擠壓造粒機(jī)出現(xiàn)墊刀料的原因及處理措施

方鎮(zhèn)子

(中國(guó)石油廣西石化公司，廣西 欽州 535000)

擠壓造粒機(jī)是聚丙烯裝置的核心機(jī)組之一，作用是將聚丙烯粉末轉(zhuǎn)換為成品粒料。在機(jī)組停車(chē)后重新開(kāi)車(chē)時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)纏刀料和墊刀料，致使機(jī)組開(kāi)車(chē)?yán)щy。機(jī)組頻繁啟停，一方面會(huì)加速機(jī)組部件的磨損和老化，降低使用壽命，另一方面，機(jī)組在開(kāi)車(chē)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的落地料，增加了生產(chǎn)成本。為此，筆者針對(duì)機(jī)組開(kāi)車(chē)過(guò)程中出現(xiàn)墊刀料的原因進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，并提出了相應(yīng)的解決措施。

1 擠壓造粒機(jī)組介紹

擠壓造粒機(jī)組由主電機(jī)、齒輪箱、筒體、節(jié)流閥、開(kāi)車(chē)閥、熔融泵、換網(wǎng)器、水下切粒機(jī)、干燥器、振動(dòng)篩等組成。聚丙烯粉末依靠自身重力下到擠壓造粒機(jī)筒體，在雙螺桿的作用下混合、擠壓，變成熔融的流體，通過(guò)節(jié)流閥控制在筒體內(nèi)的停留時(shí)間，再用熔融泵增壓，經(jīng)換網(wǎng)器過(guò)濾后從模板擠出，在高速旋轉(zhuǎn)的切粒機(jī)和顆粒水的作用下，切成聚丙烯顆粒，經(jīng)顆粒水輸送到干燥、分級(jí)設(shè)備，再由空氣壓縮機(jī)輸送到包裝工段，完成包裝。

2 出現(xiàn)墊刀料的原因

2.1 刀壓的設(shè)定

水下切粒機(jī)刀軸的進(jìn)刀和退刀，在液壓油泵的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行。在切粒機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，刀軸的進(jìn)刀由外給的輔助液壓油提供一定的壓力，油壓的大小，是切刀與模板能否正常貼合的重要保證。

如圖1所示，當(dāng)?shù)秹涸O(shè)定值較低時(shí)，造粒機(jī)的刀片與模板的接觸只在刀尖位置，局部與模板間存在較大的間隙。物料從模板處擠出，在冷卻水的作用下迅速冷卻，因存在間隙，切刀無(wú)法正常接觸并切削物料，極易產(chǎn)生墊刀料。

圖1 刀片與模板的示意圖

如圖2所示，當(dāng)?shù)秹涸O(shè)定過(guò)高時(shí)，切刀與模板面的接觸只在內(nèi)側(cè)，刀尖與模板間為非正常接觸，存在一定的間隙，在切削過(guò)程中產(chǎn)生的結(jié)果與低刀壓下的切削結(jié)果相似。同時(shí)，壓力設(shè)定過(guò)高，刀刃內(nèi)部區(qū)域有形成裂紋和鋸齒狀缺口的危險(xiǎn)，會(huì)加快切刀與模板造粒帶的磨損。此外，由于切粒是在水下切粒室中進(jìn)行，刀軸進(jìn)刀除了受到物料擠壓的反向壓力外，還受到顆粒水的反壓作用，兩者共同影響刀壓的設(shè)定。

圖2 模板與壓力分布的示意圖

2.2 物料性能

①停車(chē)期間，由于后工段無(wú)法正常生產(chǎn)，反應(yīng)器需要注入一定量的一氧化碳以殺死催化劑的活性，并會(huì)中斷給電子體的注入。由于是短時(shí)間停車(chē)，反應(yīng)器處于流化循環(huán)狀態(tài)，一氧化碳的定量注入，物料在反應(yīng)器里長(zhǎng)時(shí)間的循環(huán)摩擦，以及外加給電子體的中斷，可能會(huì)使物料的性質(zhì)如物料的黏度、等規(guī)度等發(fā)生變化。實(shí)驗(yàn)表明，物料的黏度越大，造粒機(jī)刀片的刀刃必須越鋒利，否則在切粒時(shí)不易成型。

②產(chǎn)品牌號(hào)本身的物性也是影響機(jī)組開(kāi)車(chē)效果的因素之一。每種牌號(hào)的物性如熔融指數(shù)、等規(guī)度、拉伸性能等，存在一定的差異，這些差異必然引起造粒機(jī)工況的改變。比如低熔指聚合物的流動(dòng)性差，開(kāi)車(chē)時(shí)的負(fù)荷相對(duì)較低，可能會(huì)因其流速過(guò)低而堵塞?？?，造成模孔出料不暢，或者在模板表面形成一層薄膜，在切粒過(guò)程中產(chǎn)生墊刀。

2.3 模板與刀軸的垂直度偏差大

刀軸與模板的垂直度偏差大，會(huì)導(dǎo)致切刀與模板的接觸不均勻，造成刀軸與模板偏磨。造成刀軸與模板的垂直度偏差大的原因，主要有模板與刀軸在安裝時(shí)的找正偏差、模板制造偏差以及溫度等。在生產(chǎn)過(guò)程中，長(zhǎng)時(shí)間的偏磨使得模板表面的磨損不均，模板表面與切刀面之間各點(diǎn)的間隙不一致，嚴(yán)重影響切刀與模板的貼合度。此外，模板面的磨損，使得刀盤(pán)與模板之間形成的小腔空間變小，黏連的顆粒纏在切刀上，無(wú)法被顆粒水帶走，造成纏刀。

2.4 刀軸振動(dòng)產(chǎn)生偏移

1）嚴(yán)重的偏磨不僅造成模板面的磨損不均，也會(huì)造成刀軸振動(dòng)；2）刀輪與刀軸配合使用的金屬橡膠套筒因長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行老化而產(chǎn)生裂痕，使得刀輪在高速旋轉(zhuǎn)、顆粒水以及樹(shù)脂壓力的作用下，產(chǎn)生了偏心位移；3）刀軸組件中的軸承因長(zhǎng)期運(yùn)行而產(chǎn)生磨損，造成刀軸振動(dòng)。刀軸振動(dòng)使得切刀產(chǎn)生了前后位移，物料在擠出時(shí)會(huì)墊在切刀與模板之間，造成墊刀。

2.5 “三同時(shí)”的影響

理論上的“三同時(shí)”即同時(shí)進(jìn)刀、同時(shí)進(jìn)水、同時(shí)進(jìn)料，但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，受到諸多因素的影響，往往做不到理論上的“三同時(shí)”。1）物料和切刀先到達(dá)，顆粒水延后，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生墊刀。物料從模板中擠出后，由于顆粒水未能及時(shí)進(jìn)行冷卻，高速旋轉(zhuǎn)的切刀不能將熔融的物料進(jìn)行切割，造成纏刀。2）水和物料同時(shí)到達(dá)，切刀延后，此時(shí)也會(huì)產(chǎn)生墊刀。在進(jìn)刀過(guò)程中，物料擠壓產(chǎn)生的反向壓力增大，使得切刀與模板不能完全貼合，模板與切刀的匹配達(dá)不到最佳的效果，在短時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生墊刀料。3）切刀與水同時(shí)到達(dá)，物料延后，此時(shí)會(huì)造成模板過(guò)快冷卻，?？锥氯试黾?，也會(huì)影響開(kāi)車(chē)效果。

2.6 其他因素

其他因素主要有模板制造材質(zhì)的選擇、合模時(shí)模板的潔凈程度等。模板用250℃的高溫?zé)嵊图訜岷?，在切粒室中?jīng)55℃左右的顆粒水冷卻，溫度變化較大，對(duì)模板材質(zhì)的熱脹冷縮性能要求很高。若熱脹性能較差，易造成模板變形，影響切刀與模板的貼合。另外，在合模時(shí)，由于造粒小車(chē)完成合模鎖緊需要一定的時(shí)間，而模板處有連續(xù)不斷的熔融物料擠出，造成物料比水先到的情況，若顆粒水無(wú)法及時(shí)地將黏連的物料帶走，則極易導(dǎo)致墊刀的發(fā)生。

3 解決措施

1）開(kāi)車(chē)時(shí)，適當(dāng)提高進(jìn)刀壓和切刀轉(zhuǎn)速。高的進(jìn)刀壓能夠避免刀軸在進(jìn)刀時(shí)發(fā)生后退，同時(shí)高的切刀轉(zhuǎn)速也較容易將黏連的物料從切刀上甩開(kāi)，避免墊刀。

2）開(kāi)車(chē)之前，要先對(duì)物料特性進(jìn)行化驗(yàn)分析，同時(shí)在拉料和沖模過(guò)程中注意物料黏性的變化。物料黏性較大時(shí)，要適當(dāng)降低筒體溫度、出料段的溫度、模頭溫度以及顆粒水溫度。

3）開(kāi)車(chē)時(shí)，要注意檢查模板與刀軸的垂直度，垂直度偏差較大時(shí)要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)要檢查切刀和模板的磨損程度，如果磨損嚴(yán)重，要更換切刀和模板。

4）開(kāi)車(chē)時(shí)要調(diào)整“三同時(shí)”的時(shí)間，以確保刀、水、物料同時(shí)到達(dá)。

5）針對(duì)不同的產(chǎn)品牌號(hào)及物性，開(kāi)車(chē)前要設(shè)定合適的操作參數(shù)，包括筒體溫度、出料段溫度、模板溫度、顆粒水溫度、進(jìn)刀壓、刀速、開(kāi)車(chē)負(fù)荷等。

6）定期對(duì)機(jī)組進(jìn)行檢查、評(píng)估，更換機(jī)組的易損部件，做預(yù)知性的維護(hù)和檢修。

4 結(jié)論

綜合以上分析，擠壓造粒機(jī)在開(kāi)車(chē)過(guò)程中產(chǎn)生墊刀料的原因，主要有刀壓設(shè)定、物性變化、模板與刀軸的垂直度偏差、刀軸振動(dòng)、“三同時(shí)”、模板材料等。擠壓造粒機(jī)組是聚烯烴裝置最關(guān)鍵的設(shè)備之一，為了保證裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，需要在工作中不斷地摸索和總結(jié)，從而確保機(jī)組在最佳工作狀態(tài)下運(yùn)行。