熔体泵常见故障原因及对策分析

张营

摘 要：熔体泵作为聚酯装置的关键设备，从开工以来，由于多种原因聚酯装置使用的熔体泵在日常使用中，出现多次扭矩限制器脱落的情况，进而导致熔体大量排废，在影响生产效率的同时，也带来了资源浪费和经济损失，车间采取了多种措施（如增加扭矩限制器设定值等） 对熔体泵的故障问题进行分析，但整体效果效果不好，也成为影响当前装置平稳运行的最大隐患。该文将研究熔体泵控制的方案，找出导致扭曲限制器脱开的核心原因，进而提出对原有方案加以改进。通过对实际结果的评估，可以看出所采用的熔体泵控制方案的控制措施和方案是得当的。

关键词：熔体泵 故障分析 故障应对

中图分类号TQ0512l 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（b）-0061-02

熔体泵作为聚酯装置的关键设备，从开工以来，由于多种原因聚酯装置使用的熔体泵在日常使用中，出现多次扭矩限制器脱落的情况，进而导致熔体大量排废，在影响生产效率的同时，也带来了资源浪费和经济损失。熔体泵问题对于车间的安全生产带来了很大的隐患，针对这一问题，车间采取了多种措施（如增加扭矩限制器设定值等）对熔体泵的故障问题进行分析，但整体效果效果不好。该文将研究熔体泵控制的方案，找出导致扭曲限制器脱开的核心原因，进而提出对原有方案加以改进。

1 熔体泵原控制方案简介

熔体泵属于高温齿轮泵，造价较高。除了具备常用的联锁功能外，在泵体和电机之间，安装了扭矩限制器，名为AUTOG URD，如果该限制器出现过载的情况，会使电动机和泵体脱离，过载消除后，限制器复位运行。该泵控制原理如下。

图1展示了熔体泵的控制原理，该回路在DCS内能够实现。该泵的设计思路是对泵出口的压力进行调节，使用变频器对熔体泵的转速甲乙调节，并实现泵体出口压力的稳定。为了保持下游装置熔体在压力参数上的稳定，需要将最终出口PIC-11820的压力作为主回路，而泵出口压力PIC-11807作为副回路。对于出口压力的检测，采用双重方式检测，在DCS上通过II-11807开关可选择采用哪一个检测点。SI-11803负责检测泵体的转速状况，而II-11836则是对电机的电流进行检测。在泵的出口压力超过设计值时，泵联锁停机；当泵负荷大时，也即面临的作用力增加时，就引起限制器脱开，熔体泵停止转动。

2 扭矩限制器脱开的原因分析

车间的两台熔体泵在投用之后，出现了多次的限制器脱落事件，导致脱离的原因具有内在的相似性。以发生在2014年7月28日的脱落为例，下表记录了相应的参数，而图2展示了在限制器脱离前后的运行趋势图。

通过表1可以看出，在熔体泵出现故障前后的状况简述如下：在13：00：25时，该泵仍然运行在正常状况，经过5s时间，到13：00：30时，熔体泵的出口压力开始从169.94kg/cm2下降至154.61kg/cm2，出现了15.33kg/cm2的降幅。由于控制方式此时为串级方式，为了保持压力平稳，PIC-11807.OP增大（由78.57%上升至86.57%），使泵转速SI-11803.PV升高（由32rpm升至36.81rpm），电机电流急剧增大（由224A升至249.15A）。经过事后的集中分析，导致出现泵体转速和电流问题的原因可能是泵入口固体颗粒堵塞，控制回路持续增加输出，在半分钟之后，即13：01：00时，达到了最高值，最终导致限制器脱落。

由于泵体压力变化很快，事件出现的过程很短，在很短的时间内（几秒到十几秒之间内），现场操作人员难以及时发现泵体的变化，即使能够发现，也难以采取适当的措施对故障进行及时的处理。出现这种问题的原因主要是工艺流程方面的，但也对熔体泵的管理和控制提出了新的要求，说明在熔体泵的控制上，存在不完善、不到位的地方，没有恰当的预防措施。基于上述理解，笔者对车间原有的熔体泵控制方案进行了改进和优化，主要是增加了联锁逻辑图，如下图所示，后续部分将对控制方案优化和改进进行详细说明。

3 熔体泵控制方案改进

通过前述分析可以知道，导致限制器脱落的主要原因是泵体的出口压力急剧降低时，为了保持压力的平稳，熔体泵的转速增加很快，出现泵体和电机联轴器之间的作用力突然增大，最终导致扭矩限制器脱开。结合这一原因分析，笔者尝试在控制方案中，增加自动切换控制方式的功能，在原有方案的基础上，增加图3所展示的联锁逻辑。

图3所示的逻辑图所完成的功能是：当出口压力PIC-11807的测量值大于警戒值1时、泵电流大于设定值2时，DCS发出紧急声光报警；程序将PIC11807回路控制方式由串级或自动立即切换到手动，避免泵转速无限增大。在熔体泵运行时，PIC-11807输出即泵转速值进行限制，即使在最大负荷时，PIC-11807回路输出也不超过75%。。通过这些调整和改进，在出现原有相似的泵体故障时，在操作人员没有发现的情况下，这一逻辑也能够对熔体泵的运行和限制器的脱落进行控制和保护。

在增加了这一联锁逻辑后，在紧急状况下，可能会对下游生产装置的运行造成一定影响，但能够减少非计划停工的次数，也能够更好地维持泵的正常运转。

4 效果分析

通过前后防方案的对比，该研究者对熔体泵的控制方案进行了调整和改进，新方案实施之后的几个月内，没有出现过限制器脱落的故障，熔体泵整体上运行正常，这与未改进之前连续八个月内出现近10起脱落事件相比，成效明显，也实现了预期的改进目标。

参考文献

[1] 日本岛津公司.高温齿轮泵使用说明书[S].1990.

[2] 赵雪华，朱天霞.泵的理论与应用[M].上海：华东理工大学出版社，1994.

[3] 濮良贵.机械零件[M].北京：高等教育出版社，1982.