聚丙烯粉料旋转阀电流骤升的原因和处理

汪涛（陕西延长中煤榆林能源化工有限公司，陕西 榆林 718500）

旋转阀又称旋阀、旋转下料阀、旋转给料器等，它主要通过一个带有等分结构的转子（叶轮）在壳体内旋转，将上游容器中的物料填充在转子的空腔内，物料随转子旋转到壳体的下部而排出。旋转阀具有结构简单、使用保养方便等特点,可以通过变频器远程控制其转速，从而改变下料速率；由于其结构的独特性，物料性质的改变和上游容器存料的变化，对其下料量变化影响很小；旋转阀还具有一定的气密性，所以旋转阀广泛地应用于聚烯烃粉料、粒料等输送系统。陕西延长中煤榆林能源化工有限公司300kt/a聚丙烯（一线）装置共有4台粉料旋转阀，在运行中曾连续出现因电流突然升高而导致跳停现象。

1 旋转阀结构简介

本装置粉料旋转阀主要结构示意图如下所示：

图1 旋转阀轴端结构布置图

旋转阀结构主要包括壳体、行星轮转子、侧盖及密封机构，轴两端各布置两个深沟球轴承；轴端密封主要由两部分组成，其一是侧盖上有一圈受弹簧挤压的聚四氟乙烯填料，旋转阀侧盖与转子端板为双止口配合，填料装在凹止口中，正常运行时，转子凸止口与侧盖凹止口内的填料贴合，形成一道密封面；另一道密封是装在侧盖与轴之间的唇形密封环。旋转阀两侧盖分别通入氮气，保证侧盖和转子端板之间的密封腔压力高于转子内部压力，防止粉料进入密封腔，造成旋转阀卡涩甚至损坏轴承。旋转阀由可变频调速的电机、减速箱驱动，通过链条传动来驱动的。

2 旋转阀电流骤升的可能原因

2.1 轴承故障

轴承损坏很有可能是因为旋转阀密封故障导致粉料进入轴承部位而引起的损坏。另外若轴承的轴向窜量过大，使得转子与侧盖填料的作用力过大，也会导致电流增加。

2.2 上游下料量剧增

正常生产时，旋转阀上游的下料量是根据流化床干燥器的料位自动控制的；若料位计（差压式）故障、调节阀故障或者上游系统生产波动，都可能导致粉料下料量急剧增加，旋转阀电流也随之剧增，甚至跳停。

2.3 旋转阀出料故障

根据逻辑控制，在启动旋转阀时，其下部气动蝶阀先自动打开；而在停止旋转阀后，其自动关闭。若在正常运行时，逻辑控制出现紊乱，使启动蝶阀突然关闭，旋转阀无法将粉料送出，也会导致电流增加。

2.4 旋转阀密封失效

密封失效，导致聚丙烯粉料进入侧盖和转子端板之间的密封腔，一方面会增加转子与侧盖的摩擦，另外粉料还有可能进入轴承部位，使轴承不能正常工作。

密封失效的可能原因包括：

(1)聚四氟乙烯填料损坏

经过长时间的运行，且聚丙烯粉料的温度在80℃以上，有可能导致填料老化加速，失去弹性，无法形成有效密封。

(2)压紧填料的弹簧失效

聚四氟乙烯填料密封圈后面有一个压环，18个弹簧均匀作用在压环上，并通过压环间接作用在填料上，保持填料与转子的凸止口一定的作用力从而形成密封。若弹簧失效，不能自由伸缩，也会导致填料密封失效。

(3)轴封氮气中断或压力过低

旋转阀正常运行时，轴封氮气电磁阀打开，而由于旋转阀转子为闭式结构，转子流量计应无流量或只有很小的流量显示；减压阀后密封氮气压力要控制在比旋转阀转子内部压力高出50-100kPa。若轴封氮气中断或压力过低，会导致粉料进入密封腔。

2.5 转子与壳体间隙太小或者摩擦

若旋转阀转子受力不均或发生径向位移后，或者较大的聚丙烯块料卡在转子叶片刀口与壳体之间，转子与壳体发生摩擦；旋转阀侧盖与壳体的装配不当，导致轴没有被定位在壳体的圆周中心，也会导致转子与壳体的摩擦。减速器端链轮与轴端链轮未安装在同一平面，也可能导致转子与壳体摩擦。

2.6 电机、减速器或者变频器故障

旋转阀驱动机构故障，也是电流增加的可能原因之一。

3 旋转阀电流骤增原因的排查确定

针对上述可能原因，我们采取由简单到复杂逐条排查，最终在找到了导致旋转阀电流骤增的原因，并予以解决。

3.1 上游下料量剧增

通过查阅DCS上干燥器料位曲线，发现曲线完全正常，没有急剧变化；再通过旋转阀下游的风送系统风机出口压力曲线辅助判断，可以确定上游下料量一直比较平稳。

3.2 旋转阀出料故障

清理旋转阀内部的粉料后，盘车确认无明显异常后，再次启动旋转阀带料试运行，岗位人员密切关注旋转阀和气动蝶阀的状态，在运行了几分钟后，旋转阀再次超电流停，然后气动蝶阀关闭，排除了气动蝶阀突然关闭导致旋转阀出料不畅导致的超电流的可能。

3.3 驱动机构故障

旋转阀运行时，现场确认电机、减速器无异常，为彻底排除驱动机构故障的可能性，我们将风送系统另一台正常运行的相同型号旋转阀的电机、减速器安装到旋转阀上，并更换变频器，再次带料试运行旋转阀，仍发生超电流跳停现象。

3.4 转子与壳体摩擦

将旋转阀解体检查，壳体内壁和转子叶片刀口均无明显摩擦痕迹；通过塞尺检查转子与壳体内壁的间隙，符合要求；而且在后系统也没有发现块料。

3.5 轴承故障

检查发现转子端板的凸止口与填料接触面上有较为明显的摩擦痕迹，判断原因可能为轴承轴向游隙过大，为排除轴承故障的可能性，更换轴承后带料试运行，无明显效果。

3.6 密封故障

检查发现两侧盖上的填料及弹簧可压缩量明显不同，判断原因可能为弹簧失效。最后发现弹簧槽里填充了不少聚丙烯细粉，并且已经结块，比较坚硬，导致了弹簧失去弹性，填料与转子的摩擦力过大，电流过高跳停。

分析细粉进入弹簧槽内的可能原因，我们将目标锁定在轴封氮气上，若轴封氮气正常，密封腔内的压力应高于转子内部压力，细粉很难进入密封腔，更不会进入弹簧槽。最后发现减压阀压力表指示错误，在电磁阀关闭后仍显示约200kPa的压力；同时旋转阀停车或者备用期间电磁阀关闭，转子中仍会有少量聚丙烯细粉，若旋转阀下部气动蝶阀内漏，风送系统的的氮气携带部分细粉也会进入旋转阀转子中，而此时转子内压力高于侧盖密封腔压力，部分细粉就会通过转子与壳体的间隙进入密封腔，而在停车期间，填料处于松弛状态（冷态），细粉会顺着填料与侧盖凹止口的间隙进入弹簧槽，最终导致弹簧失效。

在清理弹簧槽内的细粉，并确认弹簧能够正常伸缩、聚四氟乙烯填料正常后，回装旋转阀并带料试车，旋转阀运行正常，电流在正常范围内。

4 旋转阀运行和停车时注意事项

(1)运行时加强巡检，发现异常声音、振动、温升时要及时排查原因并处理，防止造成旋转阀损坏。

(2)注意轴封氮气的运行情况，包括减压阀压力、转子流量计流量、减压阀和流量计处是否有凝结水等，检查转子流量计浮子是否能够自由浮动等。

(3)定期检查密封填料和弹簧的状态，必要时予以更换，确保填料密封工作正常。填料密封泄漏可以通过轴封氮气线的转子流量计辅助判断，对闭式转子的旋转阀，正常时轴封氮气应无流量或只有很小的流量，否则有可能就是密封失效。

(4)注意旋转阀备用期间的排水，氮气中的凝结水会使聚丙烯细粉结块，容易卡在转子和壳体的间隙中，导致旋转阀运行不正常。

通过认真分析、排查，找到粉料旋转阀电流骤升的原因，并采取上述措施，目前装置的4台粉料旋转阀全部运行正常或者处于正常备用状态，再未出现电流偏高甚至跳停现象，为装置的正常平稳长周期运行提供了保障。