HDPE装置切粒机系统开车的故障及分析和对策

周轲

【摘 要】中韩（武汉）石油化工有限公司30万吨/年高密度聚乙烯装置（HDPE）2012年11月28日中交，2013年6月倒开车，2013年8月正式开车。装置年生产能力30万吨。其中挤压机是由日本神户制钢所生产制造的，主要由混炼机和熔融泵及切粒机等设备组成。切粒机有切刀24把，模孔3200个。本文将对挤压机切粒机实际生产中出现的故障结合开车与日常生产中的实际情况对其存在的问题进行分析，最后给出可能性解决方案。

【关键词】高密度聚乙烯；挤压造粒；切粒机；切粒水室；切刀

切粒机作为挤压造粒单元最重要的部分之一，是挤压机的“后卫”，起着水下切粒并输送的作用，作为承上启下的部分，其重要性不言而喻，可以说每次挤压机开车的成功与否基本上就由切粒机决定。我们先从切粒机开车的程序进行分析。

1 切粒机的作用

高密度聚乙烯装置挤压造粒单元切粒机的作用是将从挤压机模板挤出的190℃左右的聚乙烯树脂长条在60-70℃的水下进行冷却，并用24把不停旋转的切刀对其进行切割并切成长度2.5±0.5mm，直径3.2-4.5mm左右的圆柱体小颗粒。使聚乙烯产品方便包装储存，防止树脂氧化，同时改变树脂性能使产品多样化，以便下游用户对其进行改造加工。

2 切粒机的开车的条件及步骤

切粒机是挤压机开车的最后一步——在此之前首先要做好磨刀等准备工作。

2.1 开车条件

磨刀是切粒机开车之前的最重要的步骤之一。如果磨刀不好，将直接影响开车的成功率，且生产出的颗粒形状也会不规则，达不到要求，甚至会引起断刀，使挤压机被迫停车。

进退刀风压是由仪表风来提供动力控制的，将直接影响切粒机开车的成功率。除此之外，还有一些开车所必备的条件。其中切粒水温会影响到切刀的寿命，熔融泵（G/P）出口温度与压力与模板温度会影响模板开孔率，而锁定刀轴与合水室的动力由液压油提供。生产不同的牌号，树脂的物理性能不同，所需的条件也不同。

以下是生产各个牌号的产品所需要的工艺指标：

1.PN049： 管材 MI：0.27-0.3g/10min（5Kg）

进刀风压：0.23MpaG

退刀风压：0.1MpaG

P.C.W：660m3/h（大循环）；66℃

G/P入口压力：0.20MpaG

闸门温度：247-249℃

G/P入口温度：224℃

闸阀开度：45-49%

模板温度：180-182℃

1.HD5502W：小中空MI：0.20g/10min（2.16Kg）

进刀风压：0.23MpaG

退刀风压：0.1MpaG

P.C.W：660m3/h（大循环）；65-66℃

G/P入口压力：0.20MpaG

闸门温度：225℃

G/P入口温度：220-221℃

闸阀开度：48-50%

模板温度：189-191℃

3.J47-15：膜料 MI：15-20g/10min（21.6Kg）

进刀风压：0.23MpaG

退刀风压：0.1MpaG

P.C.W：640m3/h（大循环）；67℃

G/P入口压力：0.20MpaG

闸门温度：210-211℃

G/P入口温度：217℃

闸阀开度：56%

模板温度：192℃

可以看到，使用铬系催化剂的产品（HD5502W、J47-15）与使用钛系催化剂的产品（PN049）对模板温度的要求有一定的差异，这是因为两者的物理性能有区别，钛系催化剂的产品要较铬系催化剂的产品更硬。

进退刀风压影响磨刀与开车的成功率；切粒机的转速则影响粒料大小——粒料的大小与切粒机转速成反比；切粒水流量过低会使粒料送不及时，造成切粒水室故障，过高则可能会引起下游脱水困难。

2.2 切粒机的开车步骤及注意事项

（1）开车阀处树脂均匀流出时，启动熔融泵，将开车阀打向直通位进行模板拉料；

（2）当模板模孔排气结束并有树脂均匀流出时将开车阀打旁通位，停熔融泵；

（3）此时，开车阀拉料，清理模板，模板喷硅油，合切粒水室。

在上述开车步骤中，要注意满足开车条件，时刻关注树脂形态、液压油油压等工艺指标以及小车轨道清洁等容易忽略的人为因素，任何小问题都可能会造成开车失败。

3 实际生产中切粒机的开车与日常生产中遇到的问题

3.1 开车不成功的案例

2016年6月1日，检修结束开车，切粒机出现异响，机子振动大，后发现出现了垫刀；

2016年7月29日，第一次开车，开车阀切换故障，导致树脂不能进入熔融泵而停车；第二次开车，因液压油油压不足，无法合水室而停车。

3.2 日常生产中遇到的问题

断刀：2015年2月12日，前岗切换牌号后开车，1：45发现粒料拖尾，有长条料，提高切粒机转速仍无法解决问题，停车后发现切刀断，后在切粒水室中找到斷刀。

粒料过硬：一次停工检查中，发现切刀损耗快，模板有轻微变形。

粒料偏长：2016年6月4日开车，发现问题，提高转速无效，挤压机自然运行3天左右后，粒料恢复大小。

4 分析与解决方法

4.1 影响切粒机运行的因素

在上述案例中，我们发现切粒机运行的稳定与否很大程度上是由切刀决定的，此外液压油油压与切粒水的温度也对其造成一定的影响，因此高密度装置挤压机切粒机的经验据观察总结如下：

（1）模板垂直度、表面不平度超标；

（2）颗粒水PH值偏低；[1]

（3）切刀进刀或退刀压力波动；

（4）进退刀压差大；

（5）切刀转速太高；

（6）刀盘上的金属橡胶瓦出现老化失效；

切刀选材或结构形式不合适。刀盘上使用的金属橡胶瓦，使刀盘在轴向具有一定的弹性，可补偿刀盘承压后产生的部分变形量。金属橡胶瓦老化损坏，刀盘在轴向失去了弹性，会使切刀磨损加剧。

（7）切刀选材或结构形式不合适；

切刀选材与模板之间进行接触，切刀刀刃与模板切粒面之间形成一对剪切刃，切刀的质量对其寿命至关重要。

（8）模板温度不合适；

模板温度过低时树脂发硬，不利于切割，易出现长条粒子，加速切刀的磨损；温度过高时，粒子易粘连，形成大块粒子，容易形成缠刀甚至灌肠，不利于生产的平稳与产品的质量。

（9）水室合拢时间长，操作人员不熟练；

（10）开车拉料不彻底；

（11）其他影响因素。

4.2 解决办法

针对在上述的11个影响因素，我们在日常生产中应采取以下措施：

（1）调整或更换模板；

切刀轴与模板垂直度超標时，应进行调整。模板表面平面度或粗糙度超标时，应对模板进行研磨或更换。根据CWP公司的推荐，用在高密度聚乙烯装置的切粒机模板每年应进行研磨一次，造粒带磨损量超过2mm磨板要更换造粒带或进行报废。

（2）确保切粒水PH值不小于9

每周对PH值进行检测，并规定PH值小于8时通过在线补充新鲜水，使PH值升高到8以上。每月检测一次PH值，当颗粒水PH值小于8则打开补水阀，使颗粒水保持一定的溢流，直到PH变回到8以上。另外，每次停工更换切粒水一次。

（3）消除切刀进退刀压力波动；

我们要在日常巡检中，仔细检查切粒机的液压油系统的油位、压力、阀以及过滤器是否正常，以此来尽可能地消除液压油对切粒机系统的影响。

（4）降低进退刀压差；

本装置主要通过观察粒料的形状大小来调节。

（5）降低切刀的转速；

尽可能地降低切刀转速，过快的转速会影响切刀寿命，使问题发生的可能性增大。

（6）控制好其他工艺指标。

铬系催化剂产品较钛系催化剂产品更硬，如果在其他牌号切换成PN049牌号时未改变参数，很容易影响切刀等设备的寿命甚至损坏设备。故开机正常后，应先尽快将熔融泵G/P入口压力设定好，并投自动，之后再去调节进刀风压，并投自动，之后调节好模板温度、切粒水温等指标。

（7）水室合拢、切粒机进退操作要熟悉，动作要快；

高密度聚乙烯装置开停车的频率相对比较高，相信在不断地锻炼下，这个问题将逐渐得到解决。

5 结束语

因此，影响切粒机开车的成功率与日常生产的平稳与否的主要因素除了树脂本身的特性，还有切粒机自身的工作环境，尤其要关注切刀。除了平时仔细巡检以及时发现设备隐患外，每次停工都要对切刀进行仔细检查，以保障切粒机每次都能顺利开车以及平时正常生产时能够平稳运行。

【参考文献】

[1]李文.延长高密度装置切粒机切刀使用寿命，工程与材料科学，2013.NO.02.

[责任编辑：朱丽娜]