JSW擠壓機熔融泵故障解析及處理

李世財，朱永華，雷立俊

（新疆獨山子石化公司設備檢修公司，新疆 獨山子 833699）

該擠壓機組為12AW機型，正常負荷9.5T，在檢修中，解體發現由于該設備自1992年運行至今，齒輪軸磨損、腐蝕嚴重，在無法修復和更換新軸的條件下，在將齒輪軸清理完成后進行回裝，同時為避免該軸在長期高溫介質下運行增大磨損量，在回裝時將該齒輪嚙合間隙進行測量計算，確定齒輪兩側嚙合間隙比例為4：4。設備開機時出現齒輪泵入口壓力高報，在齒輪泵高轉速情況下，擠壓機負荷無法提高故障，無法正常生產。

1 熔融泵（齒輪泵）工作原理及故障現象

1.1 熔融泵工作原理簡介

熔融泵是PP擠壓機組的主要組成部分之一，主要作用時將筒體擠壓、融化的物料通過熔融泵齒輪輸送，將熔融狀態加壓的物料輸送至模板擠出，該設備由熔融泵電機驅動齒輪泵減速箱，通過萬向節鏈接同步齒輪箱，再由同步齒輪箱固定相位并帶動熔融泵（齒輪泵）工作，(如圖1所示)。

圖1 結構示意圖

熔融泵即齒輪泵，由上下兩同步齒輪軸組成，在擠壓機組運行時，主、從動齒輪相互嚙合造成的工作容積變化來輸送物料。工作容積由泵體、齒輪的齒槽及具有側蓋板功能的滑動軸承，構成進料區（齒輪泵入口），當齒輪按規定方向旋轉時齒向嚙合線間形成一個封閉容積，物料即進入入口側兩齒輪的齒槽中，隨著齒輪的轉動，物料從兩側帶入出口，齒輪再度嚙合，使齒槽中的物料被擠出出口，循環工作以達到增壓輸送物料的作用。該熔融泵兩輸入端由固定相位的同步齒輪箱驅動，通過齒套聯軸器鏈接。

1.2 熔融泵故障現象

熔融泵的工作轉速由擠壓機組的工作負荷確定，正常運行情況下，在正常負荷9.5T時熔融泵電機轉速650r/min，該電機轉速高報為1500r/min。本次故障為將電機轉速提至近1500r/min時，熔融泵負荷低于7.5T，無法滿足正常的生產需求。

圖2 熔融泵齒輪軸

2 故障原因分析

齒輪泵工作主要根據兩齒間隙及工作腔體的，以及轉速的變化而變化，正常工況下齒輪泵流量可以計算為固定值，計算如下

齒輪泵流量Qt=K·D2m·B·n·10-6

式中，K為修正系數；D為分度圓；m為模數；B為齒寬；n為轉速。

（1）該齒輪泵的修正系數未發生變化，D、m、B、n都未發生變化，所以不能單一的判斷其故障原因。在以上因素均未改變的情況下，熔融泵流量不足原因為該齒輪泵出現了困油現象或者反油現象。如圖3所示

圖3 困油示意圖

（2）由于齒輪軸的磨損，導致齒輪工作時兩齒間的工作間隙出現變化，從而致使齒輪泵出現困油現象，由入口進入的介質經兩齒間的間隙返回入口，造成齒輪泵在高轉速下也不能提高工作負荷。

圖4 物料回流

從該齒輪泵的拆檢情況判斷，設備流量不足的原因基本可以判斷為以上兩種故障的疊加，從而導致設備無法滿足正常的生產需求。

3 故障處理措施

（1）重新測量兩齒輪嚙合間隙，通過調整兩齒套聯軸器傳動鍵的相位，調整齒輪嚙合間隙。用減小間隙的一面來補償齒輪的磨損。

（2）為盡量縮短設備停機時間，減少損失，在不解體熔融泵情況下通過調整齒套聯軸器來調整熔融泵嚙合間隙。

（3）測算齒套聯軸器螺栓孔徑，鏈接螺栓公稱直徑，計算螺栓孔間隙，齒套聯軸器相位轉動余量。

（4）通過以上計算，綜合考慮熔融泵嚙合間隙和生產允許停機時間，將原來齒套聯軸器改為階梯鍵，已達到熔融泵相位調整。

（5）將出口回流方向嚙合間隙減小，將原嚙合間隙變為1：7。從而補償齒輪軸磨損造成的間隙變化，人為改變齒輪兩側壓力，避免出現困油現象。

圖5 階梯鍵示意圖

4 結語

經過調整齒套聯軸器相位，將熔融泵齒輪調向一側，達到了預期目標使擠壓機機組工作負荷9.5t，齒輪泵電機轉速684r/min入口壓力正常。但該熔融泵齒輪軸磨損嚴重，造成齒輪泵工作效率降低，工藝調整不穩定，目前生產低溶脂牌號設備運行正常，長時間運行后齒面在高溫高壓作用下可能會繼續惡化，進而導致嚙合間隙變化，齒輪泵不能滿足生產需求，應在具備條件后通過更換轉子或其他設備保證該熔融泵在生產高溶脂牌號時出現返流現象或者熔融泵轉速高報等故障。