同向雙螺桿大型混煉擠壓造粒機(jī)組切粒效果異常的主要原因分析及解決方案

劉鑫傳

（大連橡膠塑料機(jī)械股份有限公司，遼寧 大連 116039）

同向雙螺桿大型混煉擠壓造粒機(jī)組切粒效果異常的主要原因分析及解決方案

劉鑫傳

（大連橡膠塑料機(jī)械股份有限公司，遼寧 大連 116039）

對(duì)同向雙螺桿大型混煉擠壓造粒機(jī)組切粒效果異常的主要原因進(jìn)行了詳細(xì)分析，提出了實(shí)際、可靠、高效的解決方案。

同向雙螺桿大型混煉擠壓造粒機(jī)組；模板；切刀；主要原因；原因分析；解決方案

同向雙螺桿大型混煉擠壓造粒機(jī)組是大型聚丙烯裝置后處理的關(guān)鍵設(shè)備。通過加料裝置將聚丙烯粉料與各種添加劑混合態(tài)加入擠出機(jī)筒體內(nèi)，在高溫下剪切、熔融。擠出機(jī)將熔融的聚合物混煉、塑化，通過齒輪泵建壓及換網(wǎng)裝置過濾后，進(jìn)入模板切粒。切粒機(jī)采用水下切粒方式，造粒模板將熔融的聚合物通過?？讛D出，切粒機(jī)上旋轉(zhuǎn)的切粒刀貼合在模板表面，將其切成顆粒，并在工藝水中冷卻，被工藝循環(huán)水輸送至離心干燥器、振動(dòng)篩，經(jīng)干燥、篩分后送至包裝車間。

設(shè)備主要組成包括：計(jì)量喂料系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、混煉擠壓系統(tǒng)、擠出造粒系統(tǒng)、粒子處理系統(tǒng)、其它輔助系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)七個(gè)主要部分組成（見圖1）。

大型混煉擠壓造粒機(jī)組目前在國(guó)際上有四家主要的供應(yīng)商：大連橡膠塑料機(jī)械股份有限公司、德國(guó)CWP公司、日本KOBE公司、日本JSW公司。大連橡膠塑料機(jī)械股份有限公司作為國(guó)內(nèi)唯一的大型混煉擠壓造粒機(jī)組供應(yīng)商，“大橡塑”品牌在石化業(yè)界擁有優(yōu)異的使用業(yè)績(jī)及口碑。

圖1　機(jī)組流程圖

在石化用戶的實(shí)際生產(chǎn)過程中，多數(shù)用戶都會(huì)出現(xiàn)成品聚丙烯粒子中有“帶尾料”、“片料”、“細(xì)料”等切粒效果異常現(xiàn)象。通過對(duì)同向雙螺桿大型混煉擠壓造粒機(jī)組運(yùn)行的長(zhǎng)期監(jiān)控及為眾多石化用戶進(jìn)行的進(jìn)口設(shè)備檢維修工作，對(duì)在實(shí)際生產(chǎn)中導(dǎo)致切粒效果異常的主要原因進(jìn)行了研究、分析、解決。

1　切刀與模板的接觸情況不理想

1.1“磨刀”操作沒有達(dá)到使用要求

在造粒機(jī)組開車的初期，需要對(duì)切粒機(jī)的整盤全新切刀進(jìn)行“磨刀”操作，“磨刀”的效果好壞直接決定了最終的成品粒子質(zhì)量。如果切刀前進(jìn)壓力及“磨刀”時(shí)間設(shè)定不合理，出現(xiàn)切刀“偏磨”等現(xiàn)象，就會(huì)造成切粒效果異常，成品粒子中混有“帶尾料”、“片料”等不合格品。切刀與模板的接觸情況關(guān)系圖如下（見圖2）。

在進(jìn)行“磨刀”操作時(shí)，需要要在規(guī)定“磨刀”時(shí)間后打開切粒機(jī)與模板的連接，現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)切刀的“磨刀”情況。如果出現(xiàn)圖2中顯示的“不好”情況，則適當(dāng)調(diào)整進(jìn)刀壓力及延長(zhǎng)“磨刀”操作時(shí)間。直到每把切刀的整個(gè)刃口都磨的比較光亮、鋒利，接觸面均勻，則視為合格，可以進(jìn)行開車操作。

圖2　切刀與模板的接觸情況

1.2切粒機(jī)進(jìn)刀壓力不合適及刀軸與模板的垂直度超差

當(dāng)設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間出現(xiàn)后，粒子中出現(xiàn)“帶尾料”、“片料”等現(xiàn)象，則需要在設(shè)備停車后將模板上的物料清理干凈，觀測(cè)模板的磨損情況，根據(jù)模板的磨損情況（見圖3）進(jìn)行相應(yīng)操作。

圖3　模板磨損示意圖

如出現(xiàn)圖3（b）現(xiàn)象，則可能是切刀的前進(jìn)壓力過低，只有切刀的尖端與模板造粒帶貼合，需要調(diào)高切刀的前進(jìn)壓力；如出現(xiàn)圖3（c）現(xiàn)象，則可能是切刀的前進(jìn)壓力過高，只有切刀的尾端與模板造粒帶貼合，需要調(diào)低切刀的前進(jìn)壓力；如出現(xiàn)圖3（d）現(xiàn)象，則可能是模板與刀軸的垂直度出現(xiàn)偏差，切刀只與模板造粒帶的局部貼合，需重新調(diào)整刀軸與模板的垂直度在0.01 mm以內(nèi)，垂直度調(diào)整方法見圖4。

圖4　刀軸與模板垂直度調(diào)整方法示意圖

2　開車時(shí)切粒機(jī)刀軸進(jìn)刀不到位

2.1切粒機(jī)刀軸前進(jìn)壓力不足

在造粒機(jī)組開車時(shí)，當(dāng)切粒機(jī)水室與模板鎖緊后，如果刀軸前進(jìn)壓力過小，刀軸前進(jìn)不到位，則在切刀與模板之見會(huì)產(chǎn)生很大間隙。當(dāng)熔融態(tài)的聚合物從模板孔流出后，就會(huì)產(chǎn)生“纏刀”現(xiàn)象，被工藝水冷卻后的聚合物會(huì)將切刀盤纏繞住。如果發(fā)現(xiàn)、處理不及時(shí)，會(huì)出現(xiàn)“灌腸”現(xiàn)象，聚合物會(huì)將切粒機(jī)出口與干燥機(jī)之間的工藝水管道堵塞，造成非常嚴(yán)重的事故。

在造粒機(jī)組開車前要首先檢查刀軸前進(jìn)壓力的設(shè)定值是否正確，檢查刀軸移動(dòng)系統(tǒng)（見圖5）相關(guān)管路及油缸是否有泄漏現(xiàn)象，最好在開車操作前單獨(dú)動(dòng)作刀軸前進(jìn)、后退功能，觀察刀軸運(yùn)行是否到位。定期對(duì)刀軸移動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，對(duì)系統(tǒng)液壓油進(jìn)行更換，并循環(huán)將系統(tǒng)中的空氣排干凈。

圖5　刀軸移動(dòng)系統(tǒng)原理圖

2.2模板造粒帶表面殘余聚合物“墊刀”

切粒機(jī)水室與模板鎖緊前，需要清理“充模板”操作后殘留在模板造粒帶表面的聚合物。如果對(duì)模板造粒帶表面殘留聚合物清理不徹底，則殘留的聚合物會(huì)墊在模板與切刀之間，使模板與切刀之間產(chǎn)生間隙出現(xiàn)“墊刀”現(xiàn)象，造成切粒效果異常。

在進(jìn)行模板清理工作時(shí)，應(yīng)使用專用工具進(jìn)行操作，并在最短的時(shí)間內(nèi)將模板造粒帶殘留聚合物清理干凈，同時(shí)對(duì)模板造粒帶表面噴涂霧化硅油對(duì)模板出料孔進(jìn)行迅速冷卻，延緩模板內(nèi)殘余物料的流動(dòng)速度。清理結(jié)束后第一時(shí)間啟動(dòng)切粒機(jī)運(yùn)行，在最短的時(shí)間內(nèi)將切粒機(jī)水室與模板鎖緊。

3　模板使用情況異常

3.1模板加熱不均勻

模板的使用性能對(duì)能夠產(chǎn)出合格粒子至關(guān)重要，如果模板加熱不均勻，會(huì)造成模板的不同區(qū)域出料孔聚合物流速不均勻，有快有滿，造成切粒效果異常，會(huì)出現(xiàn)“大小粒”現(xiàn)象，嚴(yán)重的可產(chǎn)生“墊刀”現(xiàn)象。

模板在出廠前要進(jìn)行熱成像試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格后方可出廠，并提供相關(guān)試驗(yàn)報(bào)告。確保模板使用的熱油系統(tǒng)工作正常，熱油溫度到達(dá)模板使用要求。在模板加熱穩(wěn)定后，使用紅外線溫度計(jì)測(cè)量模板各區(qū)溫度，確保模板溫度均勻方可開車。調(diào)節(jié)好工藝水溫度，防止工藝水溫度過低造成模板溫度不均勻。

3.2模板表面不平或出料孔周邊不鋒利

模板在長(zhǎng)期使用后，可能會(huì)因?yàn)槌隽蠅毫^高、模板材質(zhì)等原因造成模板表面不平。模板的出料口在切刀的長(zhǎng)期切削下出現(xiàn)缺口、鈍化等現(xiàn)象。如果出現(xiàn)上述情況，則或造成切粒效果異常，可能會(huì)出現(xiàn)“碎屑”料，并且可能對(duì)切刀造成嚴(yán)重?fù)p壞。

在設(shè)備停車期間或因切粒效果異常停車后，使用模板刀口尺工具對(duì)模板造粒帶表面進(jìn)行檢測(cè)，確保模板的平面度達(dá)到使用要求。對(duì)模板的出料孔進(jìn)行細(xì)致觀測(cè)，確保出料孔的周邊鋒利。定期對(duì)模板出料孔周邊進(jìn)行研磨，確保出料孔周邊鋒利。如果出現(xiàn)模板造粒帶表面不平現(xiàn)象，就需要立即對(duì)模板進(jìn)行復(fù)磨，復(fù)磨后的模板參數(shù)需達(dá)到使用要求。

4　切刀與模板的匹配不合理

切刀與模板在生產(chǎn)中匹配使用，切刀與模板是一對(duì)摩擦副。當(dāng)切刀與模板的硬度與材質(zhì)匹配不合理時(shí)，會(huì)造成切粒效果異常。當(dāng)切刀的硬度過高時(shí)，會(huì)造成“磨刀”困難，切刀與模板磨損過快，嚴(yán)重縮切刀與模板的使用壽命；當(dāng)切刀的硬度過低時(shí)，會(huì)造成切刀磨損過快，增大造粒機(jī)組停車的次數(shù)，成品粒子中會(huì)產(chǎn)生大量粉塵。

模板造粒帶的硬度通常在62 HRC，切刀刀刃硬度在57~59 HRC，在此數(shù)據(jù)下模板和切刀可以正常工作。模板造粒帶材質(zhì)（通常為WC或TiC）與切刀刀刃需選用合適的合金材料，確保使用壽命。

5　切刀的磨損

在實(shí)際生產(chǎn)中，切刀與模板不停的磨擦，并且多重因素都會(huì)導(dǎo)致切刀的損壞，是大型造粒機(jī)組中最常更換的易損件之一。進(jìn)刀壓力過大、刀軸與模板的對(duì)中性不好、粘附在模板表面的金屬殘留物會(huì)造成切刀刀刃崩裂或產(chǎn)生斷刀。長(zhǎng)時(shí)間不更換切刀、不解鎖切粒機(jī)刀軸鎖緊裝置會(huì)造成切刀磨損過度及發(fā)生“墊刀”現(xiàn)象。上述原因都會(huì)造成切粒效果異常，產(chǎn)生“帶尾料”或“絮狀料”。

當(dāng)造粒機(jī)組停機(jī)時(shí)，要仔細(xì)檢查整盤切刀的表面，確保切刀表面的完成、光滑、刃口鋒利。定期更換切刀，更換時(shí)需要將整盤切刀全部更換。通常切刀的更換周期在3~6個(gè)月，切刀刀刃的合金最大磨損量控制在2 mm以內(nèi)。嚴(yán)格按照切粒機(jī)的操作規(guī)程操作，不能隨意更高各項(xiàng)參數(shù)設(shè)定。定期清理模板表面，復(fù)查刀軸與模板的對(duì)中性。

6　工藝水溫度設(shè)定不合理

造粒機(jī)組開車程序中，決定能否開車成功的一個(gè)最重要因素就是“水”、“刀”、“料”的三同時(shí)。就是工藝水進(jìn)入水室、切粒機(jī)刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)、模板出料這三個(gè)工序要同時(shí)進(jìn)行，才能保證開車成功。其中工藝水的溫度設(shè)定是其中一個(gè)重要因素。工藝水進(jìn)入水室后，對(duì)模板進(jìn)行迅速冷卻，尤其是模板的下半?yún)^(qū)最先接觸到工藝水。如果工藝水的溫度設(shè)定不合理，則模板下半?yún)^(qū)的?？卓赡軙?huì)出現(xiàn)大面積堵塞現(xiàn)象，堵塞后的?？自诤罄m(xù)生產(chǎn)中很難被聚合物沖開，造成模板出料孔出料速度不均勻現(xiàn)象，造成切粒效果異常，形成“大小?！?。不合理的工藝水溫度也會(huì)降低切刀的使用壽命。

針對(duì)不同熔融指數(shù)的聚合物要設(shè)定不同的工藝水溫度參數(shù)，通常的工藝水設(shè)定范圍在60~65℃。通過調(diào)節(jié)PCW水箱的加熱管路控制閥和補(bǔ)水管路控制閥來調(diào)節(jié)水溫。生產(chǎn)低融指聚合物時(shí)，適當(dāng)提高工藝水的溫度。生產(chǎn)高融指聚合物時(shí)，適當(dāng)降低工藝水的溫度，加快聚合物的冷卻成型。

7　聚合物牌號(hào)切換時(shí)參數(shù)設(shè)置不合理

石化用戶需要根據(jù)市場(chǎng)的不同用途需求生產(chǎn)多種牌號(hào)的產(chǎn)品，并且經(jīng)常需要對(duì)產(chǎn)品牌號(hào)進(jìn)行切換。因?yàn)椴煌铺?hào)的產(chǎn)品都對(duì)應(yīng)不同的設(shè)備參數(shù)設(shè)置。如果在牌號(hào)切換時(shí)沒有調(diào)整好設(shè)備參數(shù)，就會(huì)造成切粒效果異常。比如由低融指牌號(hào)切換至高融指牌號(hào)時(shí)，容易產(chǎn)生“細(xì)?！爆F(xiàn)象。

對(duì)于牌號(hào)切換時(shí)產(chǎn)生切粒效果異常原因，在生產(chǎn)中要嚴(yán)格按照每種牌號(hào)的設(shè)定參數(shù)進(jìn)行操作，密切關(guān)注設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況及成品粒子情況。如當(dāng)產(chǎn)生“細(xì)?！爆F(xiàn)象，可以通過提高機(jī)筒、開車閥、連接套等溫度，增強(qiáng)聚合物的流動(dòng)性。適當(dāng)將開車閥的開度降低，提高聚合物的混煉度。

同向雙螺桿大型混煉擠壓造粒機(jī)組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制點(diǎn)及故障點(diǎn)多并結(jié)合多項(xiàng)工藝組合。在實(shí)際生產(chǎn)中導(dǎo)致機(jī)組切粒效果異常的原因眾多，因此需要在生產(chǎn)中密切關(guān)注設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)及使用情況，嚴(yán)格按照設(shè)備的操作規(guī)程進(jìn)行操作，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)并更換備件。當(dāng)出現(xiàn)切粒效果異常的時(shí)候需要有針對(duì)性的進(jìn)行排查、解決，確保造粒機(jī)組的連續(xù)長(zhǎng)期平穩(wěn)運(yùn)行。

［1］ 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè). 1998.

［2］ J.E.希格列，C.R.米什克. 機(jī)械設(shè)計(jì)能通用手冊(cè). 1993.

［3］ 劉廷華，魏麗喬，吳世見，等. 聚合物成型機(jī)械. 2005.

［4］ 第一汽車制造廠設(shè)備修造分廠編寫組編. 機(jī)械工程材料手冊(cè)，1979.

(XS-04)

扭轉(zhuǎn)市場(chǎng)不利局面 神寧新型聚丙烯正式投產(chǎn)

低端聚丙烯產(chǎn)品市場(chǎng)及售價(jià)不斷受到?jīng)_擊，價(jià)格及利潤(rùn)持續(xù)下滑。為積極應(yīng)對(duì)不利局面，烯烴公司進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研后產(chǎn)出高附加值新產(chǎn)品2240s聚丙烯。

2015年4月16日，神寧煤化工烯烴公司聚合車間PP裝置一次性產(chǎn)出高熔指聚丙烯新產(chǎn)品2240s，產(chǎn)品售價(jià)較該公司目前市場(chǎng)主打產(chǎn)品每噸高出1 000~1 500元。

據(jù)了解，2015年以來，隨著國(guó)內(nèi)烯烴項(xiàng)目的陸續(xù)上馬投產(chǎn)，烯烴公司原來生產(chǎn)的低端聚丙烯產(chǎn)品市場(chǎng)及售價(jià)不斷受到?jīng)_擊，價(jià)格及利潤(rùn)持續(xù)下滑。為積極應(yīng)對(duì)不利局面，烯烴公司組織專人深入廣州石化、茂名石化等石油化工公司進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研，成立開發(fā)小組，研究確定新牌號(hào)產(chǎn)品各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和生產(chǎn)方案。新牌號(hào)2240s聚丙烯產(chǎn)品就是他們利用規(guī)模產(chǎn)量及人員、技術(shù)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)出的高附加值新產(chǎn)品。

據(jù)了解，2240s是一種具有高流動(dòng)性、抗沖擊的共聚高附加值聚丙烯產(chǎn)品，可用于注塑圓柱形容器、桶、板條箱、洗衣機(jī)、汽車內(nèi)外飾件等，具有市場(chǎng)需求量大、產(chǎn)品售價(jià)高的優(yōu)勢(shì)。

摘編自“中國(guó)化工信息網(wǎng)”

Main analysis and solutions for abnormal pelletizing effect of large co-rotating twin screw mixing extrusion granulation group

Main analysis and solutions for abnormal pelletizing effect of large co-rotating twin screw mixing extrusion granulation group

Liu Xinchuan
(Dalian Rubber & Plastics Machinery Co., Ltd., Dalian 116039, Liaoning, China)

This paper analyzes main causes of abnormal pelletizing effect of large co-rotating twin screw mixing extrusion granulation group, and presents practical, reliable and effi cient solutions.

large co-rotating twin screw mixing extrusion granulation group; template; cutter; main reason; cause analysis; solution

TQ320.66

1009-797X(2015)10-0044-05

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.10.008

劉鑫傳（1981-），男，工程學(xué)士，工程師，現(xiàn)主要從事橡膠塑料機(jī)械的研發(fā)設(shè)計(jì)工作。

2015-02-08