熔體泵聯軸節脫扣原因及對策

時間：2020-11-05 16:39:46返回列表

熔體泵是終聚反應釜的出料泵，是聚酯裝置向下游短纖維和長絲裝置輸送熔體的動力設備，是聚酯裝置關鍵設備之一。但是聚酯裝置開車10個月以后，連續出現多次熔體泵聯軸節脫扣現象，引起本裝置產品質量的大幅波動，給企業造成巨大的經濟損失。本文對影響熔體泵聯軸節脫扣的因素進行了全面分析，并提出了相應的解決措施。

1 熔體泵的工作原理

齒輪泵是依靠齒輪在相互嚙合過程中所引起的工作空間容積變化來輸送液體的，工作空間由泵體、側蓋和齒輪的各齒間槽構成，嚙合部分的齒如圖1中的ABC，它們把空間分為吸入腔和排出腔。當一對齒輪按一定的方向轉動時，位于吸入腔的齒?逐漸退出嚙合，使吸入腔容積逐漸增大，壓力降低，液體沿吸入管進入吸入腔，直至充滿齒間，隨著齒輪的轉動，液體被帶到排出腔強行送到泵的出口進入管道。入口壓力：8~15kPa;電機轉速：145~1450r/min;出口壓力：17MPa;;電機功率：170kW;操作溫度：292℃;設計流量：12.6t/h。

2 熔體泵聯軸節脫扣的原因

通過對熔體泵多次聯軸節脫扣的實際情況進行分析，我們認為可能造成此類現象的原因有以下幾個方面。

2.1 熔體泵負荷過高

到目前為止，所有的熔體泵聯軸節脫扣現象發生時，熔體泵的負荷均在設計負荷的!!#K以上。同時，與杜邦工藝其他聚酯裝置相比較，設計中只有我廠是將熔體冷卻器布置在熔體泵后，其他廠家的熔體冷卻器均設置在紡絲增壓泵后。因此造成熔體泵出口壓力上升約*GB<，增大了熔體泵的負荷及扭矩。此時熔體泵轉速超過$0=CDEF，而其設計轉速僅為$(-0=CDEF。熔體泵以及聯軸節長期工作在臨界狀態下，一旦有負荷波動或是異物卡阻，瞬時的扭矩突增將使聯軸節較容易脫扣。

2.2 熔體在軸封處凝固

該熔體泵密封采用反螺旋密封+填料密封的組合結構，并用冷卻水對軸封進行冷卻，它采用熔體自潤滑，在熔體泵的出口引熔體至密封處并返回泵的入口側，這樣在對潤滑部位進行潤滑的同時，還保證軸封部具有一定的壓力，防止外部空氣進入真空反應系統。在實際操作中，該泵要求軸封處必須保持微漏狀態。這樣既可避免因軸封處熔體凝結造成的摩擦增大，扭矩升高，也避免了大量熔體外泄造成的安全隱患以及熔體泵效率的下降，實際負荷的上升。

實際操作中，由于軸封泄漏量是由冷卻水手閥控制的，有可能因冷卻水溫度、壓力及流量的變化造成軸封處熔體被完全冷卻凝固，造成泵轉動扭矩增大，使聯軸節脫扣。

2.3 泵體內異物卡阻

2.3.1 氣相管線內壁凝結物

由機械探針刮落的氣相管線另側的塊狀物料可以推斷，在氣相管線的終聚釜側也有可能產生同樣的塊狀高黏物料或是因有冷點產生的硬塊。當這些物料進入熔體泵時，將在泵內形成較大阻力，使聯軸節脫扣。

2.3.2 終聚釜機械密封內漏形成硬塊

終聚釜采用雙端面機械密封，使用新鮮EG進行沖洗和密封。目前發現該機封有外漏現象。假如該密封同時存在內漏，則有可能產生局部冷點，形成硬塊物料。當硬塊進入泵體時，同樣會造成聯軸節的脫扣。

2.3.3 進入系統的硬粒

進入終聚釜的物料可以分為%部分，一部分為主物料，即漿料通過酯化系統和預縮聚系統進入終聚釜。這部分物料經過漿料過濾器和齊聚物齒輪泵后，很難有雜質顆粒進入的可能。另一部分為添加劑。在4種添加劑中，二氧化鈦和催化劑在配置過程中都經過嚴格的過濾，注入系統為封閉系統，不會將雜質帶入系統。而DEG的添加和注入容器均為常壓敞口容器，異物有進入系統的可能。從而有可能造成泵內齒輪卡阻以至聯軸節脫扣。

2.4 負荷大幅波動

在實際生產中，經常會出現像下游增壓泵跳停等負荷大幅波動的事故狀態，此時熔體泵會在自動控制狀態下迅速大幅下調轉速，而當增壓泵迅速恢復時，熔體泵又會快速提高轉速，在這個過程中，熔體泵扭矩大幅波動，極易造成聯軸節脫扣。在已發生的事故中就存在這種情況。

2.5 聯軸節本身質量缺陷

為了驗證聯軸節的自身質量，我們對更換下來的聯軸節進行了徹底的解體檢查，沒有發現任何質量問題。

3 防范措施

為了保證熔體泵正常運行，避免聯軸節脫扣事故的再次發生，我們通過對情況的認真分析和研究，制定了以下防范措施。

3.1 穩定熔體泵的工況

熔體泵扭矩計算公式：

其中：M為輸入扭矩(工作扭矩)，Nm;△P為泵出入口壓差，MPa;ηn為熔體泵的機械效率;q為泵的排量，即齒輪泵每轉排出的熔體質量。

我們可以看出，當熔體泵機械效率保持不變時，熔體泵工作扭矩與泵出入口壓差成正比。適當降低熔體泵出口壓力有助于降低熔體泵的扭矩。因此，我們提高了后路熔體過濾器的切換標準，同時適當降低熔體管線壓力，使熔體泵出口壓力降至16.8MPa以下，從而使熔體泵轉速和扭矩有所降低，遠離臨界點。

3.2 加強現場檢查

熔體泵聯軸節發生脫扣現象后，我們立即將它定為特護設備，每天定時由操作人員，管理人員和維修人員對它進行仔細檢查和記錄，特別對軸封處認真查看，防止軸封漏量過大或沒有漏量，避免由此引起的聯軸節脫扣現象。

3.3 加強對添加劑配置的管理

我們對DEG的加料系統進行了改進，在加料過程中增加過濾環節，加料完畢后立即用蓋板將加料口封住，防止雜質微粒進入系統。

3.4 加強工藝監控

3.4.1 加強對溫度的監控

通過對終聚釜或氣相管線以及熔體泵本體的溫度的監控，可以發現設備內部有無加熱不均勻現象，從而消除并避免冷點的出現，防止產生的硬塊進入泵內造成聯軸節脫扣。

3.4.2 加強對黏度的監控

我們將黏度控制指標偏差范圍由±4縮小為±2，減小黏度的波動，穩定熔體泵工況，減小因粘度影響造成的扭矩波動。

3.4.3 加強對冷卻水的監控

通過加強對軸封冷卻水溫度和壓力的監控，可以及時發現冷卻水的異常變化，避免因此產生的對軸封冷卻效果的影響。

3.5 增大操作人員的培訓力度

增強操作人員對緊急事故的處理能力，特別是在后路增壓泵跳停后的反應速度和處理方式，將會大大減少因此而造成的熔體泵聯軸節脫落現象。同時通過培訓，糾正了部分人員在操作手法上的不足，大程度地降低人為失誤，如升降負荷過快等。