捏合型雙螺桿擠壓造粒機淺析及維護

趙瑞

摘要：主要介紹ZSK 350擠壓造粒機主要組成部分;擠出過程參變量;筒體結(jié)構(gòu)選用;設(shè)備維護;常見故障停車方法及處理辦法，優(yōu)化系統(tǒng)控制，使設(shè)備盡可能大的發(fā)揮生產(chǎn)效益，保證安全平穩(wěn)連續(xù)運行。

關(guān)鍵詞：設(shè)備維護;工作原理;結(jié)構(gòu)選用;故障停車處理

0? 引言

本公司選用德國CWP公司生產(chǎn)的ZSK 350捏合型同向旋轉(zhuǎn)雙螺桿擠壓造粒機。擠壓機各段筒體溫度為200-290℃（開車階段溫度控制：2段筒體溫度>170℃，3-9段>190℃），整套擠壓機變量多，連鎖復雜，不易操作等特點，使得后期的設(shè)備維護尤為重要。

1? 擠壓造粒機

1.1 擠壓造粒機主要部位及參數(shù)介紹

擠壓造粒機主要組成：

①傳動系統(tǒng)：開車電機、開車電機減速器、摩擦離合器、主電機;

②擠壓系統(tǒng)：筒體、螺桿;

③節(jié)流開車閥;

④換網(wǎng)器;

⑤熔融泵;

⑥切粒機;

⑦粒料處理系統(tǒng)及切粒水系統(tǒng)。

主電機、熔融泵電機、切粒機為三大重要機組，其中主電機為固定轉(zhuǎn)速1480rpm，熔融泵電機和切粒機均為變頻電機，利用操作站可以調(diào)整，熔融泵設(shè)定一定的入口壓力，通過入口壓力調(diào)整熔融泵轉(zhuǎn)速。切粒機通過操作站手動輸入，切刀為36把時，設(shè)定開車轉(zhuǎn)速為400rpm，后續(xù)生產(chǎn)過程中通過觀察粒料的顆粒大小，進行調(diào)整。即當粒料顆粒略大時，提高切粒機轉(zhuǎn)速，反之降低。

1.2 捏合型雙螺桿擠壓機的工作原理

擠壓機螺桿由三個大區(qū)組成：進料段、混煉剪切段和出料段。在出料段下游有一個節(jié)流閥。物料通過料斗由重力落到進料段，在筒體內(nèi)由三種摩擦熱和筒體傳遞的熱量來加熱物料，物料在部分熔融態(tài)的狀態(tài)下通過混煉剪切段，由螺桿的動能將無聯(lián)系的聚丙烯粉料擠壓為有聯(lián)系的熔融樹脂送到下游。節(jié)流閥安裝在筒體的出口，抑制熔融樹脂流到下游設(shè)備。當節(jié)流閥打開，形成一個窄縫時，具有較高能量的熔體會被擠出，送往下游。在節(jié)流閥下游有換向閥，可以選擇將熔融樹脂排向地面或者進入后續(xù)熔融泵中，這么做的好處是可以檢查熔融樹脂的狀態(tài)，確保進入后續(xù)系統(tǒng)中的樹脂具有良好的品質(zhì)，另外在開車時用于排空筒體內(nèi)部的殘留料或者使筒體具有高的充滿度，為沖模建立良好的條件。

想要得到好的粒形，模板溫度控制、水溫、進刀壓力、切刀的質(zhì)量（平坦度）、切刀與模板的間隙、切刀磨損等條件控制尤為重要。定期停車檢查刀況，也是設(shè)備養(yǎng)護的重要手段。

1.3 擠壓機常見故障停車及處理辦法

①主電機線組溫度高報停車，系主電機換熱器循環(huán)水測堵塞，導致?lián)Q熱能力丟失。

②輸送風機故障停車，備用風機啟動失敗，迫使擠壓機停車。處理方法：聯(lián)系電氣及機修人員，及時修復。

③切粒機纏刀導致擠壓機停車，系切粒機進刀壓力丟失導致，清理水室后重新開車成功。

④振動篩網(wǎng)損壞導致擠壓機停車，換新網(wǎng)后重新開車。

⑤干燥器高扭矩導致擠壓機停車，具體原因為振動篩振動頻率低，導致下料不暢，擠壓機連鎖停車。

⑥脫氣倉下部旋閥偷停，導致主電機低扭矩停車。

⑦大小粒嚴重超標，手動停車更換模板和切粒機切刀。

⑧擠壓機熔融泵電機扭矩高引發(fā)停車，聯(lián)系電氣處理故障，復位報警。

2? 擠出過程參變量

2.1 溫度

溫度是擠出過程的得以順利進行的重要條件之一。物料從粉料顆粒到最后的成型為制品需要經(jīng)歷一個復雜的溫度變化過程。物料由固態(tài)變?yōu)槿廴趹B(tài)，需要熱量。擠出過程熱量的來源有兩個：

①物料與物料之間、物料與筒體之間、物料與螺桿之間的摩擦熱和物料受剪切而生成的熱量。

②筒體外部加熱傳給物料的熱量。

在加料口處，為保證物料的瞬間加入，必須保持固體的摩擦性質(zhì)，因而一段筒體不但不需要加熱，反而需要冷卻。在加料口的下端，筒體溫度需升高，使物料熔融。

熔融后，溫度不宜過高，防止物料過于分散，不利于物料擠出。故合理控制溫度顯得尤為重要，也是擠出過程的重要環(huán)節(jié)。

2.2 填充率的意義

輸送段：表明物料與螺桿和筒體的接觸情況，因而表明由筒體吸收熱量的情況。

熔融段：表明物料受剪切的強弱。

排氣段：表明物料自由表面積的大小和排氣效果的好壞。

均化加壓段：表明螺桿內(nèi)是否建立起壓力。

2.3 壓力

壓力的建立：只有填充率等于1的區(qū)段，才有可能建立起壓力。

壓力的分布：沿螺桿軸線方向只有一個壓力分布曲線。

影響壓力的因素：不同的螺桿元件，建立的壓力能力是不同的。

2.4 能量

熱能、壓力能和剪切能是由加熱單元的熱能和驅(qū)動螺桿的機械能轉(zhuǎn)化而來的。這些能量一部分為熔融樹脂、制作成品所利用，一部分作為熱量損失而損失掉。

3? 筒體結(jié)構(gòu)選擇

筒體是擠出單元的重要部件。分為九段筒體，分別是輸送區(qū)、塑化區(qū)、混煉剪切區(qū)、脫氣區(qū)、均化區(qū)、加壓區(qū)。配有油加熱和油冷卻系統(tǒng)，脫鹽水冷卻系統(tǒng)僅為一段筒體冷卻，其他各段均為熱油和冷油冷卻，介質(zhì)為導熱油，加熱方式采用電加熱器加熱方式。一段筒體驅(qū)動端配有專用的WOODEX密封（螺桿密封），使用低壓氮氣作為密封，脫氣系統(tǒng)帶有三個脫氣罐和特殊設(shè)計的脫氣口。外操在巡檢時，要密切關(guān)注螺桿密封壓力及氮氣流量，若氮氣壓力丟失，調(diào)整氮氣流量控制閥和連接螺栓螺母到氮氣建立有壓力。檢查密封面溫度，出現(xiàn)局部高溫情況，調(diào)整氮氣流量。有輕微泄漏情況，調(diào)整連接螺母，保持密封面在同一水平面。筒體和螺桿共同組成了擠壓機的擠壓單元，完成對粉料的加料、混煉剪切和輸送的過程。

筒體的結(jié)構(gòu)形式關(guān)系到熱量傳遞的穩(wěn)定性和均勻性，筒體的操作正常與否也會影響整個機組的正常運行和產(chǎn)品質(zhì)量。采用矩形截面，保證機筒內(nèi)、外壁之間的熱量傳遞均勻，使8字形孔區(qū)的溫度波動達到最小值。矩形截面機筒的頂端與內(nèi)壁的溫差在25-50℃之間，而圓形截面機筒上的溫差達到80-110℃，即使進行機筒外套冷卻，溫差也依然存在。

4? 設(shè)備的維護

保障設(shè)備的安穩(wěn)長滿優(yōu)運行要做好設(shè)備管理，設(shè)備的管理重點則是設(shè)備的正常維護。通過有效、定時的設(shè)備維護可以使設(shè)備得到良好的運行環(huán)境，從而使隱患消滅于萌芽之中。

設(shè)備維護說白了就是通過不同的手段和方法，使設(shè)備處于完好的狀態(tài)的過程。大概包括：

①及時處理運行中隨機出現(xiàn)的問題。

②改變設(shè)備的運行條件。

③提高設(shè)備的使用壽命。

④避免一切不必要的損失。

針對以上問題，特制定以下幾條措施：

4.1 造粒主操做好實時監(jiān)控

造粒主操應(yīng)時刻監(jiān)控設(shè)備的各項參數(shù)，包括主電機扭矩和軸溫、主電機轉(zhuǎn)速、熔融泵電機扭矩和軸溫、熔融泵轉(zhuǎn)速、各筒體溫度、模板溫度、切粒機轉(zhuǎn)速、切粒機扭矩、進刀量等。發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整并通知設(shè)備管理人員。

4.2 做好設(shè)備的使用管理

①設(shè)備在調(diào)整參數(shù)和改變某種狀態(tài)時，要做好記錄，并告知設(shè)備管理人員備案。

②設(shè)備運行中，設(shè)備定期切換或設(shè)備異常切換時，要做好記錄，填好設(shè)備切換操作卡，并告知設(shè)備管理人員備案。

③員工對設(shè)備理解有所不同，相應(yīng)對操作人員進行上崗培訓，使其熟知并了解設(shè)備原理和生產(chǎn)工藝。

④設(shè)備管理人員應(yīng)編寫和更新各項操作卡，使操作人員按操作卡執(zhí)行，避免產(chǎn)生不必要的損失。

4.3 做好設(shè)備的維護管理

4.3.1 日常維護

設(shè)備日常維護包括日保養(yǎng)和周保養(yǎng)。日保養(yǎng)主要由操作人員當班進行，檢查交接班記錄、按照補油管理規(guī)定對設(shè)備進行補油、檢查機組的現(xiàn)場情況是否有漏油漏料等、檢查產(chǎn)品粒的品質(zhì)、打掃現(xiàn)場衛(wèi)生、整理工具。

周保養(yǎng)主要為定期清理添加劑卸料泵內(nèi)部、清理主電機循環(huán)水過濾器、清理熔融泵電機循環(huán)水過濾器、按周期切換備用泵、給筒體導熱油罐和熔融泵導熱油罐及模板出料段導熱油罐補油、清理各風機的入口過濾器。

4.3.2 小檢修維護

小檢修維護主要有更換切粒機切刀和模板、更換干燥器濾網(wǎng)、更換螺桿密封元件、校驗自動閥門靈敏度、檢查正壓通風、檢查抽濕風機入口過濾器等。

4.3.3 大檢修維護

大檢修維護主要有主齒輪箱大修、減速器維修、更換螺桿密封、更換筒體導熱油、更換模板出料段導熱油、更換熔融泵導熱油、切粒機維修、清理切粒水箱、清理造粒污水池、振動器檢修、干燥器檢修、更換切粒機液壓油等。

設(shè)備保養(yǎng)維護是設(shè)備長期穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)、是保持設(shè)備處于完好狀態(tài)的重要手段。因此，設(shè)備的保養(yǎng)工作要強制執(zhí)行，并檢查督促，保證設(shè)備的正常運行。

參考文獻：

[1]詹姆斯L.懷特（James L.White），金永奎（Eung K.Kim）.雙螺桿擠出—技術(shù)與原理.

[2]郁君平.設(shè)備管理.

[3]朱復華.螺桿設(shè)計及其理論基礎(chǔ)[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2004：32-33.

[4]朱復華.擠壓理論及應(yīng)用[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2001：12-14.