在擠出造粒過程中，進(jìn)刀系統(tǒng)對(duì)機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行的切刀與模板的受力以及配合起到關(guān)鍵作用。

 

       我們一起來看看實(shí)際生產(chǎn)過程中，進(jìn)刀液壓油壓力及退刀平衡系統(tǒng)液壓油壓力的二者關(guān)系，和改進(jìn)之后的實(shí)用效果。

 

 

 

       1、水下切粒機(jī)目前面臨的問題

 

       水下切粒單元主要由切粒室、切刀、刀盤、模板等部件組成，該單元是熔融樹脂轉(zhuǎn)化為成品顆粒的實(shí)現(xiàn)單元，是切粒是否成功的核心單元，直接影響著產(chǎn)品質(zhì)量、廢料量、生產(chǎn)成本、機(jī)組是否能夠長周期平穩(wěn)運(yùn)行等，同時(shí)該單元的故障形式較多，原因有時(shí)極為復(fù)雜，也是機(jī)組故障頻率最高的單元，可以說，水下切粒單元平穩(wěn)運(yùn)行，是擠出造粒機(jī)組長周期平穩(wěn)運(yùn)行的決定因素。

 

 

 

       切刀與模板配合切粒的原理又稱為“剪刀原理”，即高速旋轉(zhuǎn)的切刀與固定不動(dòng)的模板出料孔之間相互剪切運(yùn)動(dòng)，將從模孔擠出的樹脂物料切斷。

 

       切斷后的物料在冷水中翻滾冷卻固化為圓形顆粒，由顆粒冷卻水帶出切粒室，完成切粒工作。因此，當(dāng)切刀與模板在完成“剪切”工作時(shí)，如果受力不均勻，則會(huì)造成貼合不當(dāng)，容易形成切刀與模板間隙異常，進(jìn)而導(dǎo)致不合格粒料產(chǎn)生，如拉絲料、拖尾料、串料、蛇皮料等。嚴(yán)重時(shí)還會(huì)因異常切粒造成機(jī)組物料“纏刀”故障，甚至發(fā)生“灌腸”（即熔融物料未經(jīng)切粒充滿上下游輸送管線，冷卻固化后堵塞切粒輸送管線）事故。

 

       一旦機(jī)組出現(xiàn)纏刀等異常故障，機(jī)組的處理難度增大，有時(shí)需要幾天時(shí)間才能徹底清理疏通粒料輸送管線，有時(shí)還會(huì)因更換模板、切刀等造成機(jī)組損工時(shí)間延長，進(jìn)一步產(chǎn)生生產(chǎn)波動(dòng)，影響裝置產(chǎn)量等諸多后果。另一方面，在長期的異常受力下，切刀和模板的磨損也會(huì)加劇，嚴(yán)重影響切刀及模板的使用壽命。

 

       2、退刀平衡液壓油系統(tǒng)原理

 

       擠出造粒機(jī)組在正常工作時(shí)，切刀與模板間受力復(fù)雜，且多為變力，如熔融狀態(tài)的樹脂物料從模板模孔擠出時(shí)對(duì)切刀的正壓力會(huì)隨生產(chǎn)負(fù)荷的增加而升高，同時(shí)會(huì)隨樹脂物料的粘度系數(shù)增大而增大，而粘度系數(shù)又與螺桿轉(zhuǎn)速，螺桿外形，樹脂物料溫度，樹脂物料熔融指數(shù)相關(guān)，而實(shí)際生產(chǎn)過程中，會(huì)經(jīng)常發(fā)生改變的只有樹脂物料溫度、樹脂物料熔融指數(shù)、及生產(chǎn)負(fù)荷，故當(dāng)這3個(gè)參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，筒體擠壓段的模板出料壓力會(huì)隨之改變，而進(jìn)刀系統(tǒng)設(shè)定的進(jìn)刀油壓為固定值，只能對(duì)切刀正常磨損進(jìn)行有限補(bǔ)償，對(duì)于出料壓力增大時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)退刀現(xiàn)象，此時(shí)就會(huì)有大量不合格品產(chǎn)出，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成切刀纏刀。

 

       為解決上述問題，必須對(duì)切粒機(jī)進(jìn)刀軸引入一個(gè)新的平衡力，能夠瞬時(shí)有效的對(duì)切刀進(jìn)刀或退刀進(jìn)行受力計(jì)算并補(bǔ)償，另一方面能夠根據(jù)不同工況下切刀的受力情況平衡進(jìn)刀系統(tǒng)的推進(jìn)力，使切刀對(duì)模板始終保持微正壓的工作狀態(tài)，既能夠改善產(chǎn)品質(zhì)量，又可以降低易損件的損耗，同時(shí)還可以起到減少機(jī)組故障停機(jī)次數(shù)的作用。

 

       通過對(duì)進(jìn)刀器受力分析，為保證切刀受力均衡，必須是在切刀進(jìn)刀系統(tǒng)中增加一個(gè)反向作用力，該力由額外增加退刀器實(shí)現(xiàn)。

 

 

圖 1 改進(jìn)后的水下切粒單元控制系統(tǒng)圖

 

       從圖 1 可以看出，該平衡系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要思路為：當(dāng)儀表風(fēng)經(jīng)過減壓閥減壓后同時(shí)供給進(jìn)刀器液壓油缸和退刀器液壓油缸，當(dāng)進(jìn)刀器推動(dòng)進(jìn)刀軸向模板進(jìn)刀到一定距離時(shí)，進(jìn)刀軸千分表達(dá)到一定數(shù)值恒定，此時(shí)切刀已貼向模板，調(diào)節(jié)退刀器液壓油壓力為預(yù)設(shè)值，確保進(jìn)刀軸軸向多余的進(jìn)刀推力被抵消，進(jìn)刀軸上高速旋轉(zhuǎn)的切刀處于微正壓的工作狀態(tài)貼近模板切粒。其進(jìn)刀器與退刀器的壓差、進(jìn)刀器與退刀器的液壓油壓力信號(hào)經(jīng)過通訊電纜傳遞給機(jī)組儀表控制柜的相關(guān)卡件，并經(jīng)過處理后與報(bào)警及聯(lián)鎖信息一并遠(yuǎn)傳至操作站。

 

       操作人員在操作站上可以直接觀察各項(xiàng)參數(shù)，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)進(jìn)刀軸實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)信號(hào)通過儀表控制柜對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制輸出，并實(shí)時(shí)反饋，具體如圖 2 所示。

 

 

圖 2 新增退刀平衡系統(tǒng)具體改進(jìn)方案圖

 

       3、退刀平衡液壓油系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)改進(jìn)

 

 

圖 3 退刀液壓油系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)安裝圖

 

       具體改進(jìn)方法是在切粒機(jī)機(jī)體兩側(cè)固定安裝兩個(gè)退刀器，如圖 4 所示。在機(jī)組下方安裝如圖3所示的退刀平衡系統(tǒng)，系統(tǒng)接入儀表風(fēng)作為動(dòng)力源，在進(jìn)刀器液壓油路與退刀器液壓油油路之間增加一塊帶遠(yuǎn)傳的壓差指示器如圖5所示。將進(jìn)刀器液壓油壓力、退刀器液壓油壓力、壓差等信號(hào)引入儀表控制柜，并在機(jī)組 H51Q-4RS 控制系統(tǒng)中組態(tài)下裝，進(jìn)刀器與退刀器通過氣動(dòng)控制閥進(jìn)行控制，控制信號(hào)引入儀表控制柜，至此，所有設(shè)備安裝完畢。

 

 

圖4 退刀器現(xiàn)場(chǎng)安裝圖

 

 

圖 5 SCHALTER 壓差測(cè)量表現(xiàn)場(chǎng)安裝圖

 

       4、退刀平衡系統(tǒng)油壓自動(dòng)調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)

 

       經(jīng)過過濾減壓后的約為 0.2 MPa 的儀表風(fēng)氣體輸送給液壓油氣缸，通過阻尼調(diào)節(jié)器對(duì)液壓油缸內(nèi)的氣壓進(jìn)行初始調(diào)節(jié)，此時(shí)儀表風(fēng)空氣推動(dòng)液壓油氣缸活塞做功，將液壓油輸送給退刀器。輸送給退刀器的液壓油壓力可從壓力傳感器讀取輸出值。如圖 3 所示。

 

       退刀器通過固定螺栓固定在切粒機(jī)機(jī)體支架上，當(dāng)液壓油進(jìn)入退刀器時(shí)，壓縮退刀器彈簧對(duì)進(jìn)刀軸施加與進(jìn)刀軸進(jìn)刀方向相反的作用力，如圖 4 所示。帶遠(yuǎn)傳信號(hào)的壓差測(cè)量表一端從進(jìn)刀器液壓油路管線取點(diǎn)引壓，另一端從退刀器液壓油路管線取點(diǎn)引壓，壓差表可準(zhǔn)確測(cè)量出兩個(gè)引壓點(diǎn)的壓差值，并遠(yuǎn)傳給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過采集到的壓差信號(hào)進(jìn)行判斷，當(dāng)壓差值過高或過低時(shí)可觸發(fā)機(jī)組報(bào)警及聯(lián)鎖開關(guān)。

 

       操作人員可從操作站獲取壓差值，并根據(jù)生產(chǎn)樹脂的熔融指數(shù)、擠壓段溫度、以及生產(chǎn)負(fù)荷等及時(shí)調(diào)整進(jìn)刀器及退刀器的刀油壓設(shè)定值，確保機(jī)組進(jìn)刀軸的壓差指示為規(guī)定值。

 

       具體操作方法為：當(dāng)壓差值增大時(shí)，證明樹脂物料對(duì)進(jìn)刀軸的壓力降低，此時(shí)進(jìn)刀軸對(duì)模板的壓力增大，需同步升高退刀器液壓油壓力，用來平衡進(jìn)刀軸壓力，使壓差降低至原壓差數(shù)值，完成反向調(diào)節(jié)；當(dāng)壓差值降低時(shí)，說明樹脂物料對(duì)進(jìn)刀軸的反向作用力增大，此時(shí)需及時(shí)降低退刀器液壓油壓力，使壓差值增大到原有數(shù)值，完成正向調(diào)節(jié)。當(dāng)壓差值突然增大或降低到聯(lián)鎖值時(shí)，還可以觸發(fā)機(jī)組擠壓段聯(lián)鎖停機(jī)，確保進(jìn)刀軸不會(huì)因?yàn)橥说对斐晌锪侠p刀或切刀與模板因壓力過大損壞。調(diào)節(jié)操作如圖 6 所示。

 

 

圖 6 改進(jìn)后的退刀系統(tǒng)油壓自動(dòng)調(diào)節(jié)圖

 

       經(jīng)過改進(jìn)后的進(jìn)刀系統(tǒng)大幅度降低了機(jī)組停機(jī)次數(shù)，提高了設(shè)備長周期平穩(wěn)運(yùn)行的能力；對(duì)改進(jìn)前后的成品顆粒在線取樣分析，其顆粒外觀較之前明顯改善。

 

       轉(zhuǎn)自——鏈塑網(wǎng)公眾號(hào)

 

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