孟慶亮

(開(kāi)封龍宇化工有限公司，開(kāi)封市聚甲醛基新材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 開(kāi)封 475200)

聚甲醛作為一種綜合性能優(yōu)異的熱塑性工程塑料，正在替代一些傳統(tǒng)上被金屬所占領(lǐng)的市場(chǎng)，尤其是替代銅、鋁、鋅等有色金屬材料。聚甲醛是摩擦副材料的首要選擇，其自潤(rùn)滑特性為無(wú)油環(huán)境或容易發(fā)生早期斷油的工作環(huán)境。在聚甲醛行業(yè)，雙螺桿擠出機(jī)是將聚甲醛粉料與穩(wěn)定劑混合、混煉、熔融反應(yīng)、剪切、擠出及造粒的設(shè)備，是產(chǎn)品成型的終端設(shè)備，其重要性是顯而易見(jiàn)的。因此如何使擠出機(jī)更為穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行顯得尤為重要。開(kāi)封龍宇化工有限公司聚合廠雙螺桿擠出機(jī)組是從德國(guó)進(jìn)口，型號(hào)為ZSK177，由加料系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)筒主體、切粒裝置和干燥分級(jí)系統(tǒng)等主要部分以及機(jī)簡(jiǎn)冷卻水系統(tǒng)和直空抽氣系統(tǒng)等輔助部分組成。根據(jù)幾年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)就該擠出機(jī)日常生產(chǎn)中對(duì)聚甲醛產(chǎn)品質(zhì)量的影響和技術(shù)改造要點(diǎn)及日常操作控制要點(diǎn)作簡(jiǎn)單介紹。

1 影響原因分析

1.1 喂料器料斗聚甲醛(POM)粉料架橋?qū)D出機(jī)及產(chǎn)品質(zhì)量的影響

因粉料過(guò)細(xì)摩擦力不夠，在擠出機(jī)雙螺桿返料段的影響下不能將喂料器給定的粉料及時(shí)送到后端加熱融化，造成喂料器料斗POM粉料架橋、擠出機(jī)扭矩波動(dòng)、主電機(jī)離合器因扭矩波動(dòng)頻繁跳停等。需反復(fù)啟動(dòng)主電機(jī)將料斗物料逐步送往后段，此時(shí)螺桿螺槽內(nèi)部物料充滿度高，物料在擠出機(jī)停留時(shí)間長(zhǎng)等都會(huì)造成小黑粒、異型粒超標(biāo)等。由于反復(fù)啟動(dòng)電機(jī)會(huì)對(duì)電機(jī)及離合器和部分設(shè)備造成損壞。且料位過(guò)高時(shí)物料還會(huì)進(jìn)入負(fù)壓廢氣管線，堵塞廢氣管線，造成物料浪費(fèi)和料斗及給料器微正壓狀態(tài)。

1.2 擠出機(jī)真空泵負(fù)壓大對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響

由于擠出機(jī)最初真空度可抵到0.080 MPa，因聚甲醛熱加工過(guò)程中的HCHO(GM)的釋放量有限，往往擠出機(jī)內(nèi)部熔融物料會(huì)被負(fù)壓抽至真空進(jìn)口管線及洗滌塔內(nèi)部，造成真空管道堵塞及洗滌塔內(nèi)部積料等。而真空口積存的物料長(zhǎng)時(shí)間受熱發(fā)黃、碳化后脫落之?dāng)D出機(jī)內(nèi)部，造成成品物料中小黃粒、小黑粒等超標(biāo)，從而影響聚甲醛成品質(zhì)量。

1.3 聚合反應(yīng)對(duì)擠出機(jī)及產(chǎn)品質(zhì)量的影響

因聚合反應(yīng)不好GM(聚甲醛熱加工過(guò)程中的HCHO的釋放量)值偏高，造成擠出機(jī)真空洗滌塔濃度高、起沫、液泛、倒灌等。究其原因主要是洗滌液(WP)為手動(dòng)閥門調(diào)節(jié)，人為調(diào)節(jié)不便于控制流量，屬于間歇式補(bǔ)水，在液位不高時(shí)受液位與外送調(diào)節(jié)閥的聯(lián)鎖原因，洗滌塔液位不能夠及時(shí)定量輸送出去，造成塔液濃度增高，溫度短時(shí)間內(nèi)急劇上升，出現(xiàn)上述倒灌等情況。另外為滿足生產(chǎn)節(jié)能降耗要求，WP用量一直處于偏低狀態(tài)，從而造成在聚合反應(yīng)波動(dòng)時(shí)，不能夠?qū)ο礈焖腤P用量根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行精確調(diào)整。

1.4 擠出機(jī)切粒機(jī)對(duì)聚甲醛成品的粒型的影響

原切粒機(jī)存在的明顯缺陷：切刀傳動(dòng)裝置只能實(shí)現(xiàn)上下方向擺動(dòng)，不足以修正傳動(dòng)軸與擠出機(jī)模頭的垂直度的偏差，對(duì)切粒情況有影響；成品物料中異型粒、骨頭粒、尾巴粒、三角粒過(guò)多，對(duì)成品物料的影響大。因骨頭粒、尾巴粒、三角粒、串聯(lián)粒多而造成纏刀及粒料輸送泵堵塞、振動(dòng)篩堵塞、造成前系統(tǒng)頻繁停車等。

2 采取整改措施

2.1 給料器加炭料位器

喂料器料斗架橋主要是因粉料過(guò)細(xì)摩擦力不夠，采取的措施是在料斗底部加裝料位計(jì)，并且與擠出機(jī)給料器增加聯(lián)鎖控制，見(jiàn)圖1b。當(dāng)料斗積料達(dá)到料位計(jì)時(shí)給料器聯(lián)鎖控制跳停，料斗料位不再增加。經(jīng)技術(shù)改造之后，減少了粉料浪費(fèi)，減少了主電機(jī)因扭矩波動(dòng)跳停次數(shù)，降低了螺桿螺槽內(nèi)物料充滿度、物料停留時(shí)間，減少了因扭矩波動(dòng)產(chǎn)生的異型粒、機(jī)頭料、小黑粒等。

圖1 擠出機(jī)給料器改造前后效果圖

2.2 加裝管線控制真空負(fù)壓

在擠出機(jī)廢氣管線上接近真空泵進(jìn)口處，增加一根DN20的對(duì)空管線并加裝球閥用于控制真空度-0.05～-0.08 MPa。在擠出機(jī)端蓋上加裝氮?dú)夤芫€，用于置換機(jī)筒至真空泵的廢氣管線中的GM濃度，見(jiàn)圖2。

圖2 加裝管線后流程圖

改造后，由于真空泵進(jìn)口對(duì)空管線的加入，可以根據(jù)球閥精準(zhǔn)的控制系統(tǒng)負(fù)壓，滿足不同物料條件下(粉料中GM值的高低)對(duì)真空度負(fù)壓的要求，避免因負(fù)壓高造成擠出機(jī)內(nèi)部熔融物料被抽至廢氣管線及洗滌塔內(nèi)部，造成真空管道堵塞及洗滌塔內(nèi)部積料等。氮?dú)獾募尤?，加大了廢氣管線的氣體流動(dòng)性，降低了廢氣管線內(nèi)部GM氣體及低聚物的濃度，減少了真空口的附著物，同時(shí)因真空口附著物的減少，碳化物減少，成品中小黃粒、小黑粒明顯減少，提高了成品聚甲醛產(chǎn)品質(zhì)量，延長(zhǎng)了擠出機(jī)的運(yùn)行周期，延長(zhǎng)了擠出機(jī)的清理真空周期，由原來(lái)的7～10日1次，延長(zhǎng)至現(xiàn)在的15～20日1次。同時(shí)由于氮?dú)獾募尤?，熔融物料因重力作用也不易進(jìn)入廢氣管線和洗滌塔內(nèi)部。

2.3 洗滌塔增上監(jiān)控系統(tǒng)

在洗滌塔補(bǔ)液管線上增加遠(yuǎn)程流量顯示及遠(yuǎn)程控制調(diào)節(jié)，循環(huán)泵出口處增加在線濃度監(jiān)控，便于在正常生產(chǎn)時(shí)根據(jù)塔液濃度來(lái)控制洗滌液(WP)用量，同時(shí)可以在聚合反應(yīng)波動(dòng)時(shí)根據(jù)在線濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)和置換對(duì)洗滌塔的WP用量，盡可能地滿足生產(chǎn)需求及節(jié)能降耗的要求，并對(duì)WP用量實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制。

經(jīng)技術(shù)改造后，通過(guò)增加遠(yuǎn)程流量顯示及遠(yuǎn)程控制調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)情況下的WP精確用量控制，減少因流量控制不好造成的塔液濃度高、起沫、液泛、倒灌及真空泵進(jìn)口管線粉料多等。延長(zhǎng)擠出機(jī)運(yùn)行周期，提高水資源利用效率，清理真空周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

2.4 傳動(dòng)裝置改為十字型萬(wàn)向傳動(dòng)

將原有切刀的傳動(dòng)裝置由一字型改為現(xiàn)在的十字型萬(wàn)向傳動(dòng)，增多切粒機(jī)切刀的軸向擺角方向，增大切粒機(jī)的擺角角度，使切刀刀片完全貼合于擠出機(jī)模頭。

改造之后，雙螺桿擠出機(jī)的切粒機(jī)振動(dòng)值變小、異響變小，運(yùn)行更加穩(wěn)定，因串聯(lián)粒多而造成粒料輸送泵堵塞、振動(dòng)篩堵塞、造成主電機(jī)跳車頻次明顯減少，纏刀現(xiàn)象更是未見(jiàn)再發(fā)生。切粒質(zhì)量得到質(zhì)的提升，原先成品粒料中的異型粒、骨頭粒、尾巴粒、三角粒、串聯(lián)料、片料明顯減少，外觀產(chǎn)品質(zhì)量得到明顯提升。

3 雙螺桿擠出機(jī)日常操作控制要點(diǎn)

根據(jù)成品分析結(jié)果、清理真空周期，來(lái)跟蹤小黑粒上升指標(biāo)，當(dāng)小黑粒指標(biāo)每10 kg接近于30粒時(shí)，應(yīng)主動(dòng)停車降溫清理真空及真空管線后再開(kāi)車。在粉料中GM值偏高時(shí)，應(yīng)適量提高螺桿轉(zhuǎn)速，控制加料量，控制物料在螺槽內(nèi)部的充滿度，提高螺桿轉(zhuǎn)速有利于揮發(fā)氣體氣泡形成、長(zhǎng)大和破裂，有利于降低物料停留時(shí)間以及在螺槽中的充滿長(zhǎng)度、增強(qiáng)物料質(zhì)量傳遞表面的更新作用，可以提高脫揮效率，但過(guò)高的轉(zhuǎn)速使物料在脫揮段的停留時(shí)間急劇減少(螺桿扭矩一般不能低于55%)，轉(zhuǎn)速過(guò)高脫揮效率反而下降。在切粒水槽連續(xù)出現(xiàn)串料、小塊料時(shí)，應(yīng)主動(dòng)停車，檢查原因及時(shí)更換切刀刀片。避免因串聯(lián)粒多而造成粒料輸送泵堵塞、振動(dòng)篩堵塞、造成前系統(tǒng)停車，造成物料浪費(fèi)，增加勞動(dòng)量。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)聚甲醛產(chǎn)品質(zhì)量的影響和技術(shù)改造要點(diǎn)及操作控制要點(diǎn)分析，提出了技術(shù)改造和操作管理創(chuàng)新，在采取以上措施的同時(shí)，并對(duì)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)，使其熟練掌握工藝條件和設(shè)備性能，定期對(duì)擠出機(jī)進(jìn)行維護(hù)和清理，提高了聚甲醛外觀質(zhì)量和成品質(zhì)量，減少了殘次品的產(chǎn)生，降低擠出機(jī)脫鹽水的消耗，降低了生產(chǎn)成本，將設(shè)備對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的影響降到最低。