神戶制鋼LCM450 設(shè)備系統(tǒng)故障因素及處理措施

高 健

（陜西延長中煤榆林能源化工有限公司，陜西 榆林 718500）

0 引言

擠壓機設(shè)備的功能主要是對添加劑及樹脂組成的混合材料進(jìn)行擠壓熔融，通過擠壓造粒工藝使混合材料均勻分布，利用熔融泵加壓樹脂并進(jìn)行濾網(wǎng)除雜，最后經(jīng)過切粒機脫鹽冷卻，減少烴類及催化劑含量。利用整套擠壓造粒工序，可以明顯改善產(chǎn)品質(zhì)量，增強化工產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

1 擠壓造粒工藝流程及停車故障分析

該化工廠選用神戶制鋼所生產(chǎn)的LCM450H 型擠壓機，設(shè)計生產(chǎn)能力可達(dá)30 萬t/a，機組設(shè)備包括功率10 000 kW 的高轉(zhuǎn)速混煉機、變頻電機熔融泵、切粒機以及各冷卻潤滑輔助系統(tǒng)，具體擠壓造粒流程如圖1 所示，該設(shè)備可實現(xiàn)包括膜料、管材、注塑產(chǎn)品的造粒生產(chǎn)操作。

進(jìn)行低密度乙烯樹脂生產(chǎn)時，由于熔融指數(shù)較低時熔融狀態(tài)硬度較高，模板上材料的低流動性極大限制了生產(chǎn)產(chǎn)能；同理熔融指數(shù)升高至2.0、5.0、6.0 時，生產(chǎn)產(chǎn)能主要受電機轉(zhuǎn)矩的影響，可以通過調(diào)控電機功能提高生產(chǎn)效率；而在20.0 或50.0 的高熔融指數(shù)下，材料流動性高，生產(chǎn)產(chǎn)能主要受齒輪泵的影響?？傊捎谠摂D壓機設(shè)備設(shè)計生產(chǎn)能力高，一旦出現(xiàn)停車故障，會大幅增加能耗及材料損失，影響到系統(tǒng)生產(chǎn)運行效率，因此必須減少停車頻率，同時做到故障的快速診斷維修工作。結(jié)合實際生產(chǎn)過程中的故障問題進(jìn)行統(tǒng)計分析，擠壓機設(shè)備的主要停車因素包括儀表類、機械設(shè)備類、電氣系統(tǒng)以及操作四方面故障，其中所占比例依次遞減，即儀表設(shè)備引起的系統(tǒng)故障頻率最高。

2 停機因素及處理措施分析

2.1 熔融泵入口低壓力聯(lián)鎖故障

當(dāng)泵壓低于0.05 MPa 時，就很容易引發(fā)入口處粉末振動篩篩孔堵塞、旋轉(zhuǎn)下料器加料器運行故障以及下料閥響應(yīng)延遲等情況，造成擠壓造粒系統(tǒng)聯(lián)鎖停機故障。其中塊料集中出現(xiàn)的時間段內(nèi)，可以通過降低生產(chǎn)負(fù)荷調(diào)節(jié)下料量，甚至進(jìn)行反轉(zhuǎn)處理等操作，控制擠壓機生產(chǎn)負(fù)荷，也可以通過監(jiān)控上游旋轉(zhuǎn)下料器電流波動，對其破塊作業(yè)效率進(jìn)行監(jiān)測分析，掌握反應(yīng)器實際生產(chǎn)情況；同樣加料器的異常停運也會導(dǎo)致熔融泵停機頻率的增加，尤其是外徑低溫環(huán)境下因設(shè)備金屬部件的收縮導(dǎo)致的內(nèi)部軸系摩擦現(xiàn)象，造成瞬間高電流聯(lián)鎖停機故障，因此必須加強生產(chǎn)區(qū)溫度的實時監(jiān)控；最后進(jìn)行擠壓機負(fù)荷調(diào)整時，需要結(jié)合反應(yīng)器變動情況進(jìn)行實時調(diào)節(jié)，避免大幅動、高頻率調(diào)節(jié)造成的壓力波動現(xiàn)象。

2.2 儀表設(shè)備異常停機故障

結(jié)合實際生產(chǎn)情況，對儀表設(shè)備異常引發(fā)的停機故障進(jìn)行統(tǒng)計分析，主要包括以下幾類情況：

1）熔融泵轉(zhuǎn)子泵監(jiān)測熱油流量瞬時低，出現(xiàn)低報晃停問題，此時需要立即停機檢修，避免因油溫過高出現(xiàn)的瞬時能量波動，通過延時響應(yīng)等形式避免頻繁停機；

2）因切粒機液壓油管卡套漏油，出現(xiàn)的水室夾緊低壓力聯(lián)鎖停機或轉(zhuǎn)速測量探頭偏移造成的誤報聯(lián)鎖停機等；

3）熔融泵入口壓力過低，達(dá)不到低壓聯(lián)鎖值，或機組正壓通風(fēng)信號丟失等造成的停機故障；

4）擠壓機緩沖料斗V-6007 的高報開關(guān)為音叉料位計，在實際運行過程中很容易出現(xiàn)物料碰撞音叉造成的誤報聯(lián)鎖停機現(xiàn)象，因此可以更換為阻旋式料位計進(jìn)行處理。

2.3 電氣系統(tǒng)異常停機故障分析

電氣系統(tǒng)異常造成的停機故障主要是電機設(shè)備引起的，例如旋轉(zhuǎn)下料器電機故障問題，主要包括以下幾類原因：

1）機房外界高溫環(huán)境下運行時，熔融泵變頻器因高溫造成的停機故障，可通過技術(shù)改造將ACS-1000變頻器信號接入DCS 界面，通過對溫度進(jìn)行實時監(jiān)測，并接入水循環(huán)裝置進(jìn)行低流量報警，及時對高溫運行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)警處理；

2）因旋轉(zhuǎn)干燥器高電流信號引發(fā)的電氣保護，高電流狀態(tài)會使設(shè)備處于高符合運轉(zhuǎn)狀態(tài)，主要原因是由于設(shè)備內(nèi)負(fù)壓導(dǎo)致粒料堵塞，可以通過降低冷卻水溫度減少蒸汽含量，并及時清洗空氣濾網(wǎng)、減小吸氣風(fēng)機入口尺寸等措施降低電機運轉(zhuǎn)負(fù)荷，其中入口尺寸開度與電流值的關(guān)系如表1 所示。

表1 同負(fù)荷下吸風(fēng)機入口開度與干燥器電流值對比

3）S-6007 型號振動篩的電氣故障損壞主要是電機故障、偏心軸故障以及皮帶撕裂等問題，物料的不及時處理會導(dǎo)致振動篩高負(fù)荷高電流運行狀態(tài)，極易出現(xiàn)聯(lián)鎖停機故障。處理此類問題的措施主要包括：一是提高振動篩傾角由2°增至4°；二是對物料運行軌跡進(jìn)行分析，實現(xiàn)物料的均勻分布處理，并通過調(diào)節(jié)切粒機轉(zhuǎn)速增大物料粒徑，提高振動篩處理能力，其中切粒機轉(zhuǎn)速的影響效果如表2 所示[1]。

表2 切粒機轉(zhuǎn)速對振動篩運行狀態(tài)的影響

其中物料單粒質(zhì)量m（kg）的計算依據(jù)如公式（1）：

式中：F 為負(fù)荷，t；R 為切刀轉(zhuǎn)速，r/min；24 為切粒機中切刀的數(shù)量；3 420 為切粒機?？讛?shù)；95%為設(shè)備開孔率。按照擠壓造粒系統(tǒng)49.0 t/h 的設(shè)計生產(chǎn)能力進(jìn)行計算，可以得出切粒機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)與物料粒子數(shù)目及質(zhì)量的關(guān)系，具體見表3[2]。通過調(diào)整切粒機轉(zhuǎn)速發(fā)現(xiàn)，單位小時下的粒子數(shù)目顯著降低，同時通過調(diào)節(jié)振動篩開孔率，這一數(shù)目差距將會更大，因此對振動篩處理能力的影響也就越大。

表3 切粒機轉(zhuǎn)速與粒子質(zhì)量及數(shù)目的關(guān)系

3 系統(tǒng)生產(chǎn)故障及處理措施

3.1 生產(chǎn)階段問題及處理措施

除了上述設(shè)備故障對整體擠壓造粒工藝流程造成的影響之外，整體系統(tǒng)在實際生產(chǎn)階段也會出現(xiàn)各類問題，導(dǎo)致發(fā)生設(shè)備停機事故，其主要成因及解決措施如下：

1）熔融泵入口壓力波動問題。當(dāng)熔融泵調(diào)節(jié)門開度與運行負(fù)荷不匹配，開度較小導(dǎo)致設(shè)備高符合運轉(zhuǎn)時；當(dāng)擠壓機下料口處熔融結(jié)塊較大使物料呈現(xiàn)波動式下料時；當(dāng)測壓探頭儀表因電磁干擾等原因失靈時。出現(xiàn)上述情況需要及時降低擠壓機運轉(zhuǎn)負(fù)荷時，需要注意及時調(diào)高熔融泵入口壓力設(shè)定值，加大調(diào)節(jié)門開度，防止低壓聯(lián)鎖停機故障。

2）擠壓機潤滑系統(tǒng)油泵的聯(lián)鎖自動控制模式，很容易因送油泵和回油泵未在遠(yuǎn)程控制位出現(xiàn)跑油現(xiàn)象，在機組抽取油樣時，需要注意標(biāo)定出固定的采油點位，防止在輸油線路上采油引發(fā)聯(lián)鎖停機故障[3]。

3.2 停車啟動前作業(yè)流程

發(fā)生聯(lián)鎖停機故障之后，由于上下游系統(tǒng)內(nèi)部仍存有粉料、粒料，在對停機故障進(jìn)行檢修處理之后，如果沒有及時清理排空粉料、粒料中的結(jié)塊物料，很容易導(dǎo)致堵塞停機情況發(fā)生，尤其是擠壓機下游系統(tǒng)中的粒料，需要及時通過風(fēng)送裝置運至料倉中。此外，進(jìn)行停機檢查期間要注意到設(shè)備的溫度控制，通過對擠壓機筒體蒸汽加熱、熔融泵以及模板熱油的加熱情況進(jìn)行分析，確保各輔助系統(tǒng)的良好運行狀態(tài)。在自動停機后，需要將液壓油控制閥保持在自動位置，進(jìn)行機組調(diào)試過程中需要將控制模式更改為手動控制形式，并且在開機運行前及時切換。以切粒機刀軸聯(lián)鎖液壓油開關(guān)切換為例，手動模式下無法及時進(jìn)刀，很容易因切刀與模板間距過大造成纏刀、斷刀事故。

4 結(jié)論

擠壓機停機故障不僅會影響到設(shè)備自身的運行狀態(tài)，還會對整個擠壓造粒系統(tǒng)生產(chǎn)效率產(chǎn)生影響，因此必須做好擠壓機造粒系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制工作。通過對儀表設(shè)備、電氣系統(tǒng)以及系統(tǒng)專業(yè)工藝流程中導(dǎo)致擠壓機停機故障的因素進(jìn)行統(tǒng)計分析，并及時提高處理措施，對保障擠壓造粒系統(tǒng)長期平穩(wěn)運行及故障的及時排除有著重要作用。在實際化工生產(chǎn)過程中，需要及時監(jiān)控排查影響擠壓機設(shè)備穩(wěn)定生產(chǎn)的各類因素，通過不斷調(diào)整優(yōu)化，提高系統(tǒng)生產(chǎn)效率生產(chǎn)能力。