茂金属聚乙烯生产中挤压造粒机故障分析与处理

李世财，刘光成，赵 新

（中国石油独山子石化设备检修公司，新疆克拉玛依 833600）

0 引言

茂金属产品具有良好的工艺性能，随着市场需求的不断扩大，目前国内相关企业茂金属产品的开发、生产规模也在逐渐增大。在茂金属聚乙烯成品生产过程中，造粒工段挤压机的运行周期、停机次数直接影响产品年度生产计划，甚至企业的效益和发展。如何通过科学有效的手段保障挤压机长周期平稳运行，减少停机次数、及时消除设备隐患至关重要。

1 挤压造粒机

挤压机组是茂金属聚乙烯成品生产中最关键的设备。其主要作用是将前序生产出的茂金属聚乙烯粉料，根据牌号与相应的添加剂以一定的配比进行掺混后，搅拌均匀输送至挤压机组筒体进行熔融加热，经过混炼机对物料进行机械剪切、捏合、混炼等，使粉料成为熔融状流体，再将物料经过齿轮泵加压通过过滤器进入模板，至水室切粒后带到干燥部分，干燥后进入振动筛筛选，最后将合格的粒料送入成品料仓包装。

从聚合生产出合格茂金属聚乙烯粉料到挤压造粒段，经过多层设备加工处理才能出合格成品，该过程附属设备多，控制仪表系统复杂，如果其中某个环节出现故障、突停、波动，均可造成挤压机组的停机，影响装置降负荷甚至导致停工停产。

2 挤压机常见故障分析及处理措施

2.1 挤压机进料中断

（1）原因分析：在粉料生产过程中，由于添加剂注入量不稳定，前序反应器反应温度、压差波动，循环气速过小，原料杂质含量过高等原因，造成挤压机来料阶段的粉料在输送过程出现“片料”“块料”，造成输送管线堵塞、旋转阀卡停、计量秤失效等，设备联锁造成挤压机停机。

（2）处理措施：增加原料的化验分析频次，严格控制反应器参数，优化送料程序，特别是粉料快到粉料仓底部时，采用多通道同时送料，以减少细粉比例。减少系统中氮气反吹量，保障送料畅通。

2.2 齿轮泵入口压力高

（1）原因分析：换网器滤网目数过高，筒体内粉料熔融指数低，料斗进料量大，各段筒体温度偏低，使物料熔融不良，输送过程中造成齿轮泵入口压力过高；在切粒过程中模板出现少量堵孔，使物料挤出受阻导致齿轮泵入口压力高值报警。

（2）处理措施：生产茂金属产品时，应选用匹配目数的过滤网，增加节流阀开度减少背压。定期切换并更换过滤网。提高各段筒体温度，使熔体温度相对提高，促进物料在熔融状态下更好地流动，同时确保摸孔通畅。

2.3 切粒机振动大

（1）原因分析：切粒机长期运行后，由于温差变化、筒体移动、模板磨损、联轴器磨损、机组润滑等原因，出现切粒机对中角不对中；齿套联轴器干摩擦引起切粒机振动增大，导致粒料不合格，设备停机。

（2）处理措施：定期采集数据并进行图谱分析，根据切粒机运行振动趋势做定期的状态监测分析，合理利用设备停机窗口检查齿套联轴器磨损、润滑及切粒机对中情况。检查切刀轴与造粒带的垂直，确保齿套联轴器进退刀时滑动自如。

2.4 摩擦离合器故障

（1）原因分析：主减速箱启动瞬间导致摩擦盘、摩擦片过热，摩擦盘与摩擦片老化、长期未更换，导致摩擦片烧损；摩擦离合器背压风压过低、波动、连锁保护系统故障等原因都能导致离合器故障，挤压机联锁停机（图1）。

（2）处理措施：主减速箱初启动时，根据机型减少喂料。定期监测背压风压系统，根据实际需要降低离合器风压连锁的瞬时报警值，定期更换摩擦盘、摩擦片。开机前监测摩擦离合器风压正常，主减速箱差速连锁正常[1]。

2.5 粒料不合格（图2）

（1）原因分析：切刀磨损、摸孔堵孔或少量裂口、切刀刃口损伤；颗粒水流量过低；物料熔融指数波动较大使出料流速不稳；颗粒水温度过高；模板造粒带平面度超标。

（2）处理措施：停机检查切刀刃口是否磨损，刀刃缺口是否损伤，根据检查结果更换切刀。检查并确认颗粒水满足水室切粒系统；调整模板的热油温度，检查筒体及模板温度分布是否均匀，根据检查结果更换模板，调整筒体冷却水的流量直至粒料合格。

2.6 产品含色粒

（1）原因分析：前序反应不充分。

（2）处理措施：根据聚合负荷调整挤压机负荷，控制料仓仓位，从而增加聚合粉料在反应器充分反应的时间；同时根据牌号减少主催化剂进入后序系统量，最大限度保证聚合反应充分。在挤压造粒工段，按比例加入脱盐水来失活残余的催化剂，防止颗粒发黄变色[2]。缩短更换滤网周期，避免色粒进入水室切粒。

2.7 切粒机缠刀、断刀

处理措施：停机检查切刀，确定模孔无堵塞，根据熔融指数合理调整风压与转速。确认“水、刀、料”到达模板处的“三同时”，防止颗粒水过早到达模板造成模板孔堵孔。切粒机合车后快速提升到挤压机的设定负荷，同时在挤压机操作范围内提高进刀风压至工艺稳定。检查更改切刀的平面度小于0.03 mm，检查切粒机、齿轮泵、主减速箱及机组基础振动正常，水室锁紧装置固定有效。

2.8 磨刀不合格或出现偏磨

处理措施：复查刀轴与造粒带的垂直度符合要求，停机检查切刀及模板接触面，根据实际需要适当增加风压重新磨刀。如切刀及模板平面度超标，工艺调整无效，更换模板及切刀。

2.9 切粒机转速影响造粒

（1）原因分析：在合适风压及切粒水温工况下，茂金属聚乙烯切粒转速较高或较低造成粒子不合格，影响产品质量。

（2）处理措施：计算切粒机转速，如果粒子太长，提高切粒机的转速，粒子太短则降转速。可参考粒子重量与切刀转速的关系计算公式：W1＝（Q×106）/（60×N×r×n）。其中，W1是粒子重量，mg；Q是熔体流动速率，kg/h；N 是模孔数（孔）；r 是切刀转速，r/min；n是切刀数量（把）。

2.10 高熔融指数产品质量不稳定

（1）原因分析：物料在筒体内的流量、熔体压差、溶体黏度比例不合格。

（2）处理措施：根据流体动力计算，得出茂金属产品在挤压造粒机流量（Q）和溶（熔）体压差（p）以及溶（熔）体黏度（U）的关系为Q=K×p/U。物料熔融指数升高，会使挤压机内熔融料黏度降低，导致物料压差相对减小。高熔融指数与筒体压力成反比，在茂金属生产中，根据机组设计适当增加挤压机的负荷，这样可以提高筒体压力，达到保证高熔融指数的产品质量的目的[3]。

2.11 成品输送系统故障停机

（1）原因分析：在输送成品过程中，干燥器、振动筛、送料旋阀、输送风机维护不到位，导致轴承、润滑、测速系统、仪表联锁系统故障，造成挤压机停机。

（2）处理措施：制定一机一册检查表，定期对挤压机附属设备进行维护保养，对主要设备干燥器、振动筛等计划检修，定期更换仪表插件，各旋阀、风机定周期切换。

3 操作系统对挤压机的影响

通过常见故障的分析及处理，有效解决了茂金属生产过程中故障率较高的部分设备问题。但影响挤压长期运行的因素很多，需要通过不断研究并和实际应用相结合，逐一解决硬件问题，同时提高操作人员的技能水平。优化挤压机操作规程，根据牌号固化机组控制参数，提升机组稳定运行的软件环境。同时也需要有与之匹配的操作系统。目前大型混炼挤压造粒机组大部分PLC 只应用到对应于控制系统的现场级，实现对工艺的程序制作和现场控制，在生产中经常出现由于系统误操作、误报警、误联锁等故障造成的造粒系统设备停机，导致挤压机联锁停机，因此提升系统操作的智能化、精准化水平，减少人为原因造成机组停机，是挤压机长周期稳定运行的关键[4]。

4 结语

挤压机组的长周期平稳运行，决定着茂金属产品稳定生产以及化工企业的整体经济效益。及时发现设备隐患、判断故障原因，做好设备预知检修，优化控制参数是茂金属产品生产过程中非常重要的环节。本文介绍了挤压造粒机组的常见故障，并对引起这种现象的原因进行分析，制定相应的措施，但由于茂金属各牌号生产所需的系统参数，人员操作水平的不同也会对挤压长期稳定运行带来潜在隐患，这就需要不断完善和固化相关的操作规程，提高人员技能，升级挤压机稳定运行的硬件及软件环境，才能更好地保障茂金属产品生产的设备环境。