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;筒體結構選用;設備維護;常見故障停車方法及處理辦法，優化系統控制，使設備盡可能大的發揮生產效益，保證安全平穩連續運行。

關鍵詞：設備維護;工作原理;結構選用;故障停車處理

0? 引言

本公司選用德國CWP公司生產的ZSK 350捏合型同向旋轉雙螺桿擠壓造粒機。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介紹

擠壓造粒機主要組成：

①傳動系統：開車電機、開車電機減速器、摩擦離合器、主電機;

②擠壓系統：筒體、螺桿;

③節流開車閥;

④換網器;

⑤熔融泵;

⑥切粒機;

⑦粒料處理系統及切粒水系統。

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，利用操作站可以調整，熔融泵設定一定的入口壓力，通過入口壓力調整熔融泵轉速。切粒機通過操作站手動輸入，切刀為36把時，設定開車轉速為400rpm，后續生產過程中通過觀察粒料的顆粒大小，進行調整。即當粒料顆粒略大時，提高切粒機轉速，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組成：進料段、混煉剪切段和出料段。在出料段下游有一個節流閥。物料通過料斗由重力落到進料段，在筒體內由三種摩擦熱和筒體傳遞的熱量來加熱物料，物料在部分熔融態的狀態下通過混煉剪切段，由螺桿的動能將無聯系的聚丙烯粉料擠壓為有聯系的熔融樹脂送到下游。節流閥安裝在筒體的出口，抑制熔融樹脂流到下游設備。當節流閥打開，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熔融泵中，這么做的好處是可以檢查熔融樹脂的狀態，確保進入后續系統中的樹脂具有良好的品質，另外在開車時用于排空筒體內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，也是設備養護的重要手段。

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水測堵塞，導致換熱能力丟失。

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振動篩網損壞導致擠壓機停車，換新網后重新開車。

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停車，聯系電氣處理故障，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歷一個復雜的溫度變化過程。物料由固態變為熔融態，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，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節。

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動螺桿的機械能轉化而來的。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? 筒體結構選擇

筒體是擠出單元的重要部件。分為九段筒體，分別是輸送區、塑化區、混煉剪切區、脫氣區、均化區、加壓區。配有油加熱和油冷卻系統，脫鹽水冷卻系統僅為一段筒體冷卻，其他各段均為熱油和冷油冷卻，介質為導熱油，加熱方式采用電加熱器加熱方式。一段筒體驅動端配有專用的WOODEX密封（螺桿密封），使用低壓氮氣作為密封，脫氣系統帶有三個脫氣罐和特殊設計的脫氣口。外操在巡檢時，要密切關注螺桿密封壓力及氮氣流量，若氮氣壓力丟失，調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，出現局部高溫情況，調整氮氣流量。有輕微泄漏情況，調整連接螺母，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。

筒體的結構形式關系到熱量傳遞的穩定性和均勻性，筒體的操作正常與否也會影響整個機組的正常運行和產品質量。采用矩形截面，保證機筒內、外壁之間的熱量傳遞均勻，使8字形孔區的溫度波動達到最小值。矩形截面機筒的頂端與內壁的溫差在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? 設備的維護

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

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

①及時處理運行中隨機出現的問題。

②改變設備的運行條件。

③提高設備的使用壽命。

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控

造粒主操應時刻監控設備的各項參數，包括主電機扭矩和軸溫、主電機轉速、熔融泵電機扭矩和軸溫、熔融泵轉速、各筒體溫度、模板溫度、切粒機轉速、切粒機扭矩、進刀量等。發現問題及時調整并通知設備管理人員。

4.2 做好設備的使用管理

①設備在調整參數和改變某種狀態時，要做好記錄，并告知設備管理人員備案。

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

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

④設備管理人員應編寫和更新各項操作卡，使操作人員按操作卡執行，避免產生不必要的損失。

4.3 做好設備的維護管理

4.3.1 日常維護

設備日常維護包括日保養和周保養。日保養主要由操作人員當班進行，檢查交接班記錄、按照補油管理規定對設備進行補油、檢查機組的現場情況是否有漏油漏料等、檢查產品粒的品質、打掃現場衛生、整理工具。

周保養主要為定期清理添加劑卸料泵內部、清理主電機循環水過濾器、清理熔融泵電機循環水過濾器、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、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。

設備保養維護是設備長期穩定運行的基礎、是保持設備處于完好狀態的重要手段。因此，設備的保養工作要強制執行，并檢查督促，保證設備的正常運行。

參考文獻：

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