聚丙烯装置挤压造粒机运行问题分析及处理

聚丙烯装置挤压造粒机运行故障分析及处理

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（1.玉门海外项目乍得炼厂聚丙烯车间；2. 玉门炼化总厂聚丙烯车间）

挤压造粒机是聚丙烯装置粒料产品转化的重要机组，它集机、电、仪高度一体化，自动化程度高，因此在运行过程中常会出现一些难以诊断的故障，影响装置的正常生产。

乍得恩贾梅纳炼油有限公司聚丙烯装置采用的是德国Coperion下属BKG公司制造的ZSK133型挤压造粒机组，从2010年8月开工至今，发生过一系列故障停车事件。针对聚丙烯装置挤压造粒机出现过的故障进行原因分析，制定相应的解决措施，并从中总结出规范性的操作,优化了造粒机的操作,减少了停车事件的发生,保障了装置的长周期运行。

1 挤压造粒机简介

乍得恩贾梅纳炼油有限公司聚丙烯装置挤压造粒机是由德国Coperion下属BKG公司制造的ZSK133型双螺杆同向啮合型挤压机，主要由主电机、减速箱、筒体、开车阀、换网器、水下切粒机等部分组成，其作用是将聚丙烯粉料与添加剂均匀混合，加热、融熔、混炼、挤压和切粒，负责将聚丙烯从粉料转化成成品料的工艺过程。

图1 挤压造粒机组流程简图

挤压造粒机组流程见图1。同向啮合的双螺杆由主电机驱动，经过减速器二级转速输出，聚丙烯粉料和添加剂由计量秤计量后经过在线混合加入到挤压机中，产品在筒体中经过加热融化、混炼均化，经模板模孔被挤压成股出来，由切粒机在切粒水室进行水下切粒，聚合物粒料被切粒水带走，再经过干燥、筛分等过程送入粒料成品料仓。

2 挤压造粒机常见运行故障

2.1 开车时进刀位置异常

开车时合上切粒机后，刀轴没有前进到磨刀正常时的位置，这样在切刀和模板之间就存在一个较大的空隙。当熔融聚合物料挤出模孔后，如果切刀不够锋利，就会产生垫刀从而引起切粒机扭矩

高报停车。刀轴没有前进到位，除去机械方面的原因，问题还是出在液压油系统上。更换切粒机的液压油，并对系统循环排气。同时适当提高开车时进刀压力设定值和切刀的转速。每个模孔的出料量一般要求开车时大于10kg/h，正常生产时大于15kg/h，开车时通过快速提高产量，保证模孔出料速度，在磨刀效果明显的情况下，可以将开车时产生的垫刀料甩开，使刀轴回到正常位置。

2.2 开车后模板成膜故障

在磨刀效果明显的情况下，造粒开车后产生大量大块料，造成切粒机扭矩高报停车。脱开切刀后发现模板表面一层聚合物薄膜。聚合物薄膜贴在模板表面且有被压实的现象，有两种可能：一是切刀到位后被模板熔融出料顶开，刀轴后退，聚合物在模板和切刀之间空隙被压实形成薄膜；二是切刀还没有到位，熔融料已经出料，造成切刀无法前进到位，压实聚合物在模板上形成薄膜。若是第一种情况，可检查切刀和润滑油系统，确保切刀的锋利，润滑油系统排气充分且润滑油量充足。若是第二种情况，要正确调整切刀、聚合物和切粒水到模板的时间。经过分析，我们将切粒机开车阀切直通的时间向后延迟了一点，这样就相当于延迟了聚合物熔融料出料时间，保证了切刀到位后再进行切粒，问题得到较好解决。

2.3 聚丙烯粒料不规则

聚丙烯装置根据市场需求生产多种牌号，在正常生产过程中需要进行牌号切换，这样就引起造粒机生产工况的改变，从而产生一些异常的现象。在装置生产低融指粒料过程中产生较多细粒，并且聚丙烯产品颗粒不规则，分析其原因是在产品融熔、混炼过程中有一定的高聚物粉料混在聚丙烯产品中进入挤压造粒单元。这些高聚物融指较低，不易混炼完全，当造粒产量低或生产波动特别是造粒机处于低速档运行时，就可能由于出料流速过低而堵塞模孔，从而产生大量细粒和造成产品颗粒不规则。

针对这种问题，我们可以适当提高造粒筒体温度和模板温度，增强物料的流动性能；关小切粒节流阀，提高切粒机的混炼程度；并且及时调高切粒机的切刀转速，保证切粒质量。

2.4 摩擦离合器故障

挤压机通过摩擦离合器作为安全部件来传递主电机和主减速器之间的扭矩，一旦挤压机的负荷超过摩擦离合器的承载能力，就会出现摩擦离合器打滑使主机联锁停车。摩擦离合器打滑脱开造成造粒停车的原因有：（1）聚合物熔融不好，加热不充分，产量过大造成阻力过大，导致主电机扭矩升高；（2）筒体内有金属物使螺杆卡塞；（3）摩擦离合器损伤；（4）齿轮箱润滑油油温过低，油粘度增大；（5）摩擦离合器空气压力过低。

针对以上原因总结出解决措施：停车后用四氯化碳清洗剂清洗摩擦离合器，保证摩擦盘和摩擦片表面清洁。再次开车过程中运行辅助电机，并通过间断性的下料，充分置换筒体内物料，保持辅助电机在一个较低的扭矩启动主电机。在停车后及时投用主电机和主减速器润滑油系统的电加热器，必要时停止循环冷却水，保持润滑油温度。最后视情况可稍微提高摩擦离合器的空气压力。

3 挤压造粒机常见故障的处理

3.1 磨刀程序运行故障处理（新刀）

磨刀程序运行的好坏，直接关系到造粒开车成功率和切刀切粒效果。磨刀效果明显是机组长周期运行的保证。通过多次的试验总结，我们的出了一套执行磨刀程序的操作。磨刀前将进刀压力设定在50～52bar之间，切刀转速设定500～560rpm，启动磨刀程序，刀与模板贴合后，切粒机扭矩应该在25-30％左右。切刀位移随着磨刀时间的延长正常的前进，此时进刀压力应控制在56～50bar 之间、切刀转速控制在580～500rpm之间，由高到低依次在一定的压力和转速之间各磨5分钟左右。当进刀压力和切粒机转速降至50bar和500rpm时维持运行，此时扭矩由30％左右开始逐渐下降至25％以下，并且切刀磨损量在0.2mm左右，刀轴位置在1.05～1.2mm之间，说明刀已磨好。小车脱开后，检查模板，模头上所有出料孔处于研磨区域内，模板面应该光亮洁净，所有切粒刀片的研磨形状都是均匀的，用手感觉切刀应该锋利。

在磨刀过程中有时会遇到一些异常情况，大多是切刀与模板不能完全贴合的原因。若启动磨刀程序后扭矩达不到29％以上，则可考虑用增加进刀压力的方法来使刀与模板贴合。具体方法主要是把进刀压力由50bar 直接提至58bar，观察刀轴是否前进。如此反复多次直至扭矩升高到经验值。此时切刀转速应控制在580rpm左右即可免扭矩失真。如果这种方法还不能使切刀与模板贴合，建议换新刀，重新磨刀。

3.2 正常运行中垫刀的原因及处理

在切粒机正常运行过程中的垫刀主要发生在牌号切换和抗氧剂失量时。分析原因是聚合物熔指在短时间内发生大的变化，造成挤压机筒体内聚合物流速过快，导致短时间不能保持充满状态，从而使一部分模孔不能保持正常的出料，切粒水冲入模孔，等到该部分模孔出料时，高温的聚合物与水结合产生爆破现象，从而造成垫刀，进而使切粒机扭矩升高而停车。另外由于出料不稳定，部分的模孔“冻住”堵塞，则造成剩余模孔出料速度快，也可能导致垫刀而切粒机扭矩升高停车。

如何防止垫刀：

（1）由低熔指到高熔指切换时应该及时调整节流阀的开度，并做相应的温度调整。熔融指数在8～15g/10min，负荷在3t/h左右时，节流阀开度维持在30～35度之间；熔融指数在15～25 g/10min 左右，负荷在3t/h左右时，开度维持在35～40度之间。在用高指数的料开工时节流阀开度应保持35以上。

（2）在抗氧剂失量时应及时启动备用抗氧剂加料，并及时提高切粒机转速。

（3）负荷大幅调整时应及时调整节流阀开度。在低于2.5t/h时保持在30度以上的开度，防止筒体不能被充满。

（4）在向上调整负荷时，要首先提高切刀的转速，稳定后再相应调整节流阀的开度。

3.3 合理投用切粒机的锁刀装置

切粒机的锁刀装置的作业是限制切刀刀轴向模板方向的运动。对于没有投用切刀锁定装置的切粒系统，切刀位移将随着产量、进刀压力的波动而波动，如果负荷大幅度降低或者模孔大量堵塞，