沈彦卿(浙江石油化工有限公司，浙江 舟山 316000)

0 引言

CMP387挤压造粒机组是浙石化二期2×45万吨/年聚丙烯装置的核心设备，由日本制钢所制造，单台最高负荷可达75 t/h，由一台16 000 kW电机驱动，齿轮泵功率为2 300 kW，其功能是将聚丙烯粉末加入添加剂熔融后造粒，以方便产品保存及运输。其主设备包含：主电机、主减速箱及驱动齿轮箱、螺杆及筒体、齿轮泵单元、以及切粒单元。成套包内设备多、调试期长，质量控制点多，笔者将针对减速箱、螺杆、齿轮泵以及切粒单元等安装调试细节及重点分别剖析说明[1]。

1 减速箱

减速箱是驱动单元的核心，其功能是将驱动电机提供的动能，降速、增扭，并分别传递给两根螺杆，使螺杆同向旋转，并承载输送熔融树脂时螺杆的反作用力。驱动单元有两台成套使用的齿轮箱，分别为负责降速、增扭的主减速箱和扭矩分流、承载轴向力的驱动齿轮箱。驱动侧选用16 000 kW、980 r/min的高功率电机，而输出侧则选用低转高扭的闭式斜齿轮、扭矩分流式驱动齿轮箱，所以对主减速箱而言，扭矩保护十分重要。主电机与主减速箱输入轴联轴器选用矩保护联轴器，又叫安全销联轴器，主要功能是防止扭矩过载保护设备。在正常状态下，联轴器与轴之间为间隙配合，属于脱开状态，联轴器内部设有一个液压油腔体，油压越高所承载的扭矩越大，充压后，联轴器内部发生形变，将轴紧紧抱死，使间隙配合变为过盈配合。当螺杆端超载，或机械故障，扭矩超过设定值时，联轴器和轴会出现转动位移差(打滑)，固定在轴上的环状切刀，会将联轴器上的安全销头切断泄压，从而切断传动系统所传递的扭矩，实现机械保护的目的。扭矩保护联轴器两端分别设有滚动轴承，在液压腔未充压时作为两端支撑，同时也为联轴器提供断开后的滚动支撑，在联轴器外缘有润滑油注入点，注意与液压油口区分。

在液压油腔加压过程中，为将液压腔内气体完全排空，需将加压口盘车至垂直朝上位置，安全销按扭矩紧固后反向松1/4圈，以便阻油排气使液压油灌满液压腔，按扭矩-油压对照表选定油压，通过随机专用的液压油泵加压排气，排气期间观察泵头压力表，此间有轻微压降，排气约15～30 min直到无压降后，定压按扭矩紧固排气安全销，安全销联轴器扭矩设定完成，如图1所示。如有检修需要断开联轴器，将加压泵连接后，通过泵体泄压阀泄压即可断开。

图1 安全销联轴器结构图

齿轮泵减速箱选用的是另一种扭矩保护联轴器，作用相同，只是原理从液压油腔形变摩擦力定扭变为剪力销定扭，有一点需注意：说明书或图纸中剪力销数量与力矩保护成倍数关系，一般设定为140%额定力矩。笔者所用设备为六销孔，安装三个剪力销即可达到140%剪力矩。最后，需注意主减速箱的推力轴承寿命与螺杆前端的树脂压力有关，在操作运行过程中，要密切关注齿轮泵入口压力，严格按制造厂提供的“螺杆前端压力-止推轴承寿命曲线图”控制，以保证止推轴承满足设计使用寿命要求。在正常工况下，推力轴承寿命在10万小时以上。

2 螺杆及ABC密封

CMP387型挤压机螺杆直径为387 mm，长径比24.5，螺杆材质为合金锻钢，螺杆表面经加工研磨，抛光后做渗氮硬化处理。螺杆的进料端轴头设有花键式联轴器与输出齿轮箱连接，螺杆本体由螺杆轴和可更换的螺旋块组成，根据螺杆所处筒体位置的功能需要，在制造厂拼装成型，进料段和排料段为右旋螺纹，功能在于物料输送，中间段为捏合块，用于正向、反向混炼。螺杆安装至筒体时，需注意以下细节：首先是双螺杆相位，螺杆为成对整体固定安装，在固定前，要注意花键标记，要求标记朝上且区分L、R螺杆，螺杆花键轴端向尽可能调整平齐；第二，需用厂家提供的相位尺测量相位，调整偏差后安装固定工装；第三，安装筒体穿入法兰保护工装，防止安装过程中损坏筒体法兰结合面，影响密封；最后，全面检查螺杆本体是否有损伤，并涂覆耐高温润滑脂保护螺杆，螺杆穿入筒体过程中，要时刻关注螺杆水平度，杜绝生拉硬拽，做好设备保护。

ABC密封位于C1段筒体驱动端，其功能是密封螺杆转动轴与一段筒体的间隙，防止挤压机在运行时，PP粉料沿螺杆轴泄漏至大气。ABC密封整体结构类似填料密封，主要由密封盒、ABC密封环，以及密封压盖组成。ABC密封环分为三种规格，玻璃纤维填充聚PTFE、石墨填充PTFE、以及碳纤维PTFE，一组8片，在每片上有安装方向标识及零件号，密封环外侧由弹簧箍紧固定，轴向通过一个带销的保持架，定位固定在密封盒上。

安装前检查项目：(1)检查密封环数量及完好程度，要求密封环径向面无破损、划痕，轴向面平整无弯曲；(2)检查螺杆轴与密封配合位置表面清洁度，要求绝对清洁，防止异物损坏密封；(3)检查密封配合表面是否有毛刺或划痕凹坑等缺陷；(4)用细砂纸二次研磨配合面，安装前再次清洁；(5)填料函架表检查螺杆轴跳动值，要求小于轴径的0.15%，如果超差，可能会造成ABC密封气首次投用流量增加，并影响使用寿命。

如图2所示，ABC密封氮气吹扫为低压氮气，在经过减压阀减压至0.015 MPa后，从ABC密封底部吹扫口进入密封，ABC密封顶部设有引压点连接压力表，首次投用时需记录流量，在正常运行过程中，ABC密封有一定磨损泄漏量，这使得密封腔内压力逐渐降低，当密封腔压力接近低报值0.1 kg时，要通过调整减压阀将压力维持在0.15 kg，流量会随之增加，当流量增加接近首次投用的2倍时，计划更换ABC密封。

图2 ABC密封

3 齿轮泵及旋转接头

齿轮泵的转子由一对相互啮合的齿轮组成，由同一台减速箱分别通过万向联轴节驱动，而两个齿轮转子的配合间隙是设备安装的重要检查点，调整不好会直接影响齿轮泵的使用寿命及开车安全。两齿轮转子为上下布置，调相位工序如下。第一，松掉上部万向联轴节定位销处的连接螺栓，仅用于径向限位，用千斤顶及行车支撑联轴节，防止其重力作用在齿轮泵上，通过在齿轮泵非驱动端，用塞尺检查上下轴与螺旋密封的上下间隙，确认间隙均匀，齿轮泵轴端未受垂直方向重力影响；第二，拆除非驱动端上下转子的热油旋转接头，用专用工装固定齿轮泵下转子并架百分表1调零，用于上转子拉紧期间观察验证下转子未随动。在上转子联轴节减速箱侧挂盘车器，并沿齿轮泵转向反向拉紧锁死，通过百分表1读数确认完成此工序，目的是固定下转子，防止调整相位期间转动；第三，在上转子联轴节解口处法兰的外缘上架百分表2，准备测量相对位移，在上转子非驱动端固定盘车杆，做盘车调相位准备，因齿间间隙较小且齿轮泵未进料，为方便相位居中，建议在盘车杆位置固定液压千斤顶做微调；第四，正反向手动盘车测量相位总间隙，并根据百分表2读数，将转子相位间隙调至中间位置(图3)，期间需观察百分表1读数，同时确认齿轮泵下转子未动；最后，连接定位销处法兰螺栓，并根据实际错口尺寸加工定位销块安装锁紧，至此相位调整完成。定位销块加工时需注意以下三点：(1)尺寸建议用块规配合塞尺测量销槽中间偏内侧间隙，尽量减小测量误差，定位销块与销槽微过盈配合即可；(2)在定位销块与销槽错口位置处加工倒角，径向楔入位置同样加工倒角以方便安装；(3)定位销块为对称两块布置，两侧测量尺寸应为一致，安装时尽可能对称同时楔入[2]。

图3 齿轮侧隙调整示意图

旋转接头安装在齿轮泵非驱动端，用以实现齿轮泵轴旋转中的密封及冷却，齿轮泵轴内置冷却套管，随泵轴旋转过程中进行导热油循环，套管外侧4个传动键，连接齿轮泵轴带动旋转接头跟齿轮泵同步旋转，内套管的另一端，为连接导热油进出口法兰的集装式机械密封，内含一对石墨轴承、一组带压紧弹簧的动静环，以及轴端的填料密封。因齿轮泵相位调整时需拆除再安装，此过程要注意落地摆放时的支撑保护，防止损坏机械密封或压盖填料，如在开车期间出现热油泄漏，在做好防护的前提下检查具体泄漏位置，尝试紧固填料压盖方法消漏，如果机械密封泄漏，则需降温退热油，整体更换旋转接头。

4 切刀安装及检查标准

作为最终颗粒成型输出端，切刀的平行度是切粒单元的重要质量控制点，如果控制不好，会出现异常磨损、退刀、缠刀等问题，会导致挤压机启动失败、切粒水管灌肠、甚至断刀。

切刀安装前，首先要根据刀盘尺寸准备钳工平台以及盘车固定器。钳工平台的精度越高，累计误差越小，切刀安装效果越好；盘车固定器需根据刀盘尺寸重量选择，如尺寸小、重量轻可用多个磁力表座固定，反之则需要做专用环状工装，原则是盘车期间定位，保证盘车期间刀盘轴向固定。第二，将刀盘底部与平台的接触面涂脂润滑，并置于平台一侧，百分表架固定于另一侧，用水平尺找平钳工平台，尽可能小于0.05 mm/m。准备工作结束后，手动盘车测量每把切刀平行度，平行度测量点为刀尖方向1/2至2/3处，要求误差0.03 mm内，超差切刀采用正负偏差互换位置方式处理至合格，如个别切刀偏差过大，更换新刀。首次开车需检查刀盘平面度，要求偏差小于0.01 mm，合格后安装切刀。

切刀安装合格后用专用工装将刀盘吊装至切刀轴，注意安装前花键及螺纹清理干净并涂脂润滑防卡死，刀盘装配需用专用工装带紧推向驱动侧，禁止用紧固螺母背紧防止螺纹卡死，紧固后测量刀轴与水室结合面垂直度，检查标准≤0.01 mm，如超差在水室背侧紧固螺栓位置加找正垫片调整。磨刀转速设定在最大转速的60%～70%，进刀风压自动，磨刀15 min磨损切刀约0.03～0.05 mm，打开水室检查确认每把切刀磨损均匀，复测切刀平行度≤0.01 mm。

5 进刀风压曲线

挤压机开车为全自动模式，因每台机组情况不一，所以进刀风压曲线需现场收集数据予以绘制，风压曲线影响开车成功与否，且与切刀使用寿命息息相关，是调试重点。切刀轴的轴向受力分析如公式(1)所示：

式中：Fx为切刀向模板力；F1为进刀风压；F2为刀旋力；F3为退刀风压；F4为摩擦损失；F5为水室水压。

进退刀风压可调，F2切刀旋转力与转速成正比，F4和F5基本为定值不变。

曲线绘制步骤：首先找切刀轴零点，将退刀风压调至0.7～0.8 MPa，进刀风压调至0.3～0.4 MPa，依次投用进、退刀风压后，手动盘车，缓慢降低退刀风压，同时观察百分表关注切刀轴位移，待盘车变重时，证明刀盘接触模板，记录百分表读数，调整切刀轴定位装置到刀轴端后，反向调整退回，可反复至百分表读数接近4 mm后，锁紧刀轴定位装置，此位置作为进刀零点；第二步，寻找平衡风压。将退刀风压设定在0.7 MPa，切刀转速设定在最低转速100～120 r/min，这样找到的平衡风压为最低，可以大幅减少退刀概率，启动切粒机，缓慢降低退刀风压，观察刀轴百分表，直到刀轴开始缓慢前进，记录此时风压为“平衡风压”，此风压为定值，可多次反复上述工序测得；第三步，进刀风压及最小风压数据收集，分5个转速点分别测量，转速在最低转速至最高转速间平均选取，如笔者所在装置转速设定为100～320 r/min，选取5转速点为120、170、220、270、320 r/min，具体操作为固定平衡风压，缓慢增加进刀风压，观察百分表，记录5～10 s进刀至模板风压，需反复测量取均值[3]。将实际测量数据绘制曲线，根据曲线情况二次修正平滑，如图4所示。

图4 风压曲线绘制示意图

6 结语

挤压造粒机是聚丙烯装置核心设备，无论是齿轮泵相位调整，还是进刀风压曲线都将直接影响设备的运行安全，需设备管理人员重点关注。