
在我国,PVC生产主要采用的是乙烯法和电石法两种生产工艺。由于国内石灰石资源异常丰富,因而电石法PVC生产在我国具有更好的资源发展优势,此种生产方法的占有比例正逐步提高。在PVC生产过程中,对聚合后的悬浮液要进行脱水、澄清、浓缩、分级及分离等工艺处理,而固液分离设备是完成此类工艺的关键设备。新疆石河子中发化工有限责任公司原使用的D5MC离心机于2002年3月投入使用,因使用效果较好,于2004年8月扩建时,又另购置1台LW650×1755-N卧式螺旋卸料沉降离心机(以下简称LW650离心机)。该设备不仅能得到沉渣湿含量相对较低的固相和高纯度的液相,而且具有密封性好、体积较小、连续运行且性能稳定等优点。下面系统地分析一下国产LW650离心机在PVC生产中的应用、操作、维护及管理等方面问题,供参考。
1 生产工艺
由聚合工序送来的悬浮液进入沉析槽,经悬浮液过滤器后,经汽提塔进入浆料槽,通过离心机脱水,母液进入母液槽,物料含水质量分数须控制在20%~25%,然后进入绞龙去干燥管干燥。离心后的母液一部分进入反冲洗过滤器,回收后用于高压水冲洗;一部分去母液水处理系统。
2 LW650离心机工作原理
工业离心机是化工行业主要设备之一,它主要通过离心力的作用将固液分离。LW650离心机的工作原理大致为:悬浮液(含PVC树脂及水分的固液混合物)经进料管从螺旋体出料口进入转鼓,在转鼓高速旋转产生的离心力作用下,密度较大的固相颗粒沉积在转鼓内壁上,与此同时螺旋叶片不断地将沉积在转鼓内壁上的固相颗粒刮下,并连续推出排渣口。分离后的清液经液层调节板开口溢流出转鼓外壁。LW650离心机采用单电动机双传动方式,螺旋体与转鼓之间的相对运动(即差转速)是通过差速器来实现的,其差速大小由主电动机两端分别带动的转鼓和螺旋旋转差转速的调节来完成,并可通过更换皮带轮和改变变频器频率来实现对其的控制,从而实现了离心机对固液物料的连续分离过程。
3 LW650离心机主要技术参数
LW650离心机主要由差速器、螺旋体、转鼓、主电动机、主轴承及传动装置组成,下表列出了其主要技术参数。
序号 | 项目名称 | 技术参数 |
1 | 转鼓内径(mm) | 650 |
2 | 转鼓长径比 | 2.7:1 |
3 | 转鼓转速(r/min) | 2400 |
4 | 转鼓工作转速(r/min) | 2300 |
5 | 料浆密度(g/cm³) | 1.5 |
6 | 差速器型号 | ZS622/29 |
7 | 差速器速比 | -29 |
8 | 转鼓大端可溢流直径(mm) | 330~350 |
9 | 转鼓小端不可溢流直径(mm) | 410 |
10 | 主电动机型号 | YB315S-4 |
11 | 主电动机额定功率/kW | 110 |
12 | 主电动机额定转速(r/min) | 1485 |
4 常见故障情况及解决方法
LW650离心机因机型结构及工作原理都比较复杂,可能会出现一些故障,现介绍一些常见故障分析及排除方法。
4.1 离心机电流无法升起
离心机正常情况下运转平稳,如在空载情况下,电流很快升至60~70A;在满载情况下,电流很快升至110~130A。如果出现异常,电流无法升起,通常可能是由于操作问题或设备本身故障造成的,可能有以下4点原因。
(1)物料输送管堵塞,浆料进不了离心机。这时必须先关闭浆料槽底阀和离心机进料阀,再用高压水冲洗管道直至畅通。
(2)悬浮液固含量低。处理时需要根据实际情况与聚合工段联系,查清原因。
(3)浆料槽液位低。需要调低流量,待液位升高后再提高电流。
(4)其他可能的原因,如进料手动阀开度小、气动阀的开度与现场开度有偏差、浆料槽回流阀开得过大,均有可能引起离心机电流无法升高,这时需要操作人员根据经验进行判断后再对现场阀门进行处理。
4.2 离心机自动停车
离心机自动停车时,对设备自身及整个装置系统的危害极大,有可能将一些重要设备损毁,所以,对离心机非人为停车现象需谨慎对待。可能造成的原因有如下3点。
(1)电气故障。如判断为此种情况,需迅速联系电气维修人员,对电气部分进行检查处理。
(2)浆料量超载使转矩力臂控制器自动脱开自动保护工作时,可能造成离心机停车。这时需要操作人员用手顺时针转动转矩力臂,若无阻碍,则合上转矩力臂,重新开车,并调整进料量;若有阻碍,则卸下小端盖,用水冲洗转筒,并前后转动皮带,直至确认转筒内无积料转动灵活后,方可重新开车。还可以依据现场情况观察离心机下料口是否被物料堵塞。如果堵塞严重,会使设备负载过大,很可能造成离心机自动停车。这时必须立刻清理下料口,除去积料,同时清理转筒,确认已经清理干净后方可重新开车。
(3)其他原因,如电动机超温使热保护器跳开时,也可能造成离心机停车。这时需要及时联系维修人员处理。
4.3 突然停电
在化工行业中,突然停电是极为紧急和危险的,处理不当,会对重大设备及人员安全造成不可弥补的损失。对于LW650离心机而言,发生突然停电时,需要立即关闭所有物料输送阀门及蒸汽阀门,并立即按下主机停止开关,而后按照离心机自动停车故障处理规程进行处理。
5 生产过程中出现的异常现象及改进措施
5.1 运行情况及原因分析
在离心机使用之初,新疆石河子中发化工有限责任公司严格按照离心机使用说明书编制了离心机操作规程。使用过程中,发现小端轴承(型号6230)经常烧毁,造成维修成本增加,停车检修情况较多,生产能力不足,严重影响了产品产量和质量。通过对现场轴承损坏情况进行多次研究,发现离心机在空载启动时,变频器可直接由0Hz升至48Hz,此时空载电流可在瞬时达到60~70A。因轴承与轴承座之间过盈配合至+0.02mm,高速旋转的轴与轴承温度提升较快,但是轴承座温度却不能在短时间内与轴承的升温速度匹配,从而造成轴承烧毁。而且在追踪研究过程中,发现当空载时变频器由0Hz升至48Hz时,设备的振动很剧烈,对设备损耗严重;期间变频器由0Hz-18Hz-28Hz-38Hz之间振动相对较大,对设备的磨损也相对较强。针对此现象,经过长期的摸索及总结,对操作规程部分作了相应的修改。
5.2 改进措施
LW650离心机的仪表电器经仪电人员检查无问题,且离心机各部位经操作人员和维修人员检查均无异常且盘车无异样后,方可启动电动机。启动离心机时必须将变频器调至28Hz,运转至少20min;若无异常,再开至38Hz,运转20min;若仍无异常,则继续将变频器调至48Hz,接着运转10min,待离心机启动正常后冲水15min;如无异常后再进料,进料必须按原来操作中要求的逐渐进料方式,不得快速将离心机电流升至130A,以防止对离心机造成较大的冲击。离心机进料时应缓慢将电流调至110A后,维持10~15min,并观察离心机运行情况,如有异常应立即停车检查。此过程运行平稳后再逐步将电流开至所需电流。在整个开机过程中,相关操作人员必须密切注意大小端轴承温度及有无异常噪声,观察时间至少1h以上,如有问题,必须及时停车以查找原因。当接到聚合工段可进料通知后,全开离心机手动阀,观察离心机的电流以及仪表盘上数据显示是否正常,每30min记录离心机电流、轴承油温,以便出现问题及时处理。
另外,要求在停机时,过10min后方可冲水,这样也可同时减少对大端轴承(型号1034)的磨损,延长其使用寿命。
经过上述改进措施,大小端轴承的使用寿命均有所延长,明显减少了维修频率,对稳定生产起到了一定的作用。
6 结论
新疆石河子中发化工有限责任公司LW650离心机在起初安装试运行中,出现了一些问题,多是因离心机螺旋送料器和转鼓存在着动不平衡问题,而且偏差较大,使生产严重滞后,其后经过专业技术人员多次动平衡试验及重新校正,将其控制在允许范围之内,使其振动值有所下降,满足了日益增长的对产量及质量的要求。该离心机处理量较大,且沉渣滤饼湿含量相对较低,运行周期平稳,寿命持久,通过改进,极大地减少了维护检修量,在安全生产、稳定运行方面发挥了重要作用。