李 強 施海榮 王保軍
海申機電總廠(象山) (浙江寧波 315718)
聚氯乙烯(PVC)是由氯乙烯單體聚合而成的聚合物,為一種白色粉末,密度在1.35~1.45 g/cm3之間。PVC樹脂根據(jù)聚合度不同分為8種牌號,分別為:SG-1,SG-2,SG-3,SG-4,SG-5,SG-6,SG-7 以 及HPVC(高聚合度聚氯乙烯),目前國內(nèi)比較常見的為SG-5型。SG-5型主要用來制造PVC水管及其他高強度管材。
國內(nèi)常見的PVC生產(chǎn)工藝采用電石為原料。電石經(jīng)水解生成乙炔,乙炔氣經(jīng)過精制,與燒堿車間來的氯化氫反應(yīng)生成粗氯乙烯,粗氯乙烯精餾除雜后采用懸浮法工藝生成PVC,PVC漿料經(jīng)脫除氯乙烯單體、離心機脫水干燥后即得成品,最后包裝存儲。具體流程見圖1。
圖1 聚氯乙烯生產(chǎn)工藝流程
臥螺離心機是PVC漿料固液分離(即脫水干燥)的關(guān)鍵設(shè)備,主要由限矩保護裝置、差速器、螺旋、轉(zhuǎn)鼓、機罩、機座、潤滑系統(tǒng)、主電機(包括機架)組成,具體如圖2所示。
圖2 臥螺離心機的結(jié)構(gòu)
離心機的工作原理是:PVC漿料經(jīng)進料管(1)送入螺旋體(5)上的物料分配器內(nèi),通過高速旋轉(zhuǎn)的螺旋體均勻分布到轉(zhuǎn)鼓(4),在主機高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下,密度較大的PVC固相顆粒被快速沉積到轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上,與轉(zhuǎn)鼓作相對運動的螺旋體葉片連續(xù)將其刮下并推向轉(zhuǎn)鼓小端排渣口,分離后的清液經(jīng)轉(zhuǎn)鼓大端堰板開口溢流出轉(zhuǎn)鼓。螺旋與轉(zhuǎn)鼓之間的相對運動由差速器來實現(xiàn)。差速器的外殼與轉(zhuǎn)鼓連接,差速器輸出軸與螺旋連接,差速器輸入軸與限矩保護裝置連接。主電機帶動轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)的同時也帶動了差速器外殼的旋轉(zhuǎn),差速器輸入軸與限矩保護裝置相連,在差速器速比的作用下,將扭矩傳遞給螺旋體,從而實現(xiàn)離心機對PVC物料的連續(xù)分離。
臥螺離心機在PVC固液分離中不可避免地會出現(xiàn)一些問題,及時解決問題、積累經(jīng)驗是臥螺離心機操作技能提升的重要過程。
PVC干粉返沖問題一般出現(xiàn)在新工藝線設(shè)備的初始調(diào)試階段。由于在施工過程中沒有充分考慮到離心機停止運行后,干燥塔內(nèi)的高溫氣流會沿著管道將螺旋輸送機內(nèi)的PVC干粉由離心機出料口返吹向離心機內(nèi)腔,造成PVC干粉在離心機機罩內(nèi)壁及出渣部位腔體內(nèi)部堆積。當(dāng)停機時間過長,再次開機運行時,就會出現(xiàn)啟動電流異常高,導(dǎo)致開機報警等“過電流”保護停機現(xiàn)象的發(fā)生。當(dāng)PVC高溫氣流“返沖”進入主軸承座部件后,會隨著主軸承潤滑油進入潤滑油站,大直徑的PVC干粉顆粒會直接停留在潤滑站過濾油網(wǎng)上,造成過濾油網(wǎng)堵塞;小直徑的PVC干粉顆粒和蒸汽會直接隨著潤滑油進入主軸承,產(chǎn)生液壓油“乳化”現(xiàn)象,同時導(dǎo)致主軸承因潤滑不暢而“燒毀”。
將距離心機渣相排料端螺旋輸送機1 m處的單導(dǎo)程輸送葉片去除,使螺旋輸送機輸送的PVC干粉在該處形成“料封”,起到封堵干燥塔內(nèi)高溫氣流“返沖”通道的作用,可避免PVC干粉的返沖。
液相固含率較高的現(xiàn)象一般出現(xiàn)在新工藝線設(shè)備的初始調(diào)試階段。由于在運轉(zhuǎn)過程中,離心機機罩內(nèi)腔處于負壓狀態(tài),且壓力小于離心機兩端出口處的壓力,因而出渣口處的PVC干粉和出液口處的高溫蒸汽會因為氣壓差的作用而竄入到機罩內(nèi)腔,二者混合后,順著離心機罩殼“肚皮”板流至離心機液相出口,造成離心機處理后的液相含固率升高。
該問題的解決方法是去除離心機機罩內(nèi)腔的壓力差,保持機罩內(nèi)腔與出渣口、出液口處的壓力一致。常用方法是在離心機出渣、出液口或在機罩內(nèi)腔增設(shè)穩(wěn)壓管。
PVC生產(chǎn)過程中若聚合工藝不正常(會導(dǎo)致PVC漿料中夾帶著一些不規(guī)則的固體大顆粒)或者進料溫度高于80℃,離心機螺旋體與轉(zhuǎn)鼓之間間隙過小時,螺旋體在“刮料”過程中就極易產(chǎn)生塑化片。
通過合理調(diào)整螺旋體與轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁之間的間隙,同時減小螺旋葉片刮料厚度,可避免塑化片現(xiàn)象的出現(xiàn)。
差速器運行溫升過快的原因主要有:(1)差速器腔體注入的潤滑油量偏少,由于潤滑不充分,行星齒輪摩擦加劇導(dǎo)致溫升過高,長期高溫運行容易造成滑動軸承與行星軸高溫黏合或齒輪損壞;(2)差速器腔體注入的潤滑油量過多,造成潤滑油溫度升高、體積膨脹,差速器腔體內(nèi)部因預(yù)留空間過小,導(dǎo)致內(nèi)腔壓力過大,使軸頸處骨架密封損壞,從而導(dǎo)致潤滑油外泄;(3)短時間內(nèi)進料波動幅度大且頻繁,造成差速器瞬間負載變化異常、滑動軸承磨損加劇,使油溫升高。
解決方法:(1)嚴格控制差速器內(nèi)腔預(yù)留腔體空間,一般預(yù)留總腔體空間的15%左右作為膨脹空間;(2)定期更換和檢查潤滑油油質(zhì);(3)嚴格按工藝規(guī)程控制離心機進料量、進料濃度和進料時間。
PVC物料特性,如:牌號(PVC型號)、物料溫度、物料內(nèi)異類物質(zhì)含量、聚合不正常物(爆聚料或粗料)、聚合程度、黏度、含固率、氯乙烯殘留等,對離心機的分離效果都會產(chǎn)生影響。理論上,PVC漿料牌號越大越容易分離。
離心機用于PVC漿料的固液分離時,要獲得良好的分離效果,PVC漿料進料應(yīng)滿足以下幾點要求:進料溫度控制在80℃以下;漿料含固率控制在25%±5%;氯乙烯殘留量一般控制在10%以下。
3.6.1 進料管在啟動過程中出現(xiàn)斷裂
如果離心機在停機前未進行全面沖洗,未將螺旋筒體錐段內(nèi)的積料沖洗干凈,那么離心機停機后,上方的積料會由于本身重力作用堆積在螺旋筒體錐段內(nèi)的一側(cè),離心機再次啟動后,偏重引起離心機振動,從而導(dǎo)致進料管顫動,其因與螺旋體高速摩擦而斷裂。
解決方法:采用帶噴淋裝置的雙層進料管,在停機前必須通過進料管的夾套對離心機進行徹底沖洗,以確保螺旋筒體內(nèi)無積料。
3.6.2 進料管在運行過程中出現(xiàn)斷裂
進料管在運行過程中出現(xiàn)斷裂,一般是由以下原因所引起:(1)進料濃度不穩(wěn)定;(2)進料壓力不穩(wěn)定;(3)管路系統(tǒng)有振動。
解決方法:改進生產(chǎn)工藝,保證進料濃度、進料壓力的穩(wěn)定;經(jīng)常檢查離心機與設(shè)備管路的螺栓連接情況。
(1)離心機在運行中出現(xiàn)變頻器“過熱”保護,電器元件因積灰、受潮出現(xiàn)頻繁“短路”現(xiàn)象。原因分析:根據(jù)參數(shù)設(shè)定值,在外部環(huán)境溫度超過40℃時變頻器會因“過熱”而保護停機;溫度太高且溫度變化較大時,元器件內(nèi)部易出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象,導(dǎo)致其絕緣性能大大降低,甚至引發(fā)“短路”事故。解決方法:使電器控制柜與周圍環(huán)境盡量隔離或?qū)⑵鋯为毞胖迷谟锌照{(diào)的專用操作室內(nèi),以避免高溫、灰塵以及腐蝕性氣體對電器元件的危害。
(2)離心機在運行過程中出現(xiàn)恒速過電壓報警。這可能是由于輸入電壓偏高或運行過程中存在外力拖動電機運行。可通過將電壓調(diào)至正常范圍、取消外動力或加裝制動電阻來避免該現(xiàn)象的發(fā)生。
(3)離心機在運行過程中出現(xiàn)主電機過溫故障。這可能是由于主電機溫度傳感器接線松動或主電機溫度過高;可檢測溫度傳感器接線并排除故障、降低載頻或采取其他散熱措施對電機進行散熱處理。
(4)變頻器頻繁報過流和過壓。原因可能是電機參數(shù)設(shè)置不正確、加減速時間不合適或負載波動??芍匦略O(shè)置電機參數(shù),進行電機調(diào)諧,或者設(shè)置合適的加減速時間。
結(jié)合工作實踐,對臥螺離心機在PVC固液分離行業(yè)中的常見問題進行了分析并提出了解決方案,以期對臥螺離心機在樹脂類固液分離領(lǐng)域運行的穩(wěn)定性、可靠性等方面提供有效的借鑒。