聚合釜噴淋閥的改造

2014-08-23 張云潔新疆天業(集團)有限公司

　　分析了聚合釜噴淋閥在使用過程中出現的故障，并提出了技術改造方案。改造后，大大降低了噴淋閥的故障率，提高了聚合釜的利用率。

　　新疆天業天辰化工有限公司40萬t/a　PVC裝置共采用10臺105m3全流通內夾套聚合釜，產能按SG5型PVC樹脂設計，分為兩條生產線，每條生產線有5臺聚合釜，每臺聚合釜上配備2臺電動噴淋閥(一大一小)，用于聚合投料前防粘釜劑的涂布和反應結束后出料時聚合釜壁的沖洗。PVC懸浮聚合工藝中防粘釜工作意義重大，因為聚合釜粘釜情況不同，就會不同程度地影響聚合過程的生產安全、單釜產能和產品內在質量;噴淋閥作為防粘釜劑的最直接涂布設備，其運行情況會直接影響涂壁效果和聚合釜粘釜情況。噴淋閥的故障率較高，可直接影響到聚合釜的利用率。在生產運行過程中，針對大噴淋閥出現的各種故障，進行了統計歸類，然后分析原因并消除了引發故障的主要因素，大大降低了噴淋閥的故障率，提高了聚合釜的利用率，節約了運行成本。

1、聚合釜噴淋閥的工作原理及使用情況

　　聚合釜噴淋閥由電動執行器和閥體兩大部分組成。閥體的主要構成部件有絲桿、柱塞、柱塞頭、噴淋管、導向環、密封環以及超越離合器等。工作過程如下：控制室發出動作指令控制電動執行器帶動絲桿順時針旋轉，在超越離合器的控制下，推動柱塞向下運動，安裝在柱塞底部的噴淋管從噴淋閥閥體內伸出，在到達柱塞運行的最下端時開始旋轉，防粘釜劑或沖洗水從噴淋管中噴出，完成防粘釜劑的涂布或出料的沖洗工作。涂布或沖洗工作完成后，控制室發出動作指令控制電動執行器帶動絲桿逆時針旋轉，在超越離合器的控制下，帶動柱塞向上運動，在到達柱塞運行的最頂端時，由柱塞頭對密封環提供一定的預緊力對閥體底部形成密封，以保證在聚合釜反應過程中無泄漏情況發生，如此完成1個工作周期。

2、使用過程中存在的問題及分析

　　在實際生產過程中，噴淋閥的使用情況并不好，主要問題表現在以下5點。

　　(1)電動執行器故障。當電動執行器出現故障時，主要表現為電動噴淋閥無法正常打開(現場手動可以打開，控制室無法打開)。通過分析發現，造成電動執行器故障的主要原因是：當閥出現故障或執行器帶動絲桿旋轉被卡住時，電動執行器過載，造成執行器保險管燒壞，使閥無法正常打開。

　　(2)噴淋閥無法打開和關閉。電動執行器帶動絲桿旋轉時，絲桿與柱塞同步運動，導致閥門無法正常打開。分析認為造成這種故障的原因有：①電動執行器扭矩開關調整不當，造成關閉閥門時拉力過大，導致閥門無法打開;②密封環磨損，導致柱塞行程變長，使柱塞頭進入閥體過深，造成閥門無法打開;③絲桿底部緩沖銅塊受壓過大變形，導致閥門無法打開;④閥桿松動導致噴淋閥無法打開。

　　(3)柱塞頭斷裂，噴淋管脫落。經過分析，認為造成此種故障的主要原因是：①自身材質的問題，在制造過程中未充分考慮到現場使用情況，韌性不足;②為了保證密封性能好、無泄漏，在閥關閉時，柱塞頭提供持續的拉力作用在密封環上，長時間受力，造成柱塞頭疲勞斷裂。

　　(4)電動執行器動作閥不動作。造成這種故障的原因是：電動執行器與絲桿依靠鍵連接，當閥桿松動造成閥無法動作時，電動執行器和絲桿連接部位的鍵受力非常大，造成鍵被切斷，使執行器與絲桿脫離。

　　(5)涂壁液噴淋和沖洗水沖洗效果差。通過分析，認為原因是進口濾網目數偏小，只過濾掉50%的雜質。對大于833μm(20目)的濾網進行檢測與統計，發現297.5μm(50目)的濾網就可以保證過濾效果。

　　針對以上故障，專門成立了技術課題小組，對故障進行統計、分析。首先對噴淋閥故障進行統計，繪制了故障統計表(見表1);另外，對噴淋閥故障進行了詳細的分類，對造成故障的原因進行分析，并繪制了如表2所示的分類表。

表1 故障統計表

聚合釜噴淋閥的改造

　　從表1可以清晰地看出：噴淋閥的平均故障率為9.78%，已經嚴重影響了正常生產。

　　從表2可以看出：閥桿松動是噴淋閥故障率高的主要原因，所以從噴淋閥閥桿松動下手，解決其故障率高的問題。

表2 故障分類表

聚合釜噴淋閥的改造

　　用專業的分析方法，通過人、機、料、法、環5個方面對閥桿松動進行分析，找到了6條末端因素，分別是：①對員工考核不全面，②維修噴淋閥專業技能培訓不合格，③閥桿與絲頭受力不均，④電動執行器轉速過高，⑤噴淋閥裝配沒有具體安裝說明，⑥釜內環境溫度過高或過低。

　　分析第1條因素，新疆天業天辰化工有限公司有全面的考核標準，從公司考核、分廠考核、班組考核乃至個人考核，抽查了7-10月的考核表，每個月都有嚴格的考核，所以這不是主要原因。分析第2條因素，通過現場的測試和對以往的培訓記錄進行驗證，發現理論和實際操作合格率均達到100%，所以這也不是主要原因。分析第3條因素，用專業設備檢查絲桿與絲頭的受力情況，發現最大受力值為8.4N，最小受力值為2.7N，可以看出閥桿受力不均是導致閥桿松動的主要原因。分析第4條因素，現場驗證了電動機的轉速，結果發現電動機轉速為23.25r/min，在規定范圍內，所以這不是主要原因。再驗證第5條因素，通過查找，新疆天業天辰化工有限公司有詳細的裝配說明，所以這條也不是主要原因。分析第6條因素，通過中控檢測聚合釜的溫度，發現溫度都在規定的范圍內，所以這條也不是主要原因。通過逐條驗證，發現造成閥桿松動的主要原因是閥桿與絲頭受力不均。

3、解決措施

　　通過探討，針對不同的故障原因，采取了不同的應對措施，具體如下。

　　(1)針對電動執行器故障，聯系廠家進行指導，對電動執行器的扭矩開關進行精確的調整，保證噴淋閥在工作中處于合適的扭矩值，既能保證閥門正常運行，又能使故障率大大降低。

　　(2)針對閥桿松動造成的故障，如果更換噴淋閥閥桿與絲頭，不僅耽誤時間，而且還要花費大量的物力和人力，所以更好的解決辦法是：在閥桿與絲頭處加入一個抱箍裝置，這樣不僅不用更換備件，而且安裝容易，花費很少就能達到目的。方案確定后，繪制了抱箍的裝配圖，送至加工廠進行加工，完成后安裝至指定位置。開車試機，用專業設備測量閥桿與絲頭的受力情況，結果發現平均受力在規定范圍內。

　　(3)針對柱塞頭斷裂造成的故障，聯系廠家對柱塞頭進行了重新設計，在保證噴淋流量的情況下，將柱塞頭直徑增大，改進柱塞頭加工工藝，對柱塞頭進行熱處理，提高材料的韌性，使柱塞頭斷裂的情況大大減少。

　　(4)針對噴淋閥噴淋沖洗效果差的故障，更換了噴淋閥進口處濾網，采用297.5μm(50目)以上的過濾網，保證了過濾精度，防止了噴淋管的堵塞。

　　(5)對密封環也進行了改進，將原有材質進行了改造，大大增加了密封環的使用壽命，降低了噴淋閥的維修次數。

　　采取以上改造措施后，為了驗證改造是否有效果，對2012年1-4月噴淋閥的故障進行統計，結果見表3。

表3 采取改造措施后故障統計表

聚合釜噴淋閥的改造