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摘要：在改革开放的新时期，介绍了目前国内外大型双螺杆挤压造粒机的发展现状、工作原理、结构特点及应用工况，并结合作者长期从事大型双螺杆挤压造粒机制造过程的质量控制经验，从业主使用角度，分析了大型双螺杆挤压造粒机制造过程的质量控制要点。
关键词：螺杆挤压造粒；双螺杆；聚烯烃装置
引言
双螺杆挤压造粒机是聚丙烯、聚乙烯等聚烯烃生产装置尤其是稳定化和改性处理工段的核心设备，是集机械、电气、仪表、控制于一体化的大型复杂成套设备。随着聚烯烃应用领域的不断扩展，需求量持续增加，当前聚烯烃生产装置的建设规模呈现出不断扩大的态势，这也促使挤压造粒机的产能规模不断向更高的方向发展。现代挤压造粒机主要是通过提高螺杆转速的方法提高产能，这就对其传动系统提出了更高的要求，因此对大型挤压造粒机的传动系统进行研究分析十分重要。
1基本组成
大型双螺杆挤压造粒机需要完成聚烯烃的混炼、挤压、造粒等过程功能，其主要部件包括：驱动系统、混炼挤压系统、挤出造粒系统、粒子后期处理系统、辅助和控制系统。其中驱动系统主要由盘车装置、主电机装置、主电机润滑系统、齿形联轴器、主减速器及润滑系统 ；混炼挤压系统主要包括转子、机筒（加料机筒、封闭机筒、排气机筒）、轴封及机筒加热装置等 ；挤出造粒系统主要包括熔体齿轮泵、换网过滤装置、水下切粒装置等 ；粒子后期处理系统主要包括离心式干燥机、除湿风机、振动筛等 ；辅助及控制系统一般指的是润滑系统、液压系统、加热油及冷却系统、自动监控系统。
2双螺杆挤压造粒机生产过程中的主要问题
2.1挤压造粒机混炼转子问题
混炼转子长时间运行在高温、高强度环境中，其主要存在的问题，出现在铬层与基体金属结合不牢固、有气孔、外层剥落等问题，这严重影响到挤压造粒机的生产效率，因此，转子材料一般采用高强度合金钢，整体锻造，调质热处理；转子采用数控机床精加工后镀铬处理，并对成品进行结合力与硬度的实验检测，一般转子的硬度值不低于880HV；此外，转子螺棱侧面、根径的表面粗糙度也在很大程度上影响工作效率，粗糙度过大或过小会引起原料成型不均匀。因此，转子表面粗糙度Ra值不低于0.8μm，外径的表面粗糙度Ra值不低于3.2μm。
2.2熔体齿轮泵问题
熔体齿轮泵的主要问题往往是由于减速箱的输入和输出轴不同心造成的，此外，当输入和输出轴与电机主轴和齿轮泵转子不同心时，同样会造成设备无法正常运行，因此熔体齿轮泵与减速箱构成的传动系统的同心度不大于0.05mm，并且要调整好齿轮泵转子的齿侧间隙，确保齿轮泵转子在运行过程中不会出现相互接触的问题。
2.3挤压造粒机机械运转试验时的振动问题
振动检测是用来衡量整体旋转部件设计、加工与装配精度是否符合要求的最好标准。振动的发生将引起造粒机整体产生不稳定运行，在很大程度上缩短机组的使用寿命，过大的振动会导致生产产品质量下降。因此，在进行试验过程中，应重点关注主电机及主减速器的振动情况，主电机、主减速器各监测点的振动速度均应小于2.2mm/s。
3制造过程中的质量控制
3.1带独立变速机构的齿轮箱
这种分体式的齿轮箱其核心设计理念是对齿轮箱增加一个独立的变速机构以满足不同螺杆转速的要求，独立变速机构仅在挤压机的螺杆需要改变速度时使用，不需要改变转速时则不需要安装，安装不同传动比的独立变速机构可实现不同的减速比，这样配备多个独立变速机构将会大大提高挤压机的有级调速能力。同时还因为在不需要变速时不需要安装独立的变速机构，这就防止了变速齿轮、轴以及轴承的空转和磨损，对挤压机的节能也具有一定的作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这种带有独立变速机构的局部改进在设计上比较容易实现，但是由于在实际安装上还存在一定的困难，因此目前尚未广泛使用，相信随着设计理念的不断成熟和现场操作的不断熟练和完善，这种改进将会很快被广泛接受。
3.2混炼转子
转子材料应采用高强度合金钢，整体锻造，调质热处理，粗加工后UT探伤，I级合格；积木组合结构螺杆转子用花键应符合DIN5480标准；转子数控机床精加工后镀铬处理（并带试样测结合力与硬度），硬度值不低于880HV，铬层与基体金属结合应牢固，不得有气孔、剥落现象；螺棱侧面、根径的表面粗糙度Ra值不低于0.8μm，外径的表面粗糙度Ra值不低于3.2μm。成品转子直线度不低于GB/T1184中的7级规定或图纸要求。
3.3机械运转试验时振动检测
振动检测是衡量旋转零部件设计的合理性、加工与装配精度的符合性的最好方法。振动将造成机组的不稳定运行，缩短机组运行及使用寿命，尤其是大型双螺杆挤压造粒机运行时，过大的振动还将影响造粒粒子的外观质量，从而影响产品的销售市常因此，在制造商车间试验时，应测量主电机及主减速器的振动。主电机、主减速器箱体各监测点的振动值：任一测点任一方向振动速度均应≤2.2mm/s.
3.4机组机械运转试验与动作功能试验整体要求
机组装配合格后，方可进行不少于2h稳定运行的机械运转试验。加热系统、冷却系统应先稳定运行后，才能开始机组的机械运转试验。由于现场物料温度在200~300℃之间，因此机组均匀加热到实际操作温度后应检测机筒等部件的变形量。同时节流阀、开车阀、换网装置均应在热状态下才能进行动作试验。冷却系统应保证主减速器润滑系统进油温度在规定的进油温度范围内，回油温度必须不大于65℃为合格。只有在齿轮泵充满熔融物料状态下，方可进行盘车及电机驱动。因此，齿轮泵不能进行空运转，不能用电机带动空旋转，也不能用手动盘车转动转子。只能在专用试验轴承的支撑下，进行齿轮泵转子的间隙调整后进行手动盘车试验，要求转动平稳，无干涉及卡住现象。主减速器机械运转时的噪声平均值不应大于85dB（A）。
3.5双电机驱动行星齿轮减速箱
在这个传动系统中，双电机由一台恒速的大功率主电机和一台小功率的变频调速电机组成，两台电机通过一台行星齿轮减速箱与螺杆连接，两台电机可单独工作也可共同工作，单独工作时变频调速电机主要起到辅助（开车）电机的作用，当共同工作时，行星齿轮箱可以将两台电机的转速和扭矩叠加后传递给双螺杆，行星齿轮箱中由左边的行星轮部分完成速度的叠加和减速，由右边的辅助轴系统完成扭矩的分配，由于辅助电机为变频调速电机，这就使得挤压机可以实现一定范围内的无级变速，能够根据产品工艺要求准确的进行速度控制，有助于生产高性能、高附加值的产品。
结语
以前我国大型双螺杆挤压造粒机组主要依靠国外进口，国内只有个别厂商具备设计、制造挤压造粒机组的能力，且国内工厂造粒试验能力、设计和制造水平与国外还存在一定差距，只能从事安装、维修及抢修服务，备品备件的国产化工作。自2007年以来，在国家发改委、机械联合会、中国石化的组织和协调下，国产大型双螺杆挤压造粒机组取得了突破性的进展。经过国内制造商多年的自行摸索与积累、通过国内科研、设计、制造、检验和使用单位的密切配合，依托中国石化建设项目、高起点、高水平、严要求的总体思路，进一步促进了国产化的发展速度。相信在不久的将来，随着国内对大型双螺杆挤压造粒机进一步的深入研究，标准化装置理念的推广，会有更多具有自主知识产权的产品运用于各种规模的聚烯烃主装置，最终将完全取代国外产品，并有望进军世界聚烯烃市常
参考文献
[1]徐益军.挤出机安全离合器摩擦片的国产化研制[J].化工设[4]备与管道，2012，49（2）：42-47.
[2]李朋宇，孙方亮，杨光明.摩擦离合器故障原因浅析及对策[5][J].橡塑技术与装备，2010，36（12）：43-48.
论文作者:彭加品
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第21期
论文发表时间:2019/11/26
标签：转子论文; 电机论文; 齿轮箱论文; 系统论文; 造粒机论文; 机筒论文; 机组论文; 《中国西部科技》2019年第21期论文;