关于缩聚粘度异常波动现象分析与处理

刘晓华（宿迁市彩塑集团有限公司，江苏 宿迁223800）

1 概述

某企业是一家大型化纤企业，采用五釜流程熔体直纺连续生产装置。它以“精对苯二甲酸(PTA)”和“乙二醇”为原料，加入催化剂、钛粉、二甘醇、其它单体等作为辅料配制浆料，生产聚酯纤维和改性切片。从开车运行到现在，已稳定运行十多年时间，据描述这一年以来，在其他参数不变的情况下，真空，粘度，电流有明显无规律波动，通过不断沟通交流、跟踪排查，并对数据整理分析，找出问题并提出处理建议。

2 原因分析

当然，正常生产过程中导致粘度波动的原因有很多,如：买进原料质量问题；生产过程原辅料配比异常、回用EG中水含量变化、生产设备问题、在线检测仪器出现问题等等。这些因素都有可能导致粘度及其它指标异常情况出现，但不同因素导致的问题会表现出不同现象、也会有不同的处理方法、恢复正常时间上也不一样。需要根据生产线异常情况，仔细排查，然后制定操作方案合理的解决问题。首先建议对原辅料化验分析、对各计量仪表和机器设备排查，经确认这些都正常。然后根据同事反馈的情况做出如了下分析总结，提出建议解决了问题。具体情况如下：

2.1 主要参数变化情况及分析

2.1.1 压力

每次波动时，缩聚釜压力先波动，每次压力上下波动在5Pa左右，同时电流波动0.7A左右，约2分钟后，粘度0.005dl/mg 左右，整个过程在5分钟左右。确认现场没压力表问题，DCS测试无误，响应灵敏，推断压力波动是因为系统存在漏气点，釜内负压状态、内外压差近0.2MPa，釜内体积恒定，处于动态平衡状态，气漏入釜内受热膨胀，会使釜内压力波动。而随机波动则是因为漏点因特殊情况不定时漏气。

2.1.2 电流

缩聚釜是为了满足生产需要而采用特殊的双搅拌设计，分前后搅拌、前后电流。前端电流无变化，后端先减小后恢复。首先，基于这种现象可大致判断出，漏点在反应釜后段工序中。其次，因漏气后端真空波动，使搅拌盘挂料量下降，后搅拌负荷降低。其次，后端距离混合蒸汽出口近，漏气后短时间真空波动，使反应釜内混合气体停留时间增加，真空恢复有滞后，会影响熔体的粘度。两方面因素共同作用导致后端电流减小，然后随真空恢复，电流恢复正常。

2.1.3 粘度

粘度波动是因为真空波动，真空度变小，使阀位回收，但釜内整体压力基本无变化，变化的地方是气相管线入口测量点。所以阀回收后，釜内真空度变大，所以釜内粘度升高。据上面分析情况，出釜熔体粘度应该变大，而实际出釜熔体泵出口压力无明显变化，因为漏气导致熔体泵。

2.1.4 熔体泵出口压力

在技术人员提供的记录中，出釜熔体粘度应该变大，而实际熔体泵出口压力无明显变化，多次记录中，出口压力出现过一次跳跃波动。加上其他参数变化情况分析认为，漏气点可能在泵轴封这一块，这可以很好地解释泵压力变化：1.压力无明显变化是因为轴封漏气导致泵吸料量不足，而粘度增大形成的压力增大和因吸料不足导致的压力减小相互抵消，所以泵出口压力变化不明显。2.压力波动是因为短时间轴封漏气量增大，气进入泵入口，气体受热膨胀体积成倍增长，使泵入口管线供料不足，部分齿轮吸空没有充满物料，转到出口时，当进入高压侧又会瞬时压缩，出口物料迅速补充这部分空缺，产生脉冲震荡，会使泵运行不稳定，引起出口压力骤变。

3 跟踪记录的数据

一月份随机七天记录参数波动均差如下：

真空压力均差：6.25 Pa 电流均差：0.66 A 粘度均差：4.8 dl/mg

4 泵的结构、工作原理及泵运行情况

4.1 泵的结构、工作原理

装置使用的是岛津熔体泵，主要由泵壳、主动齿轮、从动齿轮、滑动轴承、前后端板、填料密封等组成。属于正位移，流量与泵的转速呈严格的正比关系。工作时依靠主、从动轮的相互啮合，使工作容积变化来输送熔体。当齿轮旋转时熔体进入两个齿轮的齿槽中，随着齿轮的转动，熔体从两侧被带入排出腔，然后齿轮再度啮合，使齿槽中的熔体被挤出排出腔，压送到出口管道。

熔体泵密封采用反螺旋密封+填料密封的组合结构，轴承利用熔体作为润滑剂，工作时靠出入口的熔体压差，将熔体经轴承内特殊设计的沟槽导入轴承间隙，形成液体膜进行自润滑，并通过泵壳和侧盖上润滑通道返回低压侧，并维持润滑膜连续再生。另一部分经反螺旋密封被循环冷却水冷却，沿轴封排出。在对轴和轴承进行润滑的同时，保证轴封处有一定的压力，防止熔体向外大量泄漏和空气进入真空系统。

4.2 泵的运行情况及原因分析

（1）根据反映，在运行前几年熔体泵轴封循环冷却水一直未开，泵轴封漏料严重，一直有粘流体从轴封处漏出，呈块状脱落，单台每月漏料100～200kg，后期打开循环冷却水后，轴封出料量明显减少，且磨出料呈微黄颗粒状，一年100kg左右。

分析原因：熔体经沟槽到轴封量不变的情况下，经轴封漏出熔体无冷却水冷却，呈流体状态，在高压下易漏出；在无冷却情况下，轴封处熔体润滑膜厚，会使泵各部分间隙变小，加剧泵体其他部位的磨损，轴封与轴磨损，导致两者之间的公差变大易漏料；其次还会导致轴封密封腔里有熔体的存在，结焦炭化，使轴的同心度变差，也易产生磨损。

（2）在近期技术人员还反映1 号熔体泵轴封处出现明显异响。对此，建议技术人员调节进泵循环冷却水量，开大循环冷却水后异响现象也很快消失，建议在线试几次并记录时间，防止此现象和问题是偶然事件。经过6次现场试验验证，每次情况相同，关小循环冷却水，异响出现，开大循环冷却水异响消失，整体过程5分钟之内结束。根据情况判断熔体泵轴承可能有损伤。

分析原因：循环水可把轴封内的熔体热量带出，使轴封处熔体呈现玻璃态流体，密度变大，流动性差，冷却后的料对轴承起到支撑作用，避免干磨现象，异响消失。

（3）1号泵出磨料量少、粉末状呈黄或黑色。

分析原因：泵内起润滑作用设计的特殊沟槽流通不畅，起润滑作用的熔体量减少，导致熔体回料量和磨出料量较少；呈黄或黑色是泵密封端面量少，在密封处和轴封处停留时间长，长时间受热、接触空气导致。

5 结语

在设备停车检修之前，上述波动变大，波动频率增加，加上提供的现象和数据分析，是熔体泵轴封漏气，建议开大轴封循环冷却水，情况明显改善，波动消失。水量关小后，波动又持续无规律出现，再次开大冷却水后，波动现象再次消失。对此笔者认为：循环冷却水使轴封处温度降低，热胀冷缩使填料进一步压紧，强化了密封效果。综上所述可判断熔体泵轴封处已漏气，轴承可能存在一定的损伤。停车检修之前建议开大循环冷却水维持正常生产稳定。采用这种方法解决问题后有人提出不同看法：

（1）水不是越大越好，热胀冷缩，容易导致泵轴抱死，个人观点认为：极低的生产负荷，较低的循环水温度，全开冷却水可能会因为轴封磨出料固化有可能出现这种情况，正常负荷总产能50%以上运行，这种可能性较小。

（2）轴封处压力过高，在10MPa 左右，应该低于这个值，个人认为轴封处压力要根据产能、粘度、泵运行情况和运行环境确定，并不能一概而论。

解决方案：

（1）提高泵出口压力，增加泵体内空间高温熔体流速和压力阻止空气的进入。

（2）建议做好停车方案，准备好备品备件，一旦停车抓紧抢修处理。停车之前先开大循环冷却水，维持停车前的稳定运行。

（3）把紧轴封螺栓，增加轴封压力。因现在执行方案一，能稳定运行且产品质量无任何异常，暂时没有实施，只作为备用方案为不时之需。

（4）如果执行了前两个方案，仍解决不了问题，则只有停车检修。