LCM 型擠壓機調(diào)節(jié)門故障原因分析及處理

何茂盛，唐 征

（中國石油獨山子石化公司，新疆克拉瑪依 833699）

0 引言

獨山子石化公司聚乙烯裝置23M840 擠壓機由日本神戶制鋼所制造，該機組為雙速雙螺桿雙支撐LCM280H 型擠壓機，在2002年改擴建時投用，該機組可加工熔融指數(shù)范圍在0.002～7 g/min 的聚乙烯樹脂，最大處理能力為17.5 t/h。粉料與添加劑由供料斗進入擠壓機筒體內(nèi)，粉料中的氮氣、空氣和易揮發(fā)物由料斗被抽吸系統(tǒng)抽出，粉料和添加劑在筒體內(nèi)被螺桿剪切、混煉、熔融成混合流體，經(jīng)由齒輪泵送至篩網(wǎng)過濾掉雜質(zhì)，進入模板，從?？壮鰜淼奈锪媳磺辛C高速旋轉(zhuǎn)的切刀切削，切削后的粒料被脫鹽水冷卻并輸送到干燥系統(tǒng)和篩分系統(tǒng)。

1 擠壓機調(diào)節(jié)門介紹及存在問題

1.1 擠壓機調(diào)節(jié)門作用

聚乙烯23M840 擠壓機筒體主要由4 部分組成：進料段、混煉1 段、調(diào)節(jié)門、混煉2 段和水封端（圖1），調(diào)節(jié)門位于混煉1段和2 段之間，用于調(diào)節(jié)在擠壓機筒體內(nèi)的聚乙烯樹脂混煉熔融程度。通過開、關(guān)調(diào)節(jié)門，來改變?nèi)廴跇渲跈C筒內(nèi)流動阻力，從而改變樹脂的熔融效果；關(guān)小調(diào)節(jié)門、樹脂流動阻力增加，熔融效果越好，反之熔融效果變差，調(diào)節(jié)門開度由樹脂牌號、粒料質(zhì)量、樹脂熔融效果、調(diào)節(jié)門處溫度和機組能耗等多重因素綜合確定。

圖1 擠壓機混煉結(jié)構(gòu)

1.2 擠壓機調(diào)節(jié)門結(jié)構(gòu)介紹

擠壓機調(diào)節(jié)門由上閘板和下閘板兩部分組成（圖2），通過液壓電機驅(qū)動蝸輪蝸桿減速箱，蝸輪帶動調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)動（可正反兩向旋轉(zhuǎn)），調(diào)節(jié)螺桿上有兩部分不同旋向的螺紋，與下閘板螺桿軸承配合的為右旋螺紋，上閘板螺桿軸承處的為左旋螺紋，進而控制調(diào)節(jié)門上下閘板同時等速的向相反方向運動，以此來實現(xiàn)調(diào)節(jié)門的開合，達到控制物料混煉溫度的目的。調(diào)節(jié)螺桿上部移動橫梁處為右旋螺紋，驅(qū)動下閘板，下部為左旋螺紋，驅(qū)動上閘板。

調(diào)節(jié)門的開度由電位計指示傳至DCS，也可以從現(xiàn)場機械刻度尺上讀取，調(diào)節(jié)門正常操作范圍在0%～100%。在調(diào)節(jié)門的下部有一溫度傳感器，用于測量樹脂的溫度。擠壓機在抽螺桿檢修時，調(diào)節(jié)門必須處于全開狀態(tài)，及現(xiàn)場指示在“FULL OPEN”位，全開狀態(tài)位比擠壓機正常運行時調(diào)節(jié)門允許最大開度100%還要大很多，只有在“FULL OPEN”位時，閘口才不會阻礙筒體抽出。

圖2 擠壓機調(diào)節(jié)門結(jié)構(gòu)

1.3 調(diào)節(jié)門存在的問題

2018 年7 月9 日，聚乙烯裝置23M840 擠壓機按計劃停機維護，停機時調(diào)節(jié)門開度為31.5%；維護結(jié)束，擠壓機準備開機，為確保開機時混煉效果需關(guān)小調(diào)節(jié)門開度至12%～15%，DCS 上控制開大和關(guān)小調(diào)節(jié)門開度時，現(xiàn)場檢查調(diào)節(jié)門均不動作。該擠壓機曾在2013 年4 月、2014 年2 月出現(xiàn)過類似問題。

擠壓機調(diào)節(jié)門無法動作會造成如下后果：①停機后的擠壓機無法正常開機，若處理時間過長將導(dǎo)致聚合停工，因為此時調(diào)節(jié)門開度在機組正常運行的開度，開度過大，開機時聚乙烯粉末無法通過螺桿轉(zhuǎn)動熔融，未熔融粉末會通過調(diào)節(jié)門輸送到篩網(wǎng)和模板處，導(dǎo)致篩網(wǎng)和模板堵塞，造成機組運行存在更大風險；②擠壓機在正常運行時，限制了擠壓機負荷的調(diào)整，影響聚合的負荷；③無法對擠壓機抽筒體檢修，調(diào)節(jié)門開度無法開到“FULL OPEN”，調(diào)節(jié)門卡在螺桿上，整個筒體無法抽出。

2 調(diào)節(jié)門故障原因分析

調(diào)節(jié)門作為擠壓機的重要組成部分，需從與調(diào)節(jié)門相關(guān)的溫度控制、液壓油、儀表、機械等方面進行分析。

2.1 調(diào)節(jié)門溫度控制

在短時停機或開機時，調(diào)節(jié)門上閘板和下閘板通入中壓蒸汽進行加熱，蒸汽溫度在280 ℃，機組正常運行時通入冷卻水進行冷卻，調(diào)節(jié)門溫度通過其底部的溫度計來監(jiān)測。因此時處于停機狀態(tài)，通入蒸汽加熱，為避免因上下閘板材料熱膨脹擠死調(diào)節(jié)門，導(dǎo)致調(diào)節(jié)門無法動作，通過調(diào)大調(diào)節(jié)門處冷卻水流量，降低調(diào)節(jié)門溫度，降低熱膨脹的影響，但動作調(diào)節(jié)門仍無法動作。

2.2 液壓油系統(tǒng)系統(tǒng)故障分析

調(diào)節(jié)門由液壓馬達驅(qū)動，而液壓油系統(tǒng)主要由油箱、齒輪泵、過濾器、電磁閥、液壓油缸、調(diào)壓閥、蓄能器等組成，該液壓油系統(tǒng)同時給水室鎖緊、切粒機移動、刀軸鎖定、開車閥、筒體移動、換網(wǎng)器和調(diào)節(jié)門等7 處同時供給液壓油；擠壓機運行時齒輪泵持續(xù)運轉(zhuǎn)將油壓打至操作壓力15.2～18.4 MPa，當壓力高于18.4 MPa 時調(diào)壓閥自動開啟，油壓低于15.2 MPa 調(diào)壓閥不得開啟；蓄能器氣囊中充有7.0 MPa 的氮氣，用來穩(wěn)定液壓油壓力，避免液壓油壓力突然下降，導(dǎo)致液壓缸誤動作。

此次調(diào)節(jié)門故障期間，在開關(guān)調(diào)節(jié)門時，液壓油系統(tǒng)壓力系統(tǒng)穩(wěn)定未出現(xiàn)低于15.2 MPa 的情況，且液壓油系統(tǒng)無滲油部位，調(diào)節(jié)門控制電磁閥動作正常。開關(guān)調(diào)節(jié)門時液壓馬達未動作，于是斷開膜片聯(lián)軸器，再次測試液壓馬達，正反轉(zhuǎn)正常，轉(zhuǎn)速與設(shè)計轉(zhuǎn)速600 r/min 相匹配，說明液壓馬達正常，液壓馬達無內(nèi)漏。

2.3 調(diào)節(jié)門機械故障分析

液壓馬達帶動蝸輪蝸桿減速箱將動力傳遞給上、下閘板，復(fù)查液壓馬達與蝸輪蝸桿對中正常，確定扭矩傳遞正常，單獨檢查蝸輪蝸桿減速器，減速器潤滑油油位正常、未見變質(zhì)、無金屬碎屑，蝸輪、蝸桿未見磨損，盤車轉(zhuǎn)動良好，無卡澀。

調(diào)節(jié)門處有5 個潤滑點，分別是上閘板、下閘板、上部螺桿軸承、下部螺桿軸承和支撐板處調(diào)節(jié)螺桿，調(diào)節(jié)門處使用的潤滑脂是高溫全氟聚醚潤滑脂道康寧Molykote HP-500，該潤滑脂的工作溫度是-20～250 ℃，潤滑周期為30 d，5 處潤滑點均使用內(nèi)徑4 mm 的不銹鋼管連接，且管線較長，在排查時發(fā)現(xiàn)上閘板加脂線堵塞，潤滑脂板結(jié)，導(dǎo)致上閘板潤滑失效。為確保擠壓機開機時樹脂熔融，調(diào)節(jié)門進行加熱，溫度高于250 ℃，開機正常后控制在180～210 ℃。

拆除蝸輪蝸桿減速器，用外力來轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺桿，調(diào)節(jié)螺桿仍未動作，說明調(diào)節(jié)門故障是調(diào)節(jié)門本身機械故障。根據(jù)調(diào)節(jié)門結(jié)構(gòu)及工作原理導(dǎo)致調(diào)節(jié)門機械故障的可能原因如下：①調(diào)節(jié)門的滑動表面損傷，導(dǎo)致卡死；②調(diào)節(jié)螺桿或螺桿軸承的螺紋損壞，無法傳遞扭矩；③調(diào)節(jié)門側(cè)擋板上的頂絲過緊，導(dǎo)致調(diào)節(jié)門卡死；④閘板與側(cè)擋板因變形或進入雜物卡死，導(dǎo)致調(diào)節(jié)門無法動作

3 調(diào)節(jié)門故障處理

2018 年7 月9 日當天發(fā)現(xiàn)擠壓機調(diào)節(jié)門問題后，立即對調(diào)節(jié)門進行檢修，斷開聯(lián)軸器、拆下液壓馬達，拆除蝸輪蝸桿減速箱及電位儀，拆除支撐板上的固定桿螺栓和移動橫梁上的導(dǎo)向桿螺栓，卸松側(cè)擋板上的緊定螺釘（圖2），從正上方將調(diào)節(jié)門的上閘板以上的部分全部吊出（圖3）；提升下閘板，確認下閘板上下無卡澀。在拆卸移動橫梁上的下閘板螺桿軸承時，螺桿軸承螺栓全部咬死，拆卸時用氣焊將螺栓全部割掉，通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺桿可以將螺桿軸承旋出，說明移動橫梁上的螺桿軸承與螺桿未抱死。拆卸上閘板上的上閘板螺桿軸承時，螺桿軸承與調(diào)節(jié)螺桿咬死，無法旋出，用切割機將上閘板螺桿軸承切開（圖4），上閘板螺桿軸承與上閘板的裝配孔內(nèi)潤滑脂變干變硬，已失去潤滑效果，且有螺紋損傷，因此車間立即安排重新制作上閘板螺桿軸承。因在擠壓機開機時，調(diào)節(jié)門處加熱溫度高于250 ℃，而耐高溫潤滑脂道康寧Molykote HP-500 工作溫度為-20～250 ℃，因此在回裝時對調(diào)節(jié)門各潤滑流道進行疏通，并手工加滿耐更高溫度的潤滑脂道康寧Molykote HP-630，該潤滑脂工作溫度在-20～280 ℃。

4 結(jié)語

通過此次對23M840 擠壓機檢修，徹底解決了調(diào)節(jié)門無法動作的問題，確保了擠壓機順利開車。

圖3 擠壓機調(diào)節(jié)門上半部分

圖4 上閘板螺桿軸承潤滑情況

從神戶制鋼LCM280H 型擠壓機調(diào)節(jié)門故障中吸取經(jīng)驗教訓(xùn)，總結(jié)如下：①潤滑失效是導(dǎo)致調(diào)節(jié)門不動作的主要原因，調(diào)節(jié)門加脂通道內(nèi)的潤滑脂高溫硬化堵塞管線，螺桿軸承與調(diào)節(jié)螺桿的潤滑脂在高溫環(huán)境下變質(zhì)硬化，造成銅材料的螺桿軸承與調(diào)節(jié)螺桿無法正常傳動、螺紋抱死；②選擇耐更高溫度的潤滑脂，同時適當縮短潤滑周期，在停機對調(diào)節(jié)門潤滑期間，建議將調(diào)節(jié)門開度從0%～100%開關(guān)一次，確保調(diào)節(jié)門各潤滑點徹底潤滑，同時可以清除螺桿軸承螺紋上的雜質(zhì)；③為確保擠壓機長周期運行，建議利用一個大修周期對調(diào)節(jié)門進行檢修一次，對螺桿軸承和調(diào)節(jié)螺桿進行全面檢查；④根據(jù)生產(chǎn)的聚乙烯產(chǎn)品牌號合理控制調(diào)節(jié)門溫度，避免此處溫度過高，導(dǎo)致潤滑脂變質(zhì)。