切粒系统

切粒系统（精选3篇）

切粒系统 篇1

天津石化20万t/a聚酯装置引进德国吉玛技术, 以精对苯二甲酸 (PTA) 和乙二醇 (EG) 为原料, 连续生产聚酯熔体 (PET) 。分为14、15区两条生产线, 单线设计能力300t/d。14区熔体主要供于直纺长丝, 生产POY/FDY;15区熔体主要供于生产短丝。原设计两区分别配备一台德国进口型号为USG600H的水平卧式切粒机, 2006年14区改造后增加一台国产600H型切粒机, 2008年直纺装置停车, 聚酯14区进行了进一步的改造, 增设两台TSQW600型国产切粒机。通过不断的工艺优化, 14区的生产能力由设计的300t/d, 逐步提高到了420t/d。随着产量的增长, 对切粒机操作维护提出了更高的要求。切粒机是否稳定运行不仅关系到自身运转效率, 而且关系到与后续纺丝工艺密切相关的切片的物理指标, 因此分析认识切粒机系统的组成、结构, 了解其工作原理、维修维护对稳定生产具有积极指导意义。

增设的国产600H及TSQW600A切粒机在原理上与USG600H切粒机基本相同, 只是在结构和控制等方面有所差别。

1 切粒机系统的构成及工作原理

切粒机系统主要由铸带头、切粒机、干燥机、振动筛、中间料仓、风送系统、成品料仓及脱盐水循环系统等组成。其简单的工作流程为:当带有一定压力的高温 (约285℃) 聚酯熔体从丝股铸带头中挤出铸带条时, 启动操作机构将启动板送入工作位置, 溢流水首先使熔体得到冷却, 而后流经导向板。在此过程中, 喷淋水和溢流水一起冷却铸带条, 后经前后两引料辊引入切割室进行切割。切割后中心还没有完全冷却而处于半熔融状态切粒经输送水进行冷却并输送出切粒机, 进入水力输送管道而被带入干燥设备, 干燥后的粒子进入振动筛选机后进入中间料仓然后由风送系统输送至成品料仓打包储存销售。

2 切粒机系统存在的问题与处理优化措施

目前聚酯装置在用的切粒机为两台进口USG600切粒机以及后改造的两台国产TSQW600A型切粒机。一般来说, 切粒机系统内的任何一台设备出现故障均会导致切粒机的停运, 对切粒机的稳定运行构成严重的影响。下面列举论述日常切粒机系统在运行中存在的主要问题和对应的处理措施。

2.1 铸带头

铸带头的装配使用两组各四条螺栓固定安装在有热媒夹套伴热的铸带头安装架上, 通过两个金属密封圈进行密封。铸带头在上机使用前需在安装架旁边的预热架上预热不小于24小时。

2.1.1 存在问题

铸带头存在的主要问题有:⑴金属密封圈存在泄漏;⑵铸条出料不稳;⑶部分铸条孔堵塞等。

2.1.2 处理优化措施

首先铸带头在组装前必须确认各部件已清理干净, 金属密封垫完好, 各紧固螺钉螺纹无异常;安装铸带头前尤其是在放流情况下在线更换时将进料口金属密封圈固定好, 避免脱落造成密封失效;提前做好标记, 确保快速准确将备用铸带头移至安装位置并迅速对角紧固8条螺钉直至规定力矩。

对于存在出料不稳的情况, 主要是由于管道压力变化造成的, 需及时调解自动阀。而部分铸条孔堵塞主要是开车初期管道内异物堵塞所致, 必要时需进行人工疏通。

需特别注意的是, 如果一台切粒机停止使用后, 需立即拆线铸带头放空管道内的物料, 避免铸带头内物料凝固后管道内残存物料降解后压力逐步升高后会导致自动阀失效物料反窜, 严重影响产品并且可能造成安全事故。

2.2 切粒机

它是整个切粒机系统工作的核心, 其主要组成包括:1、底座;2、切割装置;3、导向装置;4、水分配系统;5、传动装置;6、长料预分离器;7、控制柜;8、操作台等组件组成。

2.2.1 存在问题

切粒机的正常停机维护主要是针对切割室滚刀和定刀的正常磨损导致切粒产生毛边而影响产品质量以及溢流水存在堵塞导致堆料而联锁停机而进行的。但也存在如下的其他原因或故障导致联锁或被迫主动停机的。主要有:⑴气源压力低;⑵并条导致堆料;⑶未检测到刀速;⑷定刀或滚刀异常损坏;⑸接近开关未检测到信号;⑹出口堆料导致切割室过载联锁;⑺切割室气缸锁紧不到位;⑻传动装置同步带损坏等。

2.2.2 处理优化措施

对脱盐水循环系统进行了优化, 定期使用蒸汽重点对溢流水系统进行吹扫清洗, 并通过对脱盐水过滤无纺布的选型优化以及增加脱盐水预过滤滤网等措施, 现溢流口堵塞情况已基本杜绝。在每次停机更换切割室时, 对切粒机系统 (包括水系统、设备, 电气仪表等) 做全面的检查、确认, 对易损坏的气源管线进行升级取代, 及时更换气缸密封件等易损件消除隐患, 目前因设备故障等联锁停机事故明显减少。

针对切片外观质量出现问题计划性停机更换切割室。主要是由于刀具磨损变钝或是刀具出现缺口等缺陷导致切片毛刺等缺陷影响质量而停机更换切割室。为确保切割室使用周期的延长, 关键是要保证备台的组装质量。在组装时严格控制切割间隙、引料间隙、剥离间隙等技术参数在规定的范围内;对输送水分水板定期拆卸清理, 避免水道堵塞造成滚刀局部冷却不良而损坏。确保滚刀和引料辊尤其是运行中受冲击最大的上引料辊轴承及润滑的完好。另外, 经过维修的下引料辊表面一般经喷涂陶瓷处理, 使用一段时间后, 表面容易出现裂纹, 此时就应该更换维修, 避免表面脱落的硬质喷涂物损坏刀具。

启动头接料时, 增加溢流水流量, 采用较低产量高刀速入刀, 确保一次引料切粒成功, 减小对切割室的冲击, 延长切割室的使用寿命, 提高了切粒机的运行平稳率和切片外观质量。更换切割室时, 应尽量减小铸带头的放流量和加快更换切割室的速度, 做到小产量短时间放流, 从而减少放流排废量。

通过经验的积累和应用, 切割室的更换周期明显变长, 聚酯熔体放流排废量相应明显减少。

2.3 干燥机

聚酯切粒干燥机主要分为离心式干燥机和风力干燥机, 由于原理不同, 各有其优缺点。离心式干燥机的特点是:干燥率高, 占地面积小, 能耗低, 产能大, 噪音低, 但产生粉尘较多, 维护较困难。而风力干燥机的特点是:干燥过程柔和, 易于维护, 但能耗高, 干燥率低。

2.3.1 存在问题

风力干燥机在日常使用过程中主要存在滤网破损以及密封面泄漏以及水含量较高等问题;而离心式干燥机主要存在传动带断裂、过滤网破损及轴承损坏、抽风机故障等异常情况。

2.3.2 处理优化措施

针对风力干燥机的维护, 首先要保证风机电机的维修质量, 使用高质量的轴承和润滑脂, 叶轮做好动平衡以及良好的装配, 确保风机长周期稳定运行。而滤网在切粒冲击下破损的情况, 则可采取利用冲孔板型的筛网取代钢丝网的措施可避免此种故障情况发生。而筛网密封面泄漏情况可采取及时检查更换密封条来加以避免。含水量过高可根据调节三水流量和进风量进行匹配。

而对于离心式干燥机的维护, 需在切粒机系统预知检修时有针对性的更换易损的传动带等备件, 及时对轴承补加润滑脂, 检查筛网磨损情况并及时更换, 重点检查筛网搭接顺序与主轴旋转方向的匹配情况, 避免粒子在上升运行方向冲击搭接处导致粒子泄漏。对于顶部出料刮刀处要定期检查, 避免异常磨损导致出料不畅。

2.4 振动筛选机

振动筛选机利用振动电机作为激振源, 带动筛体在激振力方向做周期性往复运动, 进入筛面的聚酯切粒会在筛面上做直线式的抛物线运动, 大粒子从上层流出进入大粒子收集槽, 合格粒子从中间层进入合格料仓, 细小粒子及粉尘从底部流出进入废料收集槽。

振动筛选机存在的主要问题主要有⑴振动电机故障;⑵各筛网层密封定位不良造成窜料;⑶与干燥机出口连接进料处发生泄漏。

2.4.1 处理优化措施

两台振动电机安装角度必须一致并做好标记, 方便更换安装准确定位;激振块角度需根据产量合理调节匹配, 紧固至规定力矩, 避免松动。振动筛筛网安装时需定位准确, 密封严密, 避免窜料。对振动筛进料口与干燥机出料口连接处易发生泄漏的情况进行了攻关, 延长了进入振动筛的管段, 并使用异形软连接进行固定密封, 从而避免了泄漏粒子的情况发生。

3 结语

在了解切粒机的组成及工作原理和各类故障处理优化的前提下, 加强设备的有效合理维护, 提高了切粒机的运行平稳率, 减少了熔体的放流损失, 降低了聚酯装置的消耗。

参考文献

[1]Automatik USG600H操作说明.

[2]TSQW600A型水下切粒机使用维护说明书.

切粒系统 篇2

1. 挤出成型机头的设计原则

(1) 内腔呈流线型

为使物料能沿机头流道充满并均匀地挤出, 同时避免物料发生过热分解, 所以, 机头内腔与流道有关的部件应尽量呈流线型, 不能急剧扩大或缩小, 并不能有死角和停滞区。流道应加工的十分光滑。

(2) 足够的压缩比

为了使产品密实和消取分流器 (分流锥和分流板) 造成的结合缝, 据塑料种类不同, 应该设计足够的压缩比 (机头的压缩比是指分流锥出口处最小面积与口模出料截面积之比) , 压缩比一般为3~10。

(3) 机构紧凑

在满足产品强度的条件下, 机头结构应紧凑, 与机筒连接处严密并易于拆卸, 其形状尽量做的规则而对称。以使传热均匀, 装卸方便和不漏料。

(4) 选材合理

由于机头磨损较大, 有些塑料有较强的腐蚀性, 所以一般应选择耐磨, 硬度教高的钢材和合金钢。

二、水环切粒挤出机机头及水环切粒机结构

1. 水环切粒挤出机机头结构组成

机头是由口模, 分流锥, 分流板, 机头体和连接体等组成。如图2-1所示

2. 分流板 (滤网切换板)

功能: (1) 滤去未塑化的树脂和杂质。

(2) 增加挤出机的反压力, 提高塑化程度。

(3) 使经挤出熔融塑化的物料由螺旋运动变成直线运动, 以使挤出物料均匀分布。

(4) 支撑过滤网。

结构尺寸:分流板孔眼排列, 大多为同心圆, 也有六角形均分的, 但从物料流速分布图2-2看, 为使物料流经分流板后流速保持一致, 常使过滤板中间的孔眼直径小或分布疏, 边缘的孔眼直径大或分布密, 孔眼直接一般为2-7mm, 因此, 在设备为φ72啮合同向双螺杆挤出机, 并考虑PPR管材料物料性能, 在不影响分流板的作用及保证设备正常的情况下, 孔径定为φ4mm, 孔眼边缘密, 中间疏的分布在90×206的椭圆内, 同时可以加30目×60目滤网, 从而使使经挤出熔融塑化的物料由螺旋运动变成直线运动, 以使挤出物料均匀分布。

为防止物料的局部滞留和聚焦, 物料流入面孔眼全部倒斜角, 过滤板的厚度据挤出机的规格和分流板承受压力而定, 一般为机筒内经的1/3-1/5或螺杆直径的20%。太厚, 阻力增大, 太薄, 起不了分流作用。此处选分流板厚度为10mm。

3. 分流锥

也称鱼雷头, 结构如图4所示。功能:

(1) 减少机头内腔容积和增加传热面积, 使树脂受热历程和流动较为均匀。

(2) 分流锥表面和机头体之间有一定的角度, 可使树脂以均匀的压力挤入口模, 因为没有树脂滞留, 挤出成型比较容易。

(3) 分流锥与多孔板之间的空腔, 起汇集料流, 补充塑化和重新组合作用。

结构尺寸:分流锥扩张角, 一般为60。α过大, 塑料流动阻力增加, 再加上此处温度较高, 易造成物料分解, α过小, 造成结构庞大, 不利于塑料均匀受热。分流锥的长度为L= (0.6~1.5) D, L过大, 机头重量增加, 物料易分解。对于φ72双螺杆L取80mm。分流锥头部圆角R= (2.5~5) mm, R过大物料易分解, 此处R取3mm。分流锥与多孔板之间的距离K= (10~20) mm。K过大, 塑料停留时间过长, 易分解。K过小, 物料流动不稳定, 也不均匀, 此处R取15mm。

三、水环切粒机零部件的设计和选用。

1. 水环切粒机的原理、模板出料孔数和挡水板的设计

如图5所示, 水环切粒机切粒原理为高聚物熔体从模具孔中挤出后被高速旋转的切刀切下, 切下的粒子被甩到高速注水形成的一个圆柱形水环水道中冷却定型, 然后被送到分离器中, 分开水和粒子。由于机头与水直接接触, 必须采用隔热保温措施, 在机头和水环面之间采用石棉板隔热, 这样即起到保温的作用, 同时起到隔热作用, 从而防止料粒与模板粘连, 为防止切刀与模板的摩损, 模板的表面硬度要求比较高。粒子的形状可以是圆柱形、围棋子形或球形, 长度由切刀的旋转速度确定, 直径由出料孔确定。

水环切粒系统的出料孔φ=2mm, 每孔生产能力大约为6-10Kg/h。这取q=10Kg/h。

根据公式:Q=N×q, Q为总产量, N为孔的个数, q为每个孔的产量, 设计产量为500Kg/h, 则模板上的出料孔数为50个, 则每个粒子大小3×3mm。

水环切粒机切粒罩的挡水环结构也至关重要, 挡板的原设计为圆筒形, 实践生产中, 我们发现这种结构上方极易存料, 因而导致结块, 不能长周期开车, 经过多次实践摸索我们设计如图6所示的挡板解决了这一问题, 保证了设备的长周期开车。

2. 切刀的选择、安装角度

切刀安装角度应使切下的粒子投向水环, 以防粘接。根据实践经验选择角度与旋向方向为60°时防粘连效果最佳, 故选用切刀安装角为60°, 切刀必须选择耐摩的材料, 选用40Cr。有着很强的耐摩性, 由于PPR管材料粘度较高, 各项强度较高, 扭矩较大, 根据实践开车经验, 选用4把切刀能够达到使用要求。

3. 电动机的选择

电机是依据水环切粒机刀轴的转速和扭矩的情况选用的。

(1) 切刀转速的计算

粒子截面S=πR2=7.065mm2 (R取3mm)

粒子体积V=SR=πR3=21.2mm3

每个粒子的质量M=ρ×V=19.08×10-3g (ρ值按照上表取0.9)

可以算出切刀切过粒子的速度U=2.777/19.08×10-3g=145.5mm/s

切刀的速度W=145.5/ (3×2) =24.25rad/s=1455rad/min

根据上面的数据切刀的速度w=1455rad/min, 同时PPR化工管道料切粒时要求能够承受一定的扭矩, 因而选出的电机的型号Y2-100L1-4, 其基本数据表2所示

4. 联轴器的选择

因为电机与传动轴连接时存在同轴对中的问题。选用通常的联轴器, 刚性较强, 很难使电机轴和切刀轴同轴, 从而毁坏电机和刀轴, 选择十字轴万向联轴器基本找正后可以进行万向调节, 解决同轴对中问题, 联轴器结构见图5。

根据JB/T5901-1991, 选用WSD型十字轴万向联轴器的尺寸为d=25mm, D=50mm, L0=152mm

5. 刀轴的选用及轴的较核

传动轴直径φ25mm受到转矩是2.2KN.m选用材料是45钢, 材料热扎钢。

化学成分=组成元素比例 (%) :碳C:0.18~0.28;锰Mn:0.40~0.70;磷P:≤0.045;硫S:≤0.045;硅Si:≤0.30

特性及应用用途:转轴、心轴、吊钩、拉杆、摇杆楔等强度要求不高的零件, 焊接性尚可;脱氧方法:冲击实验:温度20℃下Akv (纵向) =27J

受到应力F=0.025×2.2×10=55<255合格

6. 弹簧的选择

选择弹簧时必须考虑弹簧的使用寿命、是否可以承受压力而不会变形。所以选择碳素弹簧钢丝, 有足够的强度和使用寿命。根据GB/T1239.6-2009碳素弹簧钢丝直径系列。选用钢丝直径d=3mm。

7. 轴承的选择

因为轴承受一个向里的推力, 必须要求轴承可以承受这个推力。所以选择单向推力轴承。可以承受这个向里的推力, 使连接件更加稳固。由于刀轴内部直径为25mm, 根据GB/T301-1995单向推力轴承, 选用轴承型号为:51205。

8. 水环水泵的选取

水环切粒机的输送水泵选用ISW65-200I, 流量为50m/h, 扬程50m。管径DN65, 功率18.5KW, 转速2900r/min, 水箱的水温25-40°C, , 水箱采用不锈钢焊接, 水环切粒系统是高效率, 高产量, 环保型的一种切粒方式。在水环时, 热料粒不停的被切刀投入水环中, 在水环中得到冷却, 然后粒子和水被过滤网滤开, 进入离心脱水机脱水甩干, 水又进入循环槽中, 由换热器进行冷却, 从而使水可以重复使用, 节省了大量水资源。

结论

水环切粒系统是一种经济及环保切粒系统, 尤其适合于熔融流动速率在 (0.18~0.4) 范围内的PPR化工管道专用料的切粒, 切出的颗粒外观优美, 分散均匀, 满足顾客的需要, 解决了挤出机受切粒产量的限制而不能提高生产产量的这一瓶颈, 同时水环切粒采用循环水冷却, 节约了大量的水资源, 同时占地面积小, 节约了厂房的空间, 水环切粒系统的出现和完善, 将为PP改性料生产节约成本和提高产量做出更大的贡献。

摘要：随着科学技术的飞速发展, 机械设备的不断更新, 双螺杆挤出机物料的切粒方式也需要有更先进的改进。从而来满足不同顾客的需要、提高设备生产的生产产量、降低设备的能耗。双螺杆挤出机的造粒形式分为:冷切法和热切法。冷切是指物料从机头模孔中挤出后牵引拉成条状, 进入水槽中冷却后在经过专用切粒机进行切粒的方法。冷拉条切粒的优点是料条冷却较好, 缺点是粒型不能满足顾客的需要, 能耗物耗大;消耗大量的水资源, 冷却水槽占地面积较大, 需要安装多台风机进行风冷和除水, 同时受料条速度和切粒速度的瓶颈影响而不能提高产量, 而热切是指物料从机头模孔中挤出后, 在熔融或半熔融状态下进行切粒的方法;。热切目前常用的切粒方式有, 水下切粒, 水环切粒等。水下切粒是一种比较成熟的切粒方式, 产量高, 但是其造价高, 适用于装置大规模生产, 且物料切换清理不便, 浪费较大, 不适合改性物料的生产。水环切粒系统是现在运用比较广的一种切粒方式, 它主要应用于PP、PE等材料的成型粒子化。水环切粒与水下切粒的不同点在于切粒装置外壳也呈圆形而且有一高速水环在内壁旋转, 水环是通过高速水流切线方向喷入靠离心力而形成且沿壳体轴向螺旋前进, 最后从壳体轴向末端下面流出。本文从水环切粒机挤出成型机头的设计及结构、水环切粒机零部件的设计和选用, 两个方面同时结合本单位PPR化工管道料一些实际生产情况来说明水环切粒机系统结构上的优越性和提高生产产量的重要性。

关键词：水环切粒,压缩比,口模,分流锥,分流板,十字轴万向联轴器

参考文献

[1]张丽叶《挤出成型》化学工业出版社, 2002.

[2][美]J.L.怀特, H.波腾特著, 何红, 金志明译《螺杆挤出》化学工业出版社, 2005.

[3]丁惠平《现代生产运作管理》中国铁道出版社, 2004.

[4]耿孝正《双螺杆挤出机及其应用》中国轻工业出版社, 2003.

切粒系统 篇3

在聚酯工艺中, 水下切粒机是聚酯切片生产中的最关键设备之一, 其工作原理:

高温聚酯熔体从一定数量铸带孔的铸带头挤压出来, 进入一个带有溢流水冲刷的导流板, 经径向引槽引导进入喂入装置, 然后经切粒装置切粒, 随输送水一起经冷却, 送出机器外进入干燥器。由直径90mm的下罗拉和直径170mm的上罗拉组成的喂入装置由一台变频器驱动, 其转速可决定切片的长度。 (见图1) 。

2 改造的目的

提高罗拉和动刀的线速度可以提高切粒产量, 因此, 我们决定在这次扩产改造中, 把PLC升级到西门子S7系列, 特别采用PROFIBUS通讯网络, 适应技术进步的要求。

3 现有及新的PLC系统介绍

该老的切粒机系统是采用PPI (点对点) , 即PLC利用两块模拟量输出卡将计算出的罗拉电机及动刀电机变频器频率设定值 (4-20m A) 分别送到两电机变频器上, 而与现场操作面板通讯采用RS232 (见图2) 。

整台切粒机系统由SIEMENS S5-115U可编程控制器PLC控制, 该切粒机PLC系统有输入DI50点, 输出DO20点, 模拟输入AI16点, 模拟输出AO16点。控制功能主要分为开关量输出控制及模拟量计算, 输出控制。

上述切粒机控制系统是比较陈旧的, 包括PLC是SIEMENS-S5, 通讯不是系统, 全局性的, 大部分采用点对点, 模拟量传送。RC232缺点是传输率低于20Kbps, 联接长度低于15m。

为了保证项目和系统的先进性, 我们在扩产项目中, 改进了力达公司的切粒机:电气控制PLC采用SIEMENS-S7-300, 所有信号通信采用PROFIBUS (包括与DCS, 变频器, 操作面板) , 代表了当今先进的控制系统潮流。 (见图3) 。

4 系统设计及组态

4.1 新切粒机系统PROFIBUS网络构架

如图3所示。

4.2 系统组态

该系统是多主站系统。

PLC作为DPM2主站, 而DCS作为DPM1主站, 因DCS的ACP1必须作为主站设置。而只有PLC允许对DP从站写入, 输入数据, 但DCS主站不能直接与各从站进行写入, 输入数据操作。

但DCS与PLC的数据可交换, 是定时的, 即每隔一定时间, DCS即对PLC数据映像区进行数据交换, 刷新。

工作站点设置:

4.2.1 DCS主站设置

DCS主站设置超出本文讨论范围, 可参考相关DCS多种工作组态方法。

4.2.2 PLC主站及从站设置

设置一个站点并启动硬件组态程序 (HW-Config) 为进入组态, 我们将该项目名为“NEW CUTIER”, PLC主站及其它设备设置如下:

(1) 点击VIEW→Cataolg→SIMATIC→CPU-300→CPU315-2DP。

(2) 在Slot4中, 再次点击VIEW→Cataolg→SIMATIC→AI4/AO2X8/8BIT。

(3) 在Slot5, 6, 7中, 选择插入DI16XDC24V。

(4) 在Slot8, 9中, 同上, 选择插入DO16XDC24V/0.5A。

目前, 已完成PLC主站及I/O卡的设置 (见图4) 。

PROFIBUS及从站设置:

(1) 双击PROFIBUS线, 选择总线设备。

出现如下MICRO变频器图景。

(3) 双击图景, 设置诊断地址, 设备地址, DP波特率等参数。

(4) 点击MICRO Sloto, 再次点击CB15/155, 选择PROFIBUS通讯协议:PP0/PP1最后, PROFIBUS及从站设置画面如图5所示。

4.3 数据检测和通讯流程图

如图6所示。

5 系统精度测试

我们完成硬件、软件修改及联调后, 开车后投用成功。

实际试验各个设备速度数据与理论值非常接近, 精度达到±0.5%, (限于篇幅实际数据表不在此列出) , 比原来±3.0%精度大大提高。

摘要：本文以聚酯切粒机升级改造为例, 详细介绍了采用PROFIBUS通讯网络, S5及S7系列PLC的通讯网络构架, 系统设计, 组态软件的使用和设置以及数据检测和通讯软件设计流程, 通过采用PROFIBUS通讯网络以及其他软硬件的改进, 新的聚酯切粒机动态精度从+-3%提高到+-0.5%。