楊留杰，劉冬然，馬 伊，閆勝利，劉 喆

(滄州旭陽化工有限公司,河北 滄州 061113)

滄州旭陽化工有限公司熱塑性聚酰胺彈性體裝置，是國內(nèi)第一家工業(yè)化熱塑性聚酰胺彈性體生產(chǎn)裝置，具有國內(nèi)領(lǐng)先水平。生產(chǎn)的PA6 型永久抗靜電劑填補(bǔ)了國內(nèi)空白，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益，旭陽生產(chǎn)PA6 型永久抗靜電劑可為高絕緣的聚合物提高抗靜電性能，改性后的抗靜電劑均勻分散在聚合物中，以層狀結(jié)構(gòu)或絲狀形態(tài)均勻分布，使樹脂表面形成導(dǎo)電“傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)”，降低表面電阻系數(shù)。聚酰胺彈性體熔體運(yùn)動粘度大，特別是具有粘性，易附著在器壁上，其熔體輸送由熔體齒輪泵進(jìn)行，生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了電流周期性升高，最終齒輪泵跳停問題，更換為雙轉(zhuǎn)子泵進(jìn)行熔體輸送，雙轉(zhuǎn)子泵運(yùn)行平穩(wěn)，生產(chǎn)過程穩(wěn)定。

1 熔體齒輪泵存在的問題

熔體齒輪泵在長時(shí)間運(yùn)行后，齒輪泵電流增加，變速箱異響，特別是在生產(chǎn)負(fù)荷提升后，電流波動明顯增加，并且頻繁跳停，人工盤車后，方能啟動。拆檢后發(fā)現(xiàn)熔體齒輪泵齒輪碎裂(如圖1所示)。齒輪碎裂主要是阻力負(fù)荷超過其斷裂強(qiáng)度所致。更換齒輪泵后仍存在電流波動情況，電流仍然呈現(xiàn)周期性增大現(xiàn)象。

1)隨著熔體齒輪泵運(yùn)行時(shí)間的增加，泵的運(yùn)行電流逐漸增大。在達(dá)到一定的值后，迅速下降，有幾個(gè)小時(shí)的平穩(wěn)期，然后運(yùn)行電流再次緩慢上升，呈周期性的變化，并且每次運(yùn)行電流攀升的值都會增大，直至超電流跳停。如圖2和圖3所示。

圖1 齒輪泵齒輪碎裂實(shí)物圖

圖2 熔體輸送齒輪泵電流曲線圖

圖3 熔體輸送齒輪泵超流跳停

2)在運(yùn)行電流攀升過程中，電機(jī)會發(fā)生異響，聲音很大，判斷為電機(jī)跑套。泵的負(fù)荷阻力很大，泵跳停后，盤不動車。

2 熔體齒輪泵電流攀升的原因分析

1)泵體保溫

泵體保溫溫度達(dá)不到，或者泵體溫度不均，局部熔體凝滯，增大了熔體泵的負(fù)荷。泵軸冷卻風(fēng)開的過大，可能導(dǎo)致泵體溫度下降，熔體物料凝滯而使泵運(yùn)行電流增加，冷卻風(fēng)調(diào)小后，泵的運(yùn)行狀況有改善，但不明顯，仍有周期性的電流增長。為了提升溫度，進(jìn)行了如下調(diào)整：由于泵體保溫為導(dǎo)熱油加熱，其加熱的導(dǎo)熱油與管道加熱的導(dǎo)熱油為一個(gè)系統(tǒng)，是本加熱系統(tǒng)8個(gè)支路中的一路(如圖2)，通過關(guān)小其余支路的閥門，增大熔體輸送泵的導(dǎo)熱油流量，提高加熱效果；泵體由三路導(dǎo)熱油加熱，三路導(dǎo)熱油由并聯(lián)改為串聯(lián)，增大導(dǎo)熱油流量。改進(jìn)后，泵的運(yùn)行狀況有改善，但未徹底改變。

圖4 熔體泵流程圖

2)泵吸入不足

由于工藝的原因，熔體里面夾雜有氣泡，由于聚合釜出料口徑小，內(nèi)徑為DN25的管道，熔體齒輪泵運(yùn)行時(shí)可能存在吸入不足的問題，隨著氣泡進(jìn)入熔體齒輪泵，在熔體齒輪泵入口低壓區(qū)形成微小氣泡，隨著泵的旋轉(zhuǎn)帶入高壓區(qū)，氣泡破裂，對泵產(chǎn)生破壞作用，從泵內(nèi)部金屬表面上剝蝕一些細(xì)小顆粒，阻止泵的運(yùn)轉(zhuǎn)。

3)熔體影響

熱塑性聚酰胺彈性體熔體內(nèi)存在細(xì)小凝膠粒。為了確定是否存在凝膠粒子，使用甲酸和六釜異丙醇溶解熔體過濾出的物質(zhì)，均有部分不能溶解的物質(zhì)(見圖5)。同時(shí)熔體過濾出的物質(zhì)進(jìn)行DSC分析，DSC顯示無熔融峰(見圖6)，判定不溶不熔物質(zhì)為凝膠粒子。

因?yàn)楸皿w間隙小，凝膠粒子會導(dǎo)致熔體齒輪泵卡阻，使熔體齒輪泵負(fù)荷增加，最終導(dǎo)致跳停；同時(shí)泵的運(yùn)行受熔體運(yùn)動粘度的影響較大。

4)由于泵體無支撐，由進(jìn)出料管固定，泵體運(yùn)行時(shí)，有數(shù)毫米間的擺動，可能是泵體阻力增大的間接因素。

圖5 甲酸溶解熔體24小時(shí)后的溶脹物

圖6 甲酸不溶物質(zhì)DSC曲線圖

3 雙轉(zhuǎn)子泵

將熔體齒輪泵更換為雙轉(zhuǎn)子泵，并對雙轉(zhuǎn)子泵進(jìn)行了改造，最終雙轉(zhuǎn)子泵運(yùn)行平穩(wěn)。

1)改造前雙轉(zhuǎn)子泵存在的問題

雙轉(zhuǎn)子泵外側(cè)壓蓋無保溫，可能造成溫度低，在泵停轉(zhuǎn)時(shí)，熔體凝滯風(fēng)險(xiǎn)增大；由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，轉(zhuǎn)子與軸用螺栓連接，螺栓外凸，壓蓋有一個(gè)凹陷(見圖7和圖8)，存在死區(qū)，物料易積存。積存后，物料會結(jié)膠，甚至碳化而影響聚合物質(zhì)量；泵的安裝形式為豎直安裝，上進(jìn)下出，泵體與轉(zhuǎn)子間隙35絲，聚合釜和升溫后熱脹，拉動泵體，同時(shí)轉(zhuǎn)子泵升溫后熱脹，致使轉(zhuǎn)子與泵體上下間隙變化(見表1)，使轉(zhuǎn)子泵阻力增大，同時(shí)泵體與電機(jī)連接為花鍵連接，致使連接軸有較大應(yīng)力。

圖7 雙轉(zhuǎn)子泵轉(zhuǎn)子固定螺栓

圖8 轉(zhuǎn)子固定螺栓及外側(cè)壓蓋凹槽

表1 轉(zhuǎn)子泵轉(zhuǎn)子與泵體間隙

2)雙轉(zhuǎn)子泵的改造

一是雙轉(zhuǎn)子泵外側(cè)壓蓋增加電加熱殼，恒定溫度保溫，消除熔體凝滯風(fēng)險(xiǎn)；二是對轉(zhuǎn)子進(jìn)行改進(jìn)，轉(zhuǎn)子與軸一體，不需螺栓連接，外側(cè)壓蓋不需凹槽設(shè)計(jì)，消除了死區(qū)；三是調(diào)整轉(zhuǎn)子與泵體間隙，出口間隙略大于進(jìn)口間隙，利于轉(zhuǎn)子泵輸送，同時(shí)將泵與電機(jī)連接形式改為雙萬向節(jié)形式，消減了因熱脹而形成的應(yīng)力。

3)改造后雙轉(zhuǎn)子泵運(yùn)行情況

雙轉(zhuǎn)子泵輸出壓力如圖9所示。由圖9可知，轉(zhuǎn)子泵輸出頻率恒定，在泵后閥門開度為3%時(shí)，轉(zhuǎn)子泵輸出壓力 0.25 MPa，泵后閥門開度1%時(shí)，轉(zhuǎn)子泵輸出壓力只有 0.6 MPa，輸出壓力低；泵后閥門開度3%時(shí)，輸入釜液位上升，泵后閥門開度1%時(shí)，輸入釜液位下降，說明泵后閥門開度對轉(zhuǎn)子泵流量影響較大，不能用作精確計(jì)量；無論轉(zhuǎn)子泵后閥門開度大小，雙轉(zhuǎn)子泵電流無明顯變化，電流無攀升現(xiàn)象，無雜音，震動在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

雙轉(zhuǎn)子泵壓力與泵的制造精度、介質(zhì)粘度、泵體間隙等因素有關(guān)。

1：泵后調(diào)節(jié)閥開度；2：輸入聚合釜液位指示 3：泵后壓力指示；4：轉(zhuǎn)子泵電流指示圖9 雙轉(zhuǎn)子泵輸出壓力與泵后閥門開度趨勢圖

4 結(jié)語

1)熔體齒輪泵本身由系統(tǒng)導(dǎo)熱油加熱，無溫度檢測，由于聚合工藝流程、熔體本身性質(zhì)、熱油系統(tǒng)設(shè)計(jì)及熱油循環(huán)泵選型、熔體齒輪泵選型的局限，熔體齒輪泵在輸送過程中出現(xiàn)了電流波動較大甚至跳停的問題。

2)雙轉(zhuǎn)子泵輸送壓力較低，難以輸送高壓物料，限制了其應(yīng)用。

3)雙轉(zhuǎn)子泵流量受泵后阻力影響較大，不能用作精確計(jì)量泵。

4)在輸送壓力要求不高，并且無需計(jì)量的情況下，雙轉(zhuǎn)子泵可滿足熔體輸送需求。