神戶制鋼LCM450 設備系統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

擠壓機設備的功能主要是對添加劑及樹脂組成的混合材料進行擠壓熔融，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行濾網除雜，最后經過切粒機脫鹽冷卻，減少烴類及催化劑含量。利用整套擠壓造粒工序，可以明顯改善產品質量，增強化工產品的穩定性。

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的LCM450H 型擠壓機，設計生產能力可達30 萬t/a，機組設備包括功率10 000 kW 的高轉速混煉機、變頻電機熔融泵、切粒機以及各冷卻潤滑輔助系統，具體擠壓造粒流程如圖1 所示，該設備可實現包括膜料、管材、注塑產品的造粒生產操作。

進行低密度乙烯樹脂生產時，由于熔融指數較低時熔融狀態硬度較高，模板上材料的低流動性極大限制了生產產能；同理熔融指數升高至2.0、5.0、6.0 時，生產產能主要受電機轉矩的影響，可以通過調控電機功能提高生產效率；而在20.0 或50.0 的高熔融指數下，材料流動性高，生產產能主要受齒輪泵的影響。總之由于該擠壓機設備設計生產能力高，一旦出現停車故障，會大幅增加能耗及材料損失，影響到系統生產運行效率，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。結合實際生產過程中的故障問題進行統計分析，擠壓機設備的主要停車因素包括儀表類、機械設備類、電氣系統以及操作四方面故障，其中所占比例依次遞減，即儀表設備引起的系統故障頻率最高。

2 停機因素及處理措施分析

2.1 熔融泵入口低壓力聯鎖故障

當泵壓低于0.05 MPa 時，就很容易引發入口處粉末振動篩篩孔堵塞、旋轉下料器加料器運行故障以及下料閥響應延遲等情況，造成擠壓造粒系統聯鎖停機故障。其中塊料集中出現的時間段內，可以通過降低生產負荷調節下料量，甚至進行反轉處理等操作，控制擠壓機生產負荷，也可以通過監控上游旋轉下料器電流波動，對其破塊作業效率進行監測分析，掌握反應器實際生產情況；同樣加料器的異常停運也會導致熔融泵停機頻率的增加，尤其是外徑低溫環境下因設備金屬部件的收縮導致的內部軸系摩擦現象，造成瞬間高電流聯鎖停機故障，因此必須加強生產區溫度的實時監控；最后進行擠壓機負荷調整時，需要結合反應器變動情況進行實時調節，避免大幅動、高頻率調節造成的壓力波動現象。

2.2 儀表設備異常停機故障

結合實際生產情況，對儀表設備異常引發的停機故障進行統計分析，主要包括以下幾類情況：

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

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

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

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

2.3 電氣系統異常停機故障分析

電氣系統異常造成的停機故障主要是電機設備引起的，例如旋轉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，可通過技術改造將ACS-1000變頻器信號接入DCS 界面，通過對溫度進行實時監測，并接入水循環裝置進行低流量報警，及時對高溫運行狀態進行預警處理；

2）因旋轉干燥器高電流信號引發的電氣保護，高電流狀態會使設備處于高符合運轉狀態，主要原因是由于設備內負壓導致粒料堵塞，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、減小吸氣風機入口尺寸等措施降低電機運轉負荷，其中入口尺寸開度與電流值的關系如表1 所示。

表1 同負荷下吸風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致振動篩高負荷高電流運行狀態，極易出現聯鎖停機故障。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行分析，實現物料的均勻分布處理，并通過調節切粒機轉速增大物料粒徑，提高振動篩處理能力，其中切粒機轉速的影響效果如表2 所示[1]。

表2 切粒機轉速對振動篩運行狀態的影響

其中物料單粒質量m（kg）的計算依據如公式（1）：

式中：F 為負荷，t；R 為切刀轉速，r/min；24 為切粒機中切刀的數量；3 420 為切粒機模孔數；95%為設備開孔率。按照擠壓造粒系統49.0 t/h 的設計生產能力進行計算，可以得出切粒機轉速調節與物料粒子數目及質量的關系，具體見表3[2]。通過調整切粒機轉速發現，單位小時下的粒子數目顯著降低，同時通過調節振動篩開孔率，這一數目差距將會更大，因此對振動篩處理能力的影響也就越大。

表3 切粒機轉速與粒子質量及數目的關系

3 系統生產故障及處理措施

3.1 生產階段問題及處理措施

除了上述設備故障對整體擠壓造粒工藝流程造成的影響之外，整體系統在實際生產階段也會出現各類問題，導致發生設備停機事故，其主要成因及解決措施如下：

1）熔融泵入口壓力波動問題。當熔融泵調節門開度與運行負荷不匹配，開度較小導致設備高符合運轉時；當擠壓機下料口處熔融結塊較大使物料呈現波動式下料時；當測壓探頭儀表因電磁干擾等原因失靈時。出現上述情況需要及時降低擠壓機運轉負荷時，需要注意及時調高熔融泵入口壓力設定值，加大調節門開度，防止低壓聯鎖停機故障。

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

3.2 停車啟動前作業流程

發生聯鎖停機故障之后，由于上下游系統內部仍存有粉料、粒料，在對停機故障進行檢修處理之后，如果沒有及時清理排空粉料、粒料中的結塊物料，很容易導致堵塞停機情況發生，尤其是擠壓機下游系統中的粒料，需要及時通過風送裝置運至料倉中。此外，進行停機檢查期間要注意到設備的溫度控制，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行分析，確保各輔助系統的良好運行狀態。在自動停機后，需要將液壓油控制閥保持在自動位置，進行機組調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。以切粒機刀軸聯鎖液壓油開關切換為例，手動模式下無法及時進刀，很容易因切刀與模板間距過大造成纏刀、斷刀事故。

4 結論

擠壓機停機故障不僅會影響到設備自身的運行狀態，還會對整個擠壓造粒系統生產效率產生影響，因此必須做好擠壓機造粒系統的協調控制工作。通過對儀表設備、電氣系統以及系統專業工藝流程中導致擠壓機停機故障的因素進行統計分析，并及時提高處理措施，對保障擠壓造粒系統長期平穩運行及故障的及時排除有著重要作用。在實際化工生產過程中，需要及時監控排查影響擠壓機設備穩定生產的各類因素，通過不斷調整優化，提高系統生產效率生產能力。