LCM 型挤压机调节门故障原因分析及处理

何茂盛，唐 征

（中国石油独山子石化公司，新疆克拉玛依 833699）

0 引言

独山子石化公司聚乙烯装置23M840 挤压机由日本神户制钢所制造，该机组为双速双螺杆双支撑LCM280H 型挤压机，在2002年改扩建时投用，该机组可加工熔融指数范围在0.002～7 g/min 的聚乙烯树脂，最大处理能力为17.5 t/h。粉料与添加剂由供料斗进入挤压机筒体内，粉料中的氮气、空气和易挥发物由料斗被抽吸系统抽出，粉料和添加剂在筒体内被螺杆剪切、混炼、熔融成混合流体，经由齿轮泵送至筛网过滤掉杂质，进入模板，从模孔出来的物料被切粒机高速旋转的切刀切削，切削后的粒料被脱盐水冷却并输送到干燥系统和筛分系统。

1 挤压机调节门介绍及存在问题

1.1 挤压机调节门作用

聚乙烯23M840 挤压机筒体主要由4 部分组成：进料段、混炼1 段、调节门、混炼2 段和水封端（图1），调节门位于混炼1段和2 段之间，用于调节在挤压机筒体内的聚乙烯树脂混炼熔融程度。通过开、关调节门，来改变熔融树脂在机筒内流动阻力，从而改变树脂的熔融效果；关小调节门、树脂流动阻力增加，熔融效果越好，反之熔融效果变差，调节门开度由树脂牌号、粒料质量、树脂熔融效果、调节门处温度和机组能耗等多重因素综合确定。

图1 挤压机混炼结构

1.2 挤压机调节门结构介绍

挤压机调节门由上闸板和下闸板两部分组成（图2），通过液压电机驱动蜗轮蜗杆减速箱，蜗轮带动调节螺杆转动（可正反两向旋转），调节螺杆上有两部分不同旋向的螺纹，与下闸板螺杆轴承配合的为右旋螺纹，上闸板螺杆轴承处的为左旋螺纹，进而控制调节门上下闸板同时等速的向相反方向运动，以此来实现调节门的开合，达到控制物料混炼温度的目的。调节螺杆上部移动横梁处为右旋螺纹，驱动下闸板，下部为左旋螺纹，驱动上闸板。

调节门的开度由电位计指示传至DCS，也可以从现场机械刻度尺上读取，调节门正常操作范围在0%～100%。在调节门的下部有一温度传感器，用于测量树脂的温度。挤压机在抽螺杆检修时，调节门必须处于全开状态，及现场指示在“FULL OPEN”位，全开状态位比挤压机正常运行时调节门允许最大开度100%还要大很多，只有在“FULL OPEN”位时，闸口才不会阻碍筒体抽出。

图2 挤压机调节门结构

1.3 调节门存在的问题

2018 年7 月9 日，聚乙烯装置23M840 挤压机按计划停机维护，停机时调节门开度为31.5%；维护结束，挤压机准备开机，为确保开机时混炼效果需关小调节门开度至12%～15%，DCS 上控制开大和关小调节门开度时，现场检查调节门均不动作。该挤压机曾在2013 年4 月、2014 年2 月出现过类似问题。

挤压机调节门无法动作会造成如下后果：①停机后的挤压机无法正常开机，若处理时间过长将导致聚合停工，因为此时调节门开度在机组正常运行的开度，开度过大，开机时聚乙烯粉末无法通过螺杆转动熔融，未熔融粉末会通过调节门输送到筛网和模板处，导致筛网和模板堵塞，造成机组运行存在更大风险；②挤压机在正常运行时，限制了挤压机负荷的调整，影响聚合的负荷；③无法对挤压机抽筒体检修，调节门开度无法开到“FULL OPEN”，调节门卡在螺杆上，整个筒体无法抽出。

2 调节门故障原因分析

调节门作为挤压机的重要组成部分，需从与调节门相关的温度控制、液压油、仪表、机械等方面进行分析。

2.1 调节门温度控制

在短时停机或开机时，调节门上闸板和下闸板通入中压蒸汽进行加热，蒸汽温度在280 ℃，机组正常运行时通入冷却水进行冷却，调节门温度通过其底部的温度计来监测。因此时处于停机状态，通入蒸汽加热，为避免因上下闸板材料热膨胀挤死调节门，导致调节门无法动作，通过调大调节门处冷却水流量，降低调节门温度，降低热膨胀的影响，但动作调节门仍无法动作。

2.2 液压油系统系统故障分析

调节门由液压马达驱动，而液压油系统主要由油箱、齿轮泵、过滤器、电磁阀、液压油缸、调压阀、蓄能器等组成，该液压油系统同时给水室锁紧、切粒机移动、刀轴锁定、开车阀、筒体移动、换网器和调节门等7 处同时供给液压油；挤压机运行时齿轮泵持续运转将油压打至操作压力15.2～18.4 MPa，当压力高于18.4 MPa 时调压阀自动开启，油压低于15.2 MPa 调压阀不得开启；蓄能器气囊中充有7.0 MPa 的氮气，用来稳定液压油压力，避免液压油压力突然下降，导致液压缸误动作。

此次调节门故障期间，在开关调节门时，液压油系统压力系统稳定未出现低于15.2 MPa 的情况，且液压油系统无渗油部位，调节门控制电磁阀动作正常。开关调节门时液压马达未动作，于是断开膜片联轴器，再次测试液压马达，正反转正常，转速与设计转速600 r/min 相匹配，说明液压马达正常，液压马达无内漏。

2.3 调节门机械故障分析

液压马达带动蜗轮蜗杆减速箱将动力传递给上、下闸板，复查液压马达与蜗轮蜗杆对中正常，确定扭矩传递正常，单独检查蜗轮蜗杆减速器，减速器润滑油油位正常、未见变质、无金属碎屑，蜗轮、蜗杆未见磨损，盘车转动良好，无卡涩。

调节门处有5 个润滑点，分别是上闸板、下闸板、上部螺杆轴承、下部螺杆轴承和支撑板处调节螺杆，调节门处使用的润滑脂是高温全氟聚醚润滑脂道康宁Molykote HP-500，该润滑脂的工作温度是-20～250 ℃，润滑周期为30 d，5 处润滑点均使用内径4 mm 的不锈钢管连接，且管线较长，在排查时发现上闸板加脂线堵塞，润滑脂板结，导致上闸板润滑失效。为确保挤压机开机时树脂熔融，调节门进行加热，温度高于250 ℃，开机正常后控制在180～210 ℃。

拆除蜗轮蜗杆减速器，用外力来转动调节螺杆，调节螺杆仍未动作，说明调节门故障是调节门本身机械故障。根据调节门结构及工作原理导致调节门机械故障的可能原因如下：①调节门的滑动表面损伤，导致卡死；②调节螺杆或螺杆轴承的螺纹损坏，无法传递扭矩；③调节门侧挡板上的顶丝过紧，导致调节门卡死；④闸板与侧挡板因变形或进入杂物卡死，导致调节门无法动作

3 调节门故障处理

2018 年7 月9 日当天发现挤压机调节门问题后，立即对调节门进行检修，断开联轴器、拆下液压马达，拆除蜗轮蜗杆减速箱及电位仪，拆除支撑板上的固定杆螺栓和移动横梁上的导向杆螺栓，卸松侧挡板上的紧定螺钉（图2），从正上方将调节门的上闸板以上的部分全部吊出（图3）；提升下闸板，确认下闸板上下无卡涩。在拆卸移动横梁上的下闸板螺杆轴承时，螺杆轴承螺栓全部咬死，拆卸时用气焊将螺栓全部割掉，通过旋转调节螺杆可以将螺杆轴承旋出，说明移动横梁上的螺杆轴承与螺杆未抱死。拆卸上闸板上的上闸板螺杆轴承时，螺杆轴承与调节螺杆咬死，无法旋出，用切割机将上闸板螺杆轴承切开（图4），上闸板螺杆轴承与上闸板的装配孔内润滑脂变干变硬，已失去润滑效果，且有螺纹损伤，因此车间立即安排重新制作上闸板螺杆轴承。因在挤压机开机时，调节门处加热温度高于250 ℃，而耐高温润滑脂道康宁Molykote HP-500 工作温度为-20～250 ℃，因此在回装时对调节门各润滑流道进行疏通，并手工加满耐更高温度的润滑脂道康宁Molykote HP-630，该润滑脂工作温度在-20～280 ℃。

4 结语

通过此次对23M840 挤压机检修，彻底解决了调节门无法动作的问题，确保了挤压机顺利开车。

图3 挤压机调节门上半部分

图4 上闸板螺杆轴承润滑情况

从神户制钢LCM280H 型挤压机调节门故障中吸取经验教训，总结如下：①润滑失效是导致调节门不动作的主要原因，调节门加脂通道内的润滑脂高温硬化堵塞管线，螺杆轴承与调节螺杆的润滑脂在高温环境下变质硬化，造成铜材料的螺杆轴承与调节螺杆无法正常传动、螺纹抱死；②选择耐更高温度的润滑脂，同时适当缩短润滑周期，在停机对调节门润滑期间，建议将调节门开度从0%～100%开关一次，确保调节门各润滑点彻底润滑，同时可以清除螺杆轴承螺纹上的杂质；③为确保挤压机长周期运行，建议利用一个大修周期对调节门进行检修一次，对螺杆轴承和调节螺杆进行全面检查；④根据生产的聚乙烯产品牌号合理控制调节门温度，避免此处温度过高，导致润滑脂变质。