蔡衛(wèi)疆，姚圣兵

（中國(guó)石油廣西石化公司，廣西欽州 503008）

0 引言

聚丙烯裝置在完成反應(yīng)器檢修開工后，重新進(jìn)行擠壓造粒機(jī)組開車時(shí)，UG500 型水下切粒機(jī)在執(zhí)行合模程序過(guò)程中多次出現(xiàn)液壓鎖過(guò)度鎖緊故障，導(dǎo)致切粒機(jī)無(wú)法正常合模，開車程序執(zhí)行不下去，無(wú)法實(shí)現(xiàn)機(jī)組正常開車。根據(jù)合模時(shí)PLC 界面報(bào)警提示和技術(shù)分析判斷，多次對(duì)液壓鎖模頭端鎖柱的伸出長(zhǎng)度進(jìn)行了調(diào)試，但依然無(wú)法解決過(guò)度鎖緊故障的問(wèn)題，因處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，反應(yīng)器被迫停工。此次處理液壓鎖故障花費(fèi)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，嚴(yán)重影響了機(jī)組開車進(jìn)度，對(duì)裝置安全生產(chǎn)創(chuàng)效造成一定影響。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)組長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行，避免再次出現(xiàn)類似的情況而耽誤生產(chǎn)，應(yīng)徹底解決切粒機(jī)在合模過(guò)程中出現(xiàn)的液壓鎖過(guò)度鎖緊問(wèn)題。

1 造粒機(jī)組狀況

1.1 機(jī)組簡(jiǎn)介

擠壓造粒機(jī)集機(jī)、電、儀高度一體化，是聚丙烯裝置的核心機(jī)組。機(jī)組體積龐大、自動(dòng)化程度高、聯(lián)鎖復(fù)雜，其長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行直接影響到裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)。該聚丙烯裝置使用的擠壓造粒機(jī)組是德國(guó)Coperion 公司生產(chǎn)的ZSK320 系列產(chǎn)品，機(jī)組呈直線線布置，由固定轉(zhuǎn)速的主電機(jī)、帶雙擋切換的主電機(jī)齒輪箱、開車輔機(jī)、進(jìn)料料斗、筒體、節(jié)流閥、開車閥、熔融泵、熔融泵齒輪箱、熔融泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)、換網(wǎng)器、模板、水下切粒機(jī)、干燥器、振動(dòng)篩以及相應(yīng)的輔助系統(tǒng)（潤(rùn)滑油系統(tǒng)、液壓油系統(tǒng)、熱油系統(tǒng)和顆粒水系統(tǒng)等）組成。其中，主電機(jī)的主要作用是為齒輪箱和雙螺桿提供動(dòng)力，通過(guò)一個(gè)撓性聯(lián)軸器與齒輪箱耦合，傳遞相應(yīng)扭矩。

1.2 工藝流程

該機(jī)組的工藝過(guò)程是，將聚丙烯粉料與添加劑均勻混合，加熱、融熔、混煉、擠壓和切粒，負(fù)責(zé)將聚丙烯從粉料轉(zhuǎn)化成成品粒料。主要過(guò)程為：聚丙烯粉料依靠自身重力從上游系統(tǒng)進(jìn)入到擠壓造粒機(jī)料斗，與按比例稱重加入的抗氧劑、除酸劑等添加劑在料斗中混合后進(jìn)入經(jīng)熱油系統(tǒng)加熱的擠壓機(jī)機(jī)筒中，同向旋轉(zhuǎn)的雙螺桿將由加料斗進(jìn)入擠壓機(jī)中的聚丙烯粉料強(qiáng)制輸送，因螺桿與筒體組成一些封閉的小室，物料在小室中按螺旋線運(yùn)動(dòng)，但由于在嚙合處兩個(gè)螺桿圓周上的各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向相反，而且由于間隙非常小，致使物料不能自上部到下部自由運(yùn)動(dòng)，而是被迫以一根螺桿與料筒形成的小室形成螺旋∞形運(yùn)動(dòng)；由于螺桿各段螺紋不同，粉料在輸送過(guò)程中分別形成捏合、加壓、均化、出料等區(qū)域，再經(jīng)過(guò)節(jié)流閥節(jié)流提高混煉強(qiáng)度，熔融的聚合物樹脂再進(jìn)入熔融泵，通過(guò)兩齒輪旋轉(zhuǎn)形成的容積變化進(jìn)行加壓，并經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)去除雜質(zhì)后經(jīng)模板孔擠出；同軸旋轉(zhuǎn)的切粒機(jī)切刀在水下將擠出的熔融樹脂切成球型顆粒后，經(jīng)浸沒模板和切刀的水流帶走，再經(jīng)過(guò)干燥器分離水分、振動(dòng)篩分級(jí)篩選等過(guò)程送入粒料成品料倉(cāng)。

2 液壓鎖結(jié)構(gòu)組成及工作原理

2.1 作用

液壓鎖是UG500 型水下切粒機(jī)必不可缺的零部件之一，其作用是水下切粒機(jī)進(jìn)行解合模程序時(shí)，通過(guò)液壓鎖的工作，來(lái)實(shí)現(xiàn)水下切粒機(jī)與機(jī)組模頭的鎖緊和脫開。液壓鎖的鎖緊程序可以防止切粒機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中高溫的顆粒水和聚丙烯顆粒向外噴濺，避免燙傷人員的風(fēng)險(xiǎn)。如果在運(yùn)行過(guò)程中液壓鎖出現(xiàn)任何問(wèn)題，導(dǎo)致其功能喪失，則無(wú)法實(shí)現(xiàn)切粒機(jī)與機(jī)組模頭的緊密貼合，無(wú)法實(shí)現(xiàn)聚丙烯顆粒的向外輸送，機(jī)組也無(wú)法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 結(jié)構(gòu)組成

該液壓鎖系統(tǒng)由兩部分組成，分別是安裝在切粒機(jī)罩上的夾緊元件（簡(jiǎn)稱液壓缸）和安裝在模頭端的柱銷。液壓缸由缸體、浮動(dòng)液壓活塞、控制銷、套爪夾頭、O 形圈以及3 個(gè)位置感應(yīng)探頭組成，而柱銷由鎖柱、背帽、彈簧、O 形圈、開槽螺母、球形座、錐形座組成（圖1）。

圖1 液壓鎖系統(tǒng)的部件

2.3 工作原理

在外界液壓油系統(tǒng)油泵啟動(dòng)增壓后，換向閥門打開，油路導(dǎo)通，液壓油進(jìn)入液壓缸并對(duì)其施加一定的壓力，驅(qū)動(dòng)液壓缸內(nèi)部的浮動(dòng)液壓活塞向前運(yùn)動(dòng)，浮動(dòng)液壓活塞具有特殊的內(nèi)部輪廓（45°錐體和4°錐體），其確保了控制銷能夠移動(dòng)，從而控制套爪夾頭關(guān)閉和打開。4°錐體保證套爪夾頭像螺紋一樣自鎖，將液壓力極好的傳遞為機(jī)械拉力。

在鎖緊操作過(guò)程中，液壓活塞與控制銷的運(yùn)動(dòng)方向相反，當(dāng)銷子與活塞相互接觸時(shí)移動(dòng)會(huì)被限制，防止其自鎖效應(yīng)（沒有負(fù)載或內(nèi)部夾緊）。

3 故障分析及處理

3.1 故障過(guò)程描述

聚丙烯裝置擠壓造粒機(jī)在開車調(diào)試過(guò)程中，切粒機(jī)在執(zhí)行合模程序時(shí)液壓鎖多次出現(xiàn)了“鎖頭過(guò)度鎖緊及未感應(yīng)到鎖頭信號(hào)”，在處理故障期間，還陸續(xù)出現(xiàn)了PLC 信號(hào)到位但液壓鎖鎖頭實(shí)際未鎖緊或PLC 信號(hào)不到位但實(shí)際已鎖緊等問(wèn)題。經(jīng)過(guò)深入分析和研究，總結(jié)出此類故障的原因主要有：①安裝在模頭上的鎖柱端面與模頭端面的距離變化；②液壓缸故障；③液壓油系統(tǒng)故障；④位置探頭故障。

3.2 原因分析及處理

3.2.1 安裝在模頭上的鎖柱端面與模頭端面的距離變化

為了減緩切粒機(jī)在合模過(guò)程中液壓缸對(duì)鎖柱和模板端面造成的沖擊，在鎖柱內(nèi)部安裝了彈簧。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的解合模動(dòng)作，可能造成彈簧老化或者引起彈簧變形量的變化，直接影響鎖柱端面和模板端面的距離，造成液壓鎖故障。于是立即測(cè)量和調(diào)整鎖柱端面到模板貼合面的距離，但測(cè)量過(guò)程中由于對(duì)結(jié)構(gòu)原理不夠熟悉，多次出現(xiàn)測(cè)量偏差。初步分析的結(jié)果是，如果位置探頭感應(yīng)到過(guò)度鎖緊信號(hào)，應(yīng)將模頭端鎖柱端面與模頭貼合面間的距離縮短。但經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)整，液壓鎖仍然無(wú)法正常工作。

通過(guò)查閱相關(guān)產(chǎn)品資料和設(shè)備結(jié)構(gòu)圖紙，并咨詢廠家和兄弟單位，經(jīng)過(guò)反復(fù)研究和分析，得出結(jié)論：正常情況下如果位置探頭感應(yīng)到過(guò)度鎖緊信號(hào)時(shí)，應(yīng)將模頭端鎖柱端面與模頭貼合面間的距離伸長(zhǎng)。雖然此次調(diào)試方向正確，但是鎖柱端面到模板貼合面的調(diào)整位置距離因?yàn)殒i柱內(nèi)彈簧存在一定的撓性，使其可以自由晃動(dòng)，致使測(cè)量結(jié)果不夠準(zhǔn)確、偏差較大。只有調(diào)整鎖柱螺紋端面到模板貼合面的后端，才能保證4 個(gè)鎖柱與模板貼合面的伸縮距離一致。經(jīng)過(guò)調(diào)整后，解決了液壓鎖過(guò)度鎖緊的問(wèn)題。

3.2.2 液壓缸故障

液壓缸通過(guò)液壓油驅(qū)動(dòng)浮動(dòng)液壓活塞運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)液壓鎖鎖緊和脫開，由于浮動(dòng)液壓活塞使用年限較久，可能出現(xiàn)密封面磨損而導(dǎo)致液壓缸體出現(xiàn)液壓油高低壓互竄現(xiàn)象，從而導(dǎo)致浮動(dòng)液壓活塞沒能運(yùn)動(dòng)到指定位置，造成液壓鎖故障。除此之外，由于液壓油的長(zhǎng)周期使用，或液壓鎖內(nèi)部部件磨損、老化而造成油路污染，使浮動(dòng)液壓活塞在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象，從而影響液壓鎖工作。

3.3.3 液壓油系統(tǒng)故障

查看液壓鎖液壓油系統(tǒng)的運(yùn)行，啟動(dòng)合?；蚪饽３绦驎r(shí)液壓油泵運(yùn)行，油壓能夠迅速建立，相關(guān)換向閥動(dòng)作指示正常，給出相關(guān)指令后能夠迅速反饋，該系統(tǒng)近期運(yùn)行未見異常狀況。該系統(tǒng)出現(xiàn)故障的主要影響因素有：①油路系統(tǒng)是否有泄漏；②管路里是否有空氣。檢查所有連接管路，未發(fā)現(xiàn)泄漏點(diǎn)，打開管路高點(diǎn)排氣，也未發(fā)現(xiàn)有氣體，整個(gè)液壓系統(tǒng)運(yùn)行未見異常。從排查過(guò)程來(lái)看，可以排隊(duì)液壓系統(tǒng)方面的原因。

3.2.4 位置探頭故障

在試車過(guò)程中，出現(xiàn)了多次液壓鎖信號(hào)回訊到位但液壓鎖實(shí)際未鎖緊或者液壓鎖已鎖緊但信號(hào)不到位等情況，分析判斷為液壓鎖位置感應(yīng)探頭問(wèn)題。液壓缸上一共有3 個(gè)位置探頭，分別是脫開、鎖緊和過(guò)度鎖緊信號(hào)，影響位置感應(yīng)探頭的因素主要有：①通信線路由于長(zhǎng)時(shí)間的使用而出現(xiàn)老化，影響信號(hào)的傳輸；②切粒機(jī)合模時(shí)對(duì)模板有一定的撞擊，形成的反作用力造成液壓缸產(chǎn)生振動(dòng)而使探頭的位置發(fā)生改變，導(dǎo)致探頭的靈敏度發(fā)生變化，影響感應(yīng)信號(hào)的準(zhǔn)確度；③位置感應(yīng)探頭失效，無(wú)法正常感應(yīng)液壓缸內(nèi)浮動(dòng)液壓活塞的運(yùn)動(dòng)位置，產(chǎn)生錯(cuò)誤報(bào)警。通過(guò)影響因素的分析和判斷，為位置感應(yīng)探頭更換了新的通信線路，并對(duì)探頭靈敏度進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)過(guò)多次調(diào)試后，系統(tǒng)恢復(fù)正常。

4 日常維護(hù)與保養(yǎng)

在日常的操作和維護(hù)保養(yǎng)中，需密切關(guān)注液壓鎖系統(tǒng)的運(yùn)行，否則故障處理起來(lái)會(huì)比較棘手。

（1）在日常巡檢中應(yīng)密切關(guān)注檢查切粒室的漏水情況，防止出現(xiàn)信號(hào)到位而實(shí)際未鎖緊現(xiàn)象。

（2）液壓鎖的液壓系統(tǒng)應(yīng)定期更換液壓油、清理濾芯。液壓油一般運(yùn)行兩年更換，更換時(shí)清理干凈油箱，防止系統(tǒng)存在雜質(zhì)。

（3）長(zhǎng)時(shí)間在高溫環(huán)境下運(yùn)行，鎖柱的O 形圈老化后，鎖柱的支撐受到影響，如果與液壓缸不在一個(gè)中心將很難達(dá)到鎖緊的效果。

（4）鎖柱彈簧長(zhǎng)期在高溫的壓縮形變環(huán)境下，彈性變形的緩沖性能會(huì)變差，一般建議一個(gè)大檢修周期更換一次。

（5）液壓缸內(nèi)的活塞環(huán)和O 形圈，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)周期的運(yùn)行后，密封性能變差，可能導(dǎo)致內(nèi)部液壓油高低壓互竄，從而達(dá)不到鎖緊和脫開的功能，建議儲(chǔ)備1～2 個(gè)液壓缸以備日常需求。

（6）防止異物進(jìn)入液壓缸，在日常的開車過(guò)程中，有可能聚丙烯顆粒進(jìn)入缸頭，在開車時(shí)一定要仔細(xì)檢查，一旦有異物進(jìn)入則應(yīng)及時(shí)清理，避免影響鎖爪的嚙合。

（7）探頭的安裝深度直接影響到鎖柱的位置，安裝太深探頭容易被切掉，而安裝太淺信號(hào)檢測(cè)不準(zhǔn)確。安裝調(diào)試時(shí)需反復(fù)檢測(cè)，確保安裝深度合適。

（8）液壓系統(tǒng)故障后將無(wú)法提供足夠的動(dòng)力，系統(tǒng)中液壓泵不起壓、夾緊方向閥不切換、位置限位開關(guān)信號(hào)不觸發(fā)、管道內(nèi)有氣體等問(wèn)題都會(huì)影響液壓鎖的運(yùn)行。

5 總結(jié)

經(jīng)過(guò)上述分析，總結(jié)出水下切粒機(jī)液壓鎖故障的原因主要有4個(gè)，即安裝在模頭上的鎖柱端面與模頭端面的距離變化、液壓缸故障、液壓油系統(tǒng)故障和位置探頭故障，雖然成功解決了液壓鎖故障的問(wèn)題，恢復(fù)了生產(chǎn)，但也從側(cè)面反映出一個(gè)問(wèn)題，就是對(duì)液壓鎖內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其工作原理的理解不夠透徹、掌握不夠深入，導(dǎo)致處理故障花費(fèi)了大量的精力和物力，特別是在測(cè)量鎖頭端面到模板貼合面的距離過(guò)程中重復(fù)性工作花費(fèi)了很長(zhǎng)時(shí)間。

水下切粒機(jī)液壓鎖是擠壓造粒機(jī)組中重要的部件之一，只有不斷地剖析和總結(jié)其結(jié)構(gòu)和工作原理，才能減少液壓鎖故障，順利解決故障，為擠壓造粒機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行提供保障。