張宗文

（神華包頭煤化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古包頭 014000）

煤化工聚烯烴擠壓造粒機(jī)組故障分析

張宗文

（神華包頭煤化工有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古包頭 014000）

重點(diǎn)介紹擠壓造粒機(jī)組的組成部件和工藝流程，分析了擠壓造粒機(jī)組出現(xiàn)常見(jiàn)故障的原因，提出解決方案，為聚烯烴裝置的安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)，生產(chǎn)提供一些經(jīng)驗(yàn)。

擠壓造粒機(jī)組；故障分析；解決方案

1 前言

隨著煤化工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)煤制烯烴項(xiàng)目方興未艾。聚烯烴（聚乙烯、聚丙烯）是煤制烯烴項(xiàng)目的終端產(chǎn)品，擠壓造粒機(jī)組是生產(chǎn)這一產(chǎn)品的關(guān)鍵設(shè)備，該機(jī)組機(jī)、電、儀高度一體化，自動(dòng)化控制水平高，是聚烯烴裝置中外形尺寸最大、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、投資最大、制造周期最長(zhǎng)的大型動(dòng)設(shè)備，它通過(guò)混煉、擠壓、造粒等過(guò)程將聚烯烴粉料制成顆粒產(chǎn)品。其運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性直接影響聚烯烴產(chǎn)品的質(zhì)量和裝置長(zhǎng)周期生產(chǎn)。因此分析擠壓造粒機(jī)組的故障原因、總結(jié)解決方案，意義非常重大。

聚烯烴的粉末造粒過(guò)程也是產(chǎn)品改性的過(guò)程，在造粒過(guò)程中，由于加入各種添加劑，如穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、塑化劑、阻燃劑、防靜電劑、防老化劑、抗紫外線劑等，使產(chǎn)品性能得以改進(jìn)，達(dá)到預(yù)期的要求并且便于運(yùn)輸及后序加工。

目前聚烯烴裝置生產(chǎn)規(guī)模不斷向大型化、超大型化發(fā)展，與之配套的擠壓造粒機(jī)的單產(chǎn)能力也需要不斷提高。大型擠壓造粒機(jī)多采用雙螺桿技術(shù)。根據(jù)螺桿嚙合型式，雙螺桿擠壓機(jī)可分為嚙合型和非嚙合型兩種；根據(jù)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)方式，雙螺桿擠壓機(jī)可分同向旋轉(zhuǎn)和異向旋轉(zhuǎn)兩種方式。當(dāng)前雙螺桿擠壓機(jī)主要有異向非嚙合及同向嚙合兩種形式。國(guó)際上這兩種形式擠壓機(jī)技術(shù)處于領(lǐng)先地位的是德國(guó)的華納法拉爾特（WP）、日本的神戶制鋼（KSL）和日本的日鋼（JSW）三家公司，他們擁有設(shè)計(jì)、制造和安裝該機(jī)組的技術(shù)和能力，其產(chǎn)品因性能優(yōu)良、技術(shù)成熟、適應(yīng)性強(qiáng)而占據(jù)了國(guó)際市場(chǎng)的絕大部分份額。國(guó)內(nèi)有聚烯烴擠壓造粒機(jī)制造業(yè)績(jī)的，僅大連橡膠塑料制造有限公司一家，其應(yīng)用業(yè)績(jī)較少，已投產(chǎn)項(xiàng)目中聚乙烯最大生產(chǎn)能力為25萬(wàn)t/a，聚丙烯最大生產(chǎn)能力為20萬(wàn)t/a。

國(guó)外三家制造廠中，德國(guó)WP公司生產(chǎn)的ZSK型擠壓造粒機(jī)為同向嚙合型雙螺桿擠壓機(jī)，呈I型布置，價(jià)格最高，但其具有操作穩(wěn)定、綜合能耗低、物料適用范圍廣、物料停留時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)；日本JSW公司生產(chǎn)的CIM型擠壓造粒機(jī)為異向非嚙合型雙螺桿擠壓機(jī)，呈L型布置，價(jià)格較低；日本KSL公司生產(chǎn)的LCM型擠壓造粒機(jī)也為異向非嚙合型雙螺桿擠壓機(jī)，呈L型布置，價(jià)格居中，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額最大。

本文重點(diǎn)研究聚乙烯裝置CIM460型擠壓造粒機(jī)組的故障分析和運(yùn)行維護(hù)問(wèn)題，對(duì)常見(jiàn)故障的原因進(jìn)行深入分析、提出解決方案，為聚烯烴裝置的安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)生產(chǎn)提供一些經(jīng)驗(yàn)。

2 擠壓造粒機(jī)組的工藝流程和結(jié)構(gòu)組成

2.1 機(jī)組工藝流程

聚乙烯裝置的樹(shù)脂粉料脫氣后與多種助劑按一定比例混合，經(jīng)擠壓機(jī)的喂料器送至混煉機(jī)中，在200℃高溫下，聚乙烯粉末變?yōu)槿廴跇?shù)脂并通過(guò)進(jìn)料調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)樹(shù)脂的混煉程度；熔融樹(shù)脂通過(guò)熔融泵增壓，經(jīng)過(guò)自動(dòng)換網(wǎng)器的濾網(wǎng)去除雜質(zhì)，再經(jīng)出料模板的?？讛D壓；擠出后的熔融樹(shù)脂進(jìn)入切粒水箱，由水箱中的旋轉(zhuǎn)切刀在顆粒冷卻水中切割造粒；切割出的樹(shù)脂顆粒被顆粒水帶入除塊器，在除塊器中大塊樹(shù)脂被去除后送至離心干燥機(jī)進(jìn)行脫水干燥；干燥后的顆粒送至顆粒振動(dòng)篩，振動(dòng)篩篩出的合格粒料經(jīng)風(fēng)送系統(tǒng)送至產(chǎn)品料倉(cāng)摻混存放。除塊器和干燥器分離出的切粒水，經(jīng)過(guò)濾后返回切粒水箱循環(huán)使用（見(jiàn)圖1）。

圖1 擠壓造粒機(jī)組流程示意圖

2.2 機(jī)組結(jié)構(gòu)和組成

CIM460型擠壓造粒機(jī)由驅(qū)動(dòng)機(jī)、齒輪箱、混煉機(jī)、熔融泵、換網(wǎng)器、膜頭、切粒機(jī)、顆粒干燥機(jī)和振動(dòng)篩構(gòu)成。輔助系統(tǒng)為顆粒水系統(tǒng)、蒸汽加熱（混煉機(jī)加熱）系統(tǒng)、循環(huán)水（混煉機(jī)冷卻）系統(tǒng)、導(dǎo)熱油（模板加熱）系統(tǒng)、液壓油系統(tǒng)和潤(rùn)滑油系統(tǒng)。

機(jī)組外形尺寸（大約）：長(zhǎng)21m，寬10m，呈L型布置。

機(jī)組性能保證值：最大41 662kg/h（33.3萬(wàn)t/a）、正常37 875kg/h（30.3萬(wàn) t/a）、最小22 725kg/h（18.18萬(wàn) t/a）、期望值45 828kg/h（36.66萬(wàn) t/a）。

3 機(jī)組常見(jiàn)故障

①擠壓造粒機(jī)螺桿及筒體振動(dòng)異常聲音；②擠壓造粒機(jī)螺桿通道或排放口內(nèi)壁有焦化樹(shù)脂；③擠壓機(jī)筒體設(shè)備法蘭和密封裝置處聚乙烯粉末泄漏；④擠壓機(jī)筒體排放口排放過(guò)量；⑤換網(wǎng)器滑桿鎖??；⑥換網(wǎng)器壓差異常（高或低）；⑦混煉機(jī)原料進(jìn)料率不穩(wěn)定；⑧混煉機(jī)料斗下料不暢；⑨潤(rùn)滑油溫度較高；⑩潤(rùn)滑油壓力高；?混煉機(jī)運(yùn)行時(shí)突停；?切粒系統(tǒng)驟停；?物料堵塞；?成品大小顆粒多；?顆粒形狀不規(guī)則；?粒顏色異常（色粒）；?顆粒的MI值突然上升比料粉的MI值高；?主電機(jī)系統(tǒng)的主電機(jī)扭矩過(guò)高；?主電機(jī)系統(tǒng)的主電機(jī)扭矩過(guò)低。

4 機(jī)組常見(jiàn)故障分析及處理方法

4.1 擠壓造粒機(jī)螺桿及筒體振動(dòng)異常聲音

引起這一故障的原因是：進(jìn)料量過(guò)高或過(guò)低、螺桿轉(zhuǎn)速不適中、節(jié)流閥未調(diào)整到適當(dāng)間隙；大塊料或異物落入或進(jìn)入；螺桿或筒體損壞或磨損；對(duì)中或找平失調(diào)。

故障排除方法：改變?cè)O(shè)定條件；重新檢查濾網(wǎng)或其他設(shè)備，分離異物；檢修或更換螺桿；重新對(duì)中找水平。

4.2 擠壓造粒機(jī)螺桿通道或排放口內(nèi)壁有焦化樹(shù)脂

引起故障的原因：過(guò)熱；擠壓機(jī)中氧含量增加。

故障排除方法：選擇適當(dāng)?shù)膴A套溫度；需要停車時(shí)有計(jì)劃的停止加熱；定期清潔；在進(jìn)入擠壓機(jī)前的附助加料器用N2吹掃；排放口用N2密封/吹掃；禁止氧含量增加。

4.3 擠壓機(jī)筒體設(shè)備法蘭和密封裝置處聚乙烯粉末泄漏

引起故障的原因：未安裝密封件或密封裝置損壞；法蘭密封面損壞或螺栓松動(dòng)；夾套加熱分布不均勻。

故障排除方法：安裝密封裝置或更換損壞的密封件；修整法蘭密封面，更換密封材料，用標(biāo)準(zhǔn)力矩重新緊固法蘭螺栓；檢查夾套加熱和冷動(dòng)方法，檢查夾套是否堵塞、加熱器是否損壞，檢查溫度控制是否不合適。

4.4 擠壓機(jī)筒體排放口排放過(guò)量

引起故障的原因：聚乙烯粘度下降；在排放口停留未熔融的固體大塊；氣體揮發(fā)，聚乙烯膨脹；在出料段螺旋元件過(guò)度磨損；螺桿軸磨損；襯套磨損；擠壓機(jī)排料端有大塊固體樹(shù)脂。

故障排除方法：檢查進(jìn)料黏度，檢查筒體過(guò)熱；使擠壓機(jī)節(jié)流閥間隙變窄，切換夾套“冷卻”到“加熱”；控制進(jìn)料中揮發(fā)物；更換螺旋元件、螺桿軸、襯套；開(kāi)車閥檢修保持清潔，減少開(kāi)車閥加熱。

4.5 換網(wǎng)器滑桿鎖住

引起故障的原因是：液壓油泄露、液壓油缸或液壓油系統(tǒng)故障、液壓油壓力過(guò)低；限位開(kāi)關(guān)故障；筒體加熱不足。

故障排除方法：檢修液壓油系統(tǒng)，修理或更換損壞的部件；檢查開(kāi)關(guān)性能；檢查筒體溫度，排除熱量不足的原因（加熱介質(zhì)、加熱夾套、儀表控制等）。

4.6 換網(wǎng)器壓差異常（高或低）

引起故障的原因：濾網(wǎng)過(guò)細(xì)、管線或設(shè)備內(nèi)雜質(zhì)積聚在濾網(wǎng)上，穩(wěn)定劑和催化劑殘?jiān)氯?、熱降解?shù)脂堵塞，導(dǎo)致濾網(wǎng)壓差過(guò)高。濾網(wǎng)泄漏，導(dǎo)致網(wǎng)壓差過(guò)低。

故障排除方法：將濾網(wǎng)更換成目數(shù)低的濾網(wǎng)、檢查熔融物料中的雜質(zhì)，定期清理濾網(wǎng)，更換破損的濾網(wǎng)，保證濾網(wǎng)壓差正常。

4.7 混煉機(jī)原料進(jìn)料率不穩(wěn)定

引起故障的原因：進(jìn)料器失調(diào)；原料黏在料斗表面。

故障排除方法：排除進(jìn)料器故障；沖洗料斗段水套，提高冷卻效率。

4.8 混煉機(jī)料斗下料不暢

引起故障的原因：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低；進(jìn)料率太大。

故障排除方法：調(diào)高轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速；降低進(jìn)料率。

4.9 潤(rùn)滑油溫度較高

引起故障的原因：潤(rùn)滑油流量不足；潤(rùn)滑油質(zhì)量劣化；潤(rùn)滑油的型號(hào)不合適；潤(rùn)滑油泵損壞；油冷卻器損壞。

故障排除方法：查看潤(rùn)滑油，添加潤(rùn)滑油；更換潤(rùn)滑油；型號(hào)不符，應(yīng)更換；檢查油壓和流量，檢查油泵，更換硬件；檢查水壓和流量。設(shè)置正常的壓力。檢修和清洗冷卻器。

4.10 潤(rùn)滑油壓力高

引起故障的原因：壓力表后面的導(dǎo)管堵塞；異物混入油槽；潤(rùn)滑油溫度低于40℃。

故障排除方法：檢查并清洗壓力表后面的導(dǎo)管；更換潤(rùn)滑油；檢查并更換溫度控制系統(tǒng)。

4.11 混煉機(jī)運(yùn)行時(shí)突停

引起故障的原因：停電；腔體關(guān)閉的限位開(kāi)關(guān)故障；異物進(jìn)入混合腔體。

故障排除方法：等待電力供應(yīng)；排除限位開(kāi)關(guān)故障；打開(kāi)腔體后檢查并排除異物。

4.12 切粒系統(tǒng)驟停

引起故障的原因：①顆粒水溫度過(guò)高；②物料熔融指數(shù)波動(dòng)較大使出料流速不一致；③切粒機(jī)振動(dòng)過(guò)大切刀與模板貼合不緊；④顆粒水流量過(guò)低；⑤切刀刃口損傷或磨損過(guò)量。以上原因都能導(dǎo)致水下切粒系統(tǒng)停車從而造成整個(gè)機(jī)組聯(lián)鎖停車。

障排除方法：①顆粒水溫度過(guò)高，降低模板處的熱油溫度，檢查筒體及模板溫度分布，筒體冷卻水的流量、壓力及溫度是否正常；②物料熔融指數(shù)波動(dòng)較大，使出料流速不一致確認(rèn)“水、刀、料”到達(dá)模板處的時(shí)間設(shè)定，防止顆粒水過(guò)早到達(dá)模板使模板孔凍堵。切粒機(jī)合上機(jī)頭后，應(yīng)快速把喂料量提升到擠壓機(jī)的設(shè)定負(fù)荷。③切粒機(jī)振動(dòng)過(guò)大，切刀與模板貼合不緊檢查刀軸與切粒電機(jī)之間的對(duì)中是否超差，刀軸承組件是否有損壞、切刀轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡是否失衡。在運(yùn)行中檢查切粒機(jī)四個(gè)移動(dòng)輪與導(dǎo)軌之間的接觸是否有間隙?？刂茦?shù)脂粉料中的揮發(fā)物成分，消除粉料流經(jīng)模板孔時(shí)對(duì)切刀及刀軸產(chǎn)生的振動(dòng)。④顆粒水流量過(guò)低，檢查顆粒水是否內(nèi)漏，顆粒水罐過(guò)濾器及冷卻器是否堵塞，如果堵塞應(yīng)進(jìn)行清理；檢查顆粒水泵的出入口壓是否正常，如果不正常則應(yīng)檢修顆粒水泵及泵管線上的閥門。⑤切刀刃口損傷或磨損過(guò)量停車后，目測(cè)檢查切刀刃口是否有損傷或磨損過(guò)量，若存在此情況則應(yīng)全部更換切刀。

4.13 物料堵塞

引起故障的原因：物料尺寸或均一性的原因，在加料器的不同地方會(huì)發(fā)生擠壓、凝固和堵塞。

障排除方法：若是物料在管口凝固（螺旋和管口之間的物料）導(dǎo)致停滯和噴射，需使用一個(gè)小的螺旋并在較高的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，即可排除該現(xiàn)象；若果是螺旋拆除困難，加料器用一個(gè)較小的螺旋，以較高的速度運(yùn)行；如果控制器中是無(wú)信號(hào)，則檢查系統(tǒng)控制器，查找故障。

4.14 成品大小顆粒多

中石化標(biāo)準(zhǔn)SH/T1541|—2006《熱塑性塑料顆粒外觀試驗(yàn)方法》定義：任意方向上尺寸大于5mm的樹(shù)脂顆粒稱為大粒，包括連粒；任意方向上尺寸小于2mm的樹(shù)脂顆粒稱為小粒，包括碎粒和碎屑。合格顆粒大小在2～5mm。單純性大粒產(chǎn)生的數(shù)量很少，裝置主要生產(chǎn)的是連粒。產(chǎn)生的連粒的原因是熔融樹(shù)脂切斷后沒(méi)有及時(shí)被冷卻，兩個(gè)以上的顆粒相互黏連，形成連粒。

引起故障的原因是：顆粒水溫度過(guò)高；模板和切刀軸未對(duì)中；切刀軸跳動(dòng)過(guò)大以至刀軸變形；切刀邊緣不平整；膜孔臟；膜板和切刀磨損；膜板熱量不充足；切刀材料硬度不適合。

故障排除方法：降低顆粒水溫度，注意不要降得過(guò)低，避免造成模板孔堵塞，影響開(kāi)孔率；刀軸和膜板重新對(duì)中；檢查更換刀軸；磨刀或換刀；沖膜；重新研磨或更換膜板；檢查膜板熱量不夠的原因；檢查處理切粒機(jī)單元振動(dòng)；調(diào)整風(fēng)壓。

小粒產(chǎn)生的主要原因：出料速度與刀速不匹配以及模板開(kāi)孔率不足。

故障排除方法：切刀轉(zhuǎn)速必須與造粒負(fù)荷相匹配，否則當(dāng)?shù)端俑哂跇?shù)脂出料速度時(shí)就會(huì)出現(xiàn)小粒增多的現(xiàn)象。

4.15 顆粒形狀不規(guī)則

引起故障的原因：刀軸與模板垂直度不好；刀片與模板平行度不好；間隙設(shè)定有誤；模板蒸汽壓力下降；模板蒸汽排放不良；刀速參數(shù)控制不合適；刀磨損。

故障排除方法：調(diào)整刀軸與模板垂直度；檢查刀與模板接觸情況，調(diào)節(jié)平行度；調(diào)整間隙；檢查蒸汽壓力；檢查疏水器；調(diào)整刀速；換刀。

4.16 粒顏色異常（色粒）

導(dǎo)致色粒出現(xiàn)的原因很多，主要如下：①造粒機(jī)長(zhǎng)時(shí)間停車后同體積摸頭內(nèi)殘存物料碳化；②添加劑不合格帶入顏色；③聚合反應(yīng)階段三乙基鋁添加量過(guò)多，以致反應(yīng)剩余的三乙基鋁進(jìn)入樹(shù)脂造成色粒；④樹(shù)脂下料系統(tǒng)含氧量高，導(dǎo)致物料在高溫和氧的作用下發(fā)生了分解；⑤系統(tǒng)因異常而帶入其他物質(zhì)造成色粒。

處理方法：避免以上情況發(fā)生。

4.17 顆粒的MI值突然上升比料粉的MI值高

引起故障的原因：樹(shù)脂混煉過(guò)程中發(fā)生降解；穩(wěn)定劑沒(méi)按要求加入。

故障排除方法：降低樹(shù)脂溫度；檢查穩(wěn)定劑的加入情況；檢查系統(tǒng)氧濃度，如偏高加強(qiáng)氮?dú)獯祾摺?/p>

4.18 主電機(jī)系統(tǒng)的主電機(jī)扭矩過(guò)高

引起故障的原因：油潤(rùn)滑系統(tǒng)故障、主電機(jī)輸出軸與齒輪箱出入軸對(duì)中精度不夠、電機(jī)及離合器振動(dòng)等都將損壞主電機(jī)軸承，導(dǎo)致扭矩過(guò)高。

故障排除方法：定期檢查和清洗潤(rùn)滑油系統(tǒng)，用振動(dòng)測(cè)量?jī)x和紅外測(cè)溫儀對(duì)主電機(jī)軸承進(jìn)行測(cè)量并繪制趨勢(shì)圖。若超趨勢(shì)值，則測(cè)定主電機(jī)空轉(zhuǎn)電流值或功率值，對(duì)比是否超過(guò)規(guī)定值，判斷是否應(yīng)更換軸承；進(jìn)行電氣測(cè)試檢查，查清轉(zhuǎn)子不平衡的原因。

4.19 主電機(jī)系統(tǒng)的主電機(jī)扭矩過(guò)低

引起故障的原因是：喂料系統(tǒng)故障使雙螺桿空轉(zhuǎn)將導(dǎo)致主電機(jī)扭矩過(guò)低。

故障排除方法：檢查判斷添加劑系統(tǒng)或主物料下料系統(tǒng)是否有故障，清理堵塞點(diǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

擠壓造粒系統(tǒng)涉及設(shè)備數(shù)量多，且多為轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備、自動(dòng)連鎖程度高，所以出現(xiàn)故障的原因也較為復(fù)雜，本文通過(guò)對(duì)CIM460型擠壓造粒機(jī)組常見(jiàn)故障的分析，總結(jié)了排除故障的方法和操作經(jīng)驗(yàn)，為聚烯烴裝置的安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿、優(yōu)生產(chǎn)著實(shí)提供了借鑒性經(jīng)驗(yàn)。今后在生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)踐中，還需進(jìn)一步摸索、潛心積累、善于思考，不斷總結(jié)排除設(shè)備新故障的經(jīng)驗(yàn)和方法，大幅提高機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行周期，不斷提升設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)的水平，為企業(yè)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

[1] 趙晶.大型聚烯烴裝置擠壓造粒機(jī)組的選擇[J].石油化工設(shè)備技術(shù)，2008，29（1）.

[2] 劉東.LCM400擠壓造粒機(jī)組在聚乙烯裝置中的應(yīng)用[J].硫磷設(shè)計(jì)與粉體工程，2007，（4）：33-36.

[3] SH/T 1541—2006，熱塑性塑料顆粒外觀試驗(yàn)方法[S].

Fault Analysis of Coal Chemical Polyolefin Extrusion Granulator

Zhang Zong-wen

This paper focuses on the components and process fl ow of the extruded granulator，analyzes the causes of the common faults in the extruded granulator，and puts forward the solution for the safety，Provide some experience.

extrusion granulation unit；fault analysis；solution

TQ325.12

B

1003–6490（2017）10–0016–03

2017–07–26

張宗文（1965—），男，黑龍江牡丹江人，工程師，主要從事設(shè)備故障分析工作。