C I M4 6 0型造粒機組穩定運行的原因分析及解決方法

馬進軍

（神華包頭煤化工有限責任公司，內蒙古包頭 014010）

C I M4 6 0型造粒機組穩定運行的原因分析及解決方法

馬進軍

（神華包頭煤化工有限責任公司，內蒙古包頭 014010）

CIM460型造粒機組是神華包頭煤化工分公司30萬t/a聚乙烯裝置后續樹脂處理機組，該機組引進日本制鋼的成套設備，是裝置后續工序的關鍵設備。對影響CIM460造粒機組穩定運行的原因進行分析，對故障處理方法進行探討和總結，從工藝處理和設備維護兩方面提出有效的解決方案。

造粒機組；運行故障；分析處理

1 現狀分析

聚乙烯裝置后續工序的關鍵設備造粒機組運行不穩定，運行周期短，機組的頻繁停車，嚴重影響裝置的穩定生產，同時也對大型設備的損害程度加大，我們對機組不穩定運行進行攻關，找出停車原因，進一步分析原因發生的根源，制定相應措施，優化開車方案，力爭造粒機組長周期穩定運行。

2 工藝流程與設備簡介

2.1 工藝流程簡介

造粒系統主要由加料器來的原料和化學添加劑進入連續混煉機。兩個反向轉動的螺桿高速轉動，使粉料和添加劑熔化混合。熔融的聚合物經齒輪泵增壓通過換篩器除去雜質，然后聚合物被水下切粒機連續不斷地切成小顆粒，小顆粒送至干燥器，干燥后即為成品。

造粒系統的主要組成部分如下：

——連續型混煉機

——齒輪泵

——篩網更換器

——切粒機

——潤滑油單元

——液壓油單元

——BCW單元

——熱油單元

——混煉機料斗

——蒸汽閥站

——PCW系統：PCW泵、PCW冷卻器、PCW水槽、帶脫塊器的顆粒干燥器、振動篩、排風機

2.2 主要設備簡介

2.2.1 連續型混煉機

CIM460連續型混煉機是由兩個混煉部分、兩個高速旋轉螺桿的混煉機。主混煉部分有一個三通形交叉部。兩個高速旋轉的螺桿使物料高效徹底的混煉，CIM460連續型混煉機是一個專門的高速混煉器，兩個螺桿兩端固定，能夠高速平穩運轉，由于兩端固定，螺桿與筒體不會接觸，因此，即使混煉機在沒有聚合物空轉時，螺桿也不會產生磨損。連續型混煉機分五部分：①加料部；②混煉部；③閘口部；④排空部；⑤熔融傳送部。

2.2.2 齒輪泵

齒輪泵在輸送熔融樹脂去換篩器和模板及切刀的過程中起著重要作用。兩個齒輪相對旋轉，迫使熔融的樹脂從外部空腔擠進篩網，齒輪泵比螺桿擠壓更優越，能夠定量控制，用齒輪泵組合能生產多種高質量的產品。

2.2.3 換篩器

換篩器由滑盤、連桿、機身、液壓氣缸、篩網組成。液壓氣缸推動滑盤滑動，碾碎熔融物。在液壓氣缸的推動下，滑盤從一側迅速轉到另一側，篩網復位。

2.2.4 切粒機

切粒機是一個自動加壓進刀系統，切刀自動地加壓在模板上，在適宜的壓力下切粒，提高切粒質量。切刀的加壓系統采用軸向固定，這樣能增加切刀的使用壽命。軸向固定機構維持在所帶壓力下切刀與模板間的間隙，應用軸向固定機構，對模板進刀時可使切刀的磨損減小到最小。在切刀與模板間的距離用一個快速液壓缸控制。

3 造粒機組常見主要故障

①潤滑油壓力低，造粒機組聯鎖停車；②切粒機鎖緊壓力低，造粒機組聯鎖停車；③顆粒水流量低，造粒機組停車；④切粒機切刀質量不好，機組停車；⑤振動篩堵塞，機組停車。

4 造粒機組常見主要故障原因分析與解決方法

4.1 潤滑油壓力低，造粒機組聯鎖停車

潤滑油系統是有效供給主減速箱、擠壓機軸承箱、齒輪泵減速箱潤滑油，混煉機及混煉機齒輪減速器內的潤滑油以自然回流的方式流回油箱，熔融泵齒輪減速器的潤滑油依靠油泵實現回流。潤滑油壓力設定值如下：L：2.0kg/cm2或更低（報警）；LL：1.0kg/cm2或更低（主電機：停車）；安全閥設定值：7kg/cm2。

原因分析：造粒機組運行一段時間后，潤滑油壓力低，機組連鎖停車。通過對潤滑油箱檢查，發現潤滑油中有熔融樹脂及絲狀物，這些熔融樹脂及絲狀物堵塞潤滑油過濾器。經過分析檢查，發現混煉機水端軸封漏料，通過油封逐漸被擠入軸承箱，潤滑油將擠入的物料帶入潤滑油油箱，從而堵塞潤滑油過濾器。

解決方法：找出了堵塞原因，根據現場及工藝實際情況，將水端冷卻水關閉，進行絕熱操作，漏料現象大大減少，同時，拆下軸封與軸承箱間的空腔兩側擋板，漏出的物料容易發現并能及時清理，物料進不到軸承箱，潤滑油過濾器不再堵塞，解決了因潤滑油壓力低而導致的造粒機組的非計劃停車。

為了保證機組設備的正常運行，對潤滑油進行正確的控制是必須的。盡量要實現潤滑油的安全控制，潤滑油壓力低的原因，考慮以下因素：①潤滑油箱內油量不足：當潤滑油油位低于設定油位時要補充潤滑油使油位達到規定值。②潤滑油管線過濾器堵塞：清理油管線過濾器。③吸入過濾器堵塞：清理吸入過濾器。④潤滑油冷卻器堵塞：清理冷卻器。⑤潤滑油泵損壞：檢查泵，并對泵進行檢修。

4.2 切粒機水室鎖緊壓力低，造粒機組聯鎖停車

切粒機水室鎖緊通過夾緊環（由氣缸驅動）和夾緊液壓缸來實現水室鎖緊。

夾緊液壓缸由從低壓油轉換來的液壓油驅動，其通過安裝在切粒機上的空氣-液壓增壓器系統來轉換增壓。

原因分析：切粒機水室鎖緊壓力正常運行時為24～27MPa，低報為23MPa，聯鎖停車為19MPa，機組運行過程中，切粒機水室鎖緊壓力出現頻繁低報的現象，機組聯鎖停車多次，開車時對各排氣點進行了排氣，對油管線接頭進行緊固，無漏油現象。空氣-液壓變換器油位正常，風壓為0.3～0.4MPa。液壓油系統油壓維持在15.2～18MPa。開車一段時間后，油壓瞬間降低，經檢查最終發現液壓油系統單向閥裝在電磁閥下游，按正常情況單向閥裝在電磁閥上游。

解決方法：原因確認后，將單向閥裝在電磁閥上游，機組運行正常。

同時切粒機水室鎖緊壓力波動時，從以下幾方面進行檢查：① 檢查液壓油系統油壓：此壓力通過泄壓閥的作用應維持在15.5～19.5MPa。如果鎖緊壓力降低與系統油壓所示壓力降低一致，就應該檢查泄壓閥或油泵。②液壓油管線排氣：從水室頂部排氣孔將空氣排出。③檢查氣液分離器油位：檢查分離器油位，油位應大于3/4。向分離器內供油時必須保證分離器內空氣壓力已經降為0。如果分離器是空的，箱內聚積的空氣勢必會對油造成污染，所以在充油之后一定要排氣。④檢查管線連接處有無油泄漏。⑤確認油箱內空氣壓力為0.1MPa。經過以上幾方面的檢查，確認都無問題之后，如果油壓還波動，就要檢查原始壓力（增壓器前壓力）。在軟管連接處安裝一塊壓力表，定期檢查壓力表壓力，其值應保持在14MPa。如果此壓力波動，且鎖緊壓力降低與其一致，就要檢查系統的壓力控制閥。

4.3 顆粒水流量低，造粒機組停車

原因分析：機組開車初期，顆粒水系統運行周期為7～12d，主要原因是顆粒水流量低，迫使機組停車。通過對顆粒水系統的流程分析，顆粒水流量低的原因是由顆粒水過濾器堵塞、板式換熱器堵塞、離心干燥器漏料、顆粒中的碎屑多引起的。

解決方法：①在停車過程中，打開顆粒水過濾器，過濾器濾網沾滿了細小物料及添加劑的黏性物質，及時清理濾網、顆粒水箱，過濾器堵塞明顯減少。②板式換熱器的堵塞，也是影響顆粒水流量低的主要原因。板式換熱器堵塞時，主要是打開換熱器進行清理，通過運行時間分析，換熱器運行2～3個月后，需要徹底清理。③離心干燥器漏料，加快了顆粒過濾器的堵塞。離心干燥器在清理網子后，網子安裝不正確，粒子容易漏出。因此，在安裝網子時嚴把質量關，確保粒子不漏出。

通過以上三種措施的實施，顆粒水流量正常能維持2～3個月，解決了顆粒水流量低，造粒機組停車的原因。

4.4 切粒機切粒質量差，機組停車

切粒機是由75kW的直流電機驅動，電機通過齒輪聯軸器直接聯接到切刀軸上，切刀軸轉速可在250～800r/min范圍內調整。切刀盤裝有22把切刀，當熔融樹脂通過模板擠入到水室的熱水中（水溫控制在55～65℃），即被旋轉的切刀切成小顆粒，立即被顆粒循環水冷卻固化，然后由顆粒水送到干燥器。因此顆粒的形狀與切粒機的正常運行有著密切關系，而切刀軸的向前和向后移動通過安裝在驅動腔兩側的液壓缸來實現，切刀軸移動的總行程為30mm，其壓力通過空氣-液壓油單元從氣壓轉換而來。

4.4.1 切刀問題

原因分析：切粒機使用設備廠家提供的鈦合金切刀，磨刀后切刀中間靠外部位與模板不接觸（約25～30mm），開車后切出長條料及大塊料。經分析，出現這種現象的原因是切刀進刀壓力與退刀壓力不匹配，易發生“墊刀”及不合格粒現象。

解決方法：通過對切刀的使用情況進行分析，多次調整刀軸前進、后退壓力參數，切粒機切粒正常，最終確認進刀壓力在0.35～0.46MPa，退刀壓力為0.05MPa，切長條料的現象不再發生，解決了因切粒機切刀切粒不好停車的問題。

因為刀軸前進及后退壓力的設定，對粒子形狀和切刀壽命有很大影響。刀軸前進及后退的最佳設定壓力隨切粒機轉速、切刀數量、PCW壓力等操作狀況而變化，過大的壓力會導致切刀和模板壽命降低；而過低的壓力會導致如帶尾巴等不佳的粒形。

4.4.2 模板問題

原因分析：模板使用一段時間后，壓力脈動、內應力、聯接螺栓作用，導致嚙合面的局部塑性變形，這些變形通常擴散到模板上；另外，模孔與化學物質接觸，經過熱水的汽蝕，一些模孔周圍就出現一定程度的硬質合金表面腐蝕，這樣模板平面度達不到要求，擠出的料變形，切出的顆粒形狀不規則，產品中碎屑較多，影響粒子質量。

解決方法：考慮到模板價格昂貴，更換模板費用較高，根據模板的使用情況，在定期檢查時，用500mm的直尺檢驗模板的平面度，發現模板的使用達不到產品質量要求時，將模板拆下，對模板硬質合金表面進行研磨，磨去厚度為0.2～0.5mm厚硬質合金，研磨密封面直到其表面顯現出一個連續的研磨輪廓，而且模板的平面度控制在0.02mm以內，粗糙度控制在Rz6.3，這樣模板繼續使用，切出的顆粒形狀規則，碎屑減少，粒子質量大大改善。

4.5 振動篩堵塞，機組停車

原因分析：進入震動篩的粉料塊料較多，再加上震動篩振幅偏小，物料頻繁積聚在震動篩，操作人員清理震動篩時，進入機組的物料突然增多，主電機功率急劇上升，造粒機組停車。解決方法：①增加震動篩振幅，振幅由原來的70%調整到85%，使震動篩震動增大，減小物料在震動篩停留的時間。②增大震動篩篩網的目數，在工藝條件允許的情況下，將篩網孔由原來10mm×10mm改為15mm×15mm，下來的物料順利通過篩網。③減少上游物料中的塊料。塊料的減少，取決于反應系統的反應狀況，反應單元逐步調整反應參數、提高催化劑活性等問題，塊料逐漸減少。

通過以上行之有效的措施，徹底解決了振動篩堵塞問題，大大減少了造粒機組停車的次數。

4.6 主減速箱驅動端油封漏油

原因分析：機組運行一段時間后，發現主減速箱驅動端油封漏油，起初漏油不明顯，隨著運行時間的延長，油封漏油嚴重，機組不得不停下來更換油封。更換該油封，需要拆卸主電機與減速箱間的聯軸器，拆卸過程難度非常大，需要將9 200kW的主電機移開，檢修時間需要48h之多，整個裝置需要停工。

解決方法：通過對機組運行狀況的分析，針對主減速箱驅動端油封的研究，將原來的標準骨架油封進行改型，采用開口式無骨架油封，其優點是不用拆聯軸器、不用移動主電機就可以完成油封的更換，更換時間僅僅用0.5h，大大節約檢修時間。開口無骨架油封的使用，解決了油封漏油問題，大大提高了機組運行周期。

5 結論

通過對CIM460型造粒機組出現的主要故障進行分析，找出了影響CIM460型造粒機組穩定運行的主要原因，總結出解決故障的方法，使機組運行周期大幅提高，機組運行周期達到預定目標，為裝置穩定運行打下了堅實基礎。

由于造粒系統設備多，專業性強，設備出現故障的因素較復雜，因此對問題的分析還欠深刻，解決問題的方法和改進措施還不夠完善，需要在今后的生產過程中作進一步的探索，不斷積累經驗，爭取找到更好地處理設備故障的方法和途徑，保證造粒機組長周期穩定運行。

[1] 黃元昌.多軸混煉機[J].橡塑機械時代，2012：16-17.

C a u s e A n a l y s i s a n d S o l u t i o n o f S t a b l e O p e r a t i o n o f C I M4 6 0 G r a n u l a t o r

Ma Jin-jun

The CIM460 granulating unit is a follow-up resin processing unit of 300，000 tons polyethylene unit of Shenhua Baotou Coal Chemical Industry Co.，Ltd.，which is a key equipment for the subsequent process of Japanese steel.The purpose of this paper is to analyze the causes of the stable operation of CIM460 granulator，and to discuss and summarize the fault handling methods，and propose effective solutions from both process and equipment maintenance.

granulation unit；operation failure；analysis and processing

TQ050.7

B

1003-6490（2017）08-0104-02

2017-06-01

馬進軍（1968—），男，山東淄博人，工程師，主要從事設備管理工作。