔融泵單元、熱油單元，液壓單元、水下造粒單元、顆粒水單元等組成。

2 存在的問題

2.1 擠出造粒機組螺桿密封泄漏

擠出造粒機組雙螺桿為單端支撐，密封處的擺動量大，要達到良好的密封效果，技術難度較高。該機組原密封配置為干式機械密封，外配吹掃氮氣，氮氣壓力控制在0.02～0.1MPa，流量控制在0～5m3/h，運行周期不足一年，螺桿密封一旦出現(xiàn)泄漏，影響機組安全運行，需要進行停機更換。

2.2 換網(wǎng)器在堵塞時不能實現(xiàn)在線切換

聚烯烴裝置常年生產(chǎn)管材料，添加劑加入量較大，擠出造粒機組換網(wǎng)器運行時間到30天時，由于換網(wǎng)器壓差上升，需要切換備用換網(wǎng)器。管材料熔融指數(shù)較低，在線切換換網(wǎng)器達不到位置，機組造成聯(lián)鎖停車[1]。

2.3 齒輪泵熱油系統(tǒng)波動

HTT的齒輪泵熱油泵采用兩開兩備用，導熱油傳遞到泵聯(lián)軸節(jié)處的溫度為120℃左右，原有聯(lián)軸器連接型式為爪式彈性塊連接，運行2個月左右彈性塊出現(xiàn)嚴重老化變形，泵出現(xiàn)振動，嚴重時出現(xiàn)泵抱軸，造成泵出口熱傳導油流量波動，機組聯(lián)鎖停車。

2.4 離心干燥器頻繁漏粒子，堵塞顆粒水系統(tǒng)

GALA的干燥器是將造粒出來的粒料和水進行分離，濾屏起到分離水的作用，濾屏靠鎖緊柱緊固，緊固和密封方式單一，粒子經(jīng)常漏出，堵塞水系統(tǒng)的板換，最終造成機組停車。

2.5 粒料輸送管線振動大

擠出造粒后，粒料通過風機送至粒料倉，粒料輸送線由于輸送行程短，振動較大，長時間振動后，管托經(jīng)常震開，管線出現(xiàn)焊口斷裂，需機組停車進行管線補焊，為粒料輸送管線輸送帶來安全隱患。

2.6 機組誤報聯(lián)鎖較多和控制參數(shù)波動較大

機組運行期間，經(jīng)常因各種誤報警或者控制參數(shù)波動，造成單一單元停車，從而造成機組聯(lián)鎖停車，頻繁停車使機組啟動程序出現(xiàn)各種偏離，造成機組停車時間較長，影響裝置整體物料平衡[2]。

3 采取的措施

3.1 擠出造粒機螺桿密封長周期運行攻關

利用更換密封的機會，經(jīng)國產(chǎn)化攻關，在不改變擠壓機密封的基礎上，通過將密封腔內密封條寬度加大，寬度由21mm增加到23mm（見圖1），內外動環(huán)磨損后，彈簧力可以帶來更緊密的彈性力，密封氮氣壓力保持在0.02MPa，流量控制在4～5m3/h之間。并且將外配氮氣拆掉消音器，直接將氮氣排出，防止粉料積聚在密封面，將密封膠條產(chǎn)生的摩擦熱及時帶走并給密封面降溫，為密封膠條提供壓力，使之緊緊貼于螺桿軸上，機封處溫度保持在40～70℃之間[3]。

圖1 螺桿密封圖

3.2 液壓油站增加蓄能器

對切換不到位的液壓缸進行分析，發(fā)現(xiàn)多數(shù)為向液壓缸活塞縮回側切換不到位，液壓油路未能提供足夠的補償液壓油與切換力，保證不了穩(wěn)定的瞬時切換速度。通過對原有的主液壓油站進行改造，在原有液壓油站四臺蓄能器的基礎上增加一臺110bar的蓄能器，使其與開車液壓油站和換網(wǎng)器液壓油站相互備用，實現(xiàn)機組換網(wǎng)器在線切換，避免機組停車（見圖2）。

圖2 液壓缸活塞受力示意圖

當活塞桿推出時的理論推力F1：F1=A1P×106=π/4D2P×106(N)；

當活塞桿縮回時的理論拉力F2：F2=A2P×106=π/4(D2-d2)P×106(N)

式中：D -活塞直徑（缸筒內徑），m；d -活塞桿直徑，m；A1-活塞無桿側有效面積，m2；A2-活塞有桿側有效面積，m2；P -工作壓力，MPa。

某石化公司聚烯烴烯裝置造粒機換網(wǎng)器型號為S W Z 9 0 0 0，使用液壓缸型號為254.0CJB2HSLS18MC541.0，活塞直徑為0.254m，活塞桿直徑為0.127m，工作壓力為23.5MPa。

由上述公式計算得出：

切換換網(wǎng)器推出活塞的理論推力F1=1190158.91N；切換換網(wǎng)器縮回活塞的理論拉力F2=297539.73N。

3.3 齒輪泵熱油泵攻關改造

熱油泵采用雙端球軸承支撐的結構形式，前端球軸承為浸油潤滑，后端球軸承采用帶防塵蓋無外部潤滑的形式，聯(lián)軸節(jié)形式為爪式彈性膠塊聯(lián)軸節(jié)。對聯(lián)軸節(jié)進行改型，將原爪式彈性塊更改成膜片聯(lián)軸節(jié)式，并將靠近聯(lián)軸器側的軸承箱改造成可以外部進行注脂的型式，改型后延長熱油泵使用壽命，避免熱傳導油波動造成機組停車[4]。

3.4 干燥器濾屏鎖緊改造

干燥器的濾屏連接口是通過兩個螺栓鎖緊的，通過與現(xiàn)場泄漏粒子的地方對比發(fā)現(xiàn)，濾屏受力不均造成泄漏，長時間運行濾屏鎖緊易產(chǎn)生松動。在每個濾屏支撐圈的接口處焊上支柱并加裝頂絲，通過外加支柱螺栓的頂力將濾屏連接口固定，干燥器運行至今未出現(xiàn)粒子漏出。

3.5 粒料輸送管線增加彈性管托

通過將現(xiàn)場硬管托改成彈性管托，將粒料輸送過程中產(chǎn)生的應力降到最低，定期維修更換彈性膠塊，大大降低了粒料輸送過程中產(chǎn)生的振動，粒料輸送增加了穩(wěn)定性。

3.6 工藝控制及日常維護

3.6.1 優(yōu)化控制參數(shù)

根據(jù)切刀、刀盤、模板的特性，利用機組以往臨時停車的機會，觀察模板或切刀的磨損狀態(tài)，根據(jù)刀具刀刃的磨損情況，調整刀盤轉速或刀壓。擠出造粒機切刀轉速控制在430～480r/min之間，進刀壓力控制在57bar左右，顆粒水溫度控制在62～65℃之間，切粒機扭矩控制在30%左右，保證造粒切粒質量[5]。

3.6.2 調整造粒水箱溢流

分離切粒過程中產(chǎn)生碎末，因此每天需要進行顆粒水板換前的過濾器清理，保證顆粒水板換運行周期，避免顆粒水流量波動造成機組停車。

3.6.3 自行開發(fā)了人機界面項目

將原有報警由可編程邏輯控制器以軟通訊的方式傳輸?shù)紻CS，改為由人機界面直接讀取數(shù)據(jù)，改變了原來傳輸速度慢、報警數(shù)量有限的問題。新報警功能確保了數(shù)據(jù)的完整性和精度，并且可以根據(jù)實際需要隨時增加報警。在機組出現(xiàn)數(shù)次異常停車但故障原因不明的情況下，能夠進行狀態(tài)監(jiān)測，第一時間確定停車原因，切實降低了故障的發(fā)生，為裝置安全穩(wěn)定長周期運行提供了有力保障。

4 取得的效果及結論

通過采取的優(yōu)化措施收到了立竿見影的效果，擠出造粒機組實現(xiàn)了更長周期運行，體現(xiàn)了裝置設備管理水平的提升，為裝置平穩(wěn)生產(chǎn)奠定了堅實基礎。聚烯烴裝置擠出造粒機組首次連續(xù)運行突破98天，創(chuàng)下國內同類裝置長周期運行紀錄。

目前造粒機組運轉平穩(wěn)，平均運行周期90天左右。通過對設備攻關改造和工藝的嚴格控制解決了造粒機組頻繁停車，無法長周期運行的問題，是聚烯烴裝置大型機組長周期運行攻關優(yōu)化的成功案例，為今后同類裝置長周期運行提供了參考，具有推廣意義。

◆參考文獻

[1] 耿孝正. 雙螺桿擠出機及其應用[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2003：36.

[2] 孫亞玲. 聚丙烯擠壓造粒機組典型故障處理[J].設備管理與維修，2014，(4)：45-46.

[3] 劉夢華. 同向雙螺桿混煉擠出造粒機組的開發(fā)與實踐[J].橡膠技術與裝備，2003，(12)：39-45.

[4] 俞長庚，賈朝陽，曹軍凱. 大型擠壓造粒機組節(jié)能改造技術研究[J].化工機械，2010，37(4)：481-484.

[5] 何永健，樊亞軍，白冰. 聚丙烯擠壓機切粒水系統(tǒng)故障分析及改進[J].設備管理與維修，2011，(2)：40-42.