挤压机知识基础课件

0中煤蒙大50万吨工程塑料聚丙烯装置挤压机简介二○一四年五月阿都庆1聚丙烯装置2•挤压机在装置中的作用（图示）3挤压机上游装置介绍4目录•一、挤压机的简介•二、双螺杆挤压机结构及工作原理简介•三、聚丙烯装置挤压机设备结构简介•四、挤压机运行期间检查内容简介•五、挤压机运行过程中事故简介51、挤压机简介1.1挤压机的发展历史•工业单螺杆挤压机发明在1795年。•1925年应用于聚氯乙烯的挤出工艺。•1935年由德国人制造第一台单螺杆应用于热塑性塑料挤出工艺。双螺杆挤压机发展过程可以分为三个阶段：•第一阶段1950年-1960年，双螺杆挤压机作为一种新的设备，功能上不完善；•第二个阶段1960年-1970年，性能优异的、成本高的双螺杆挤压机；•第三个阶段1970年以后注意加工设备的经济合理性的双螺杆挤压机。6挤压机的简介1.2螺杆挤压机的市场概况目前我国大部分螺杆挤压机大多依靠进口。在国外，也仅有德国科倍隆（CWP）、日本制钢所（JSW）、日本神户制钢所（KOBE）、美国法雷尔公司等为数不多的几家公司拥有设计、制造大型混炼造粒机组成套技术的能力。在国内，大连橡塑2006年开始对国内挤压机进行检修维护，目前已经生产了5台挤压机组。•双螺杆挤压机在聚烯烃行业应用较为广泛。7挤压机的简介科倍隆（CWP）神华包头山东神达东华能源中化泉州神华榆林中煤榆林中煤蒙大久泰能源ZSK350ZSK320ZSK380ZSK320ZSK320ZSK350ZSK350日本制钢所(JSW)大唐多伦新疆神华神华独山子CMP335CMP335CMP3351.3国内部分PP装置挤压机的选型8挤压机的简介1.4挤压机的分类按螺杆数量分为单螺杆、双螺杆挤压机（1）单螺杆挤压机特点：发展较早、结构简单、操作容易、成本低•局限性•加料性能差•排气效果差•物料停留时间长9挤压机的简介（2）双螺杆挤压机特点：结构复杂、设计制造困难、维修困难、成本高。加料容易物料停留时间短优异的排气性能优异的混合、塑化效果低的比功率消耗10挤压机的简介1.6单、双螺杆挤压机输送机理比较（1）单螺杆输送机理物料在单螺杆挤出机中的输送是依靠物料与机筒的摩擦力（2）双螺杆输送机理双螺杆挤出机则为“正向输送”，有强制将物料向前输送的作用，另外，双螺杆挤出机在两根螺杆的啮合处还对物料产生剪切作用112、双螺杆挤压机结构简介2.1按照螺杆结构特点分类◆平行双螺杆挤出机◆锥形双螺杆挤出机12平行双螺杆挤出机13锥形双螺杆挤出机14双螺杆挤压机结构简介2.2按照螺杆相对位置（啮合方式）分类◆全啮合（A=r+R）A-两根螺杆中心距离◆非啮合（A≥2R）（体现不出双螺杆的优点）◆部分啮合（r+R≤A≤2R）15全啮合非啮合部分啮合16双螺杆挤压机结构简介2.3按照螺纹的旋向与转向分类◆异向双螺杆：异向螺纹、异向转动（异向向内、异向向外）◆同向双螺杆：同向螺纹、同向转动17同向异向双螺杆挤出机的转动方向：◆平行双螺杆（异向、同向）◆锥形双螺杆（异向）182.4双螺杆间的开放和封闭物料的流动空间不同19双螺杆挤压机的分类按相对位置按旋转方向同向旋转向内异向旋转向外异向旋转平行双螺杆锥形双螺杆按螺杆轴线是否平行啮合型非啮合型完全啮合型部分啮合型20挤压机工作原理简介（1）在双螺杆挤出机中，树脂与添加剂由加料装置（一般为定量加料）通过加料口加入，物料经受双螺杆输送、熔融、混炼、加压等作用到达挤出机头口模。•在这一过程中，物料的运动情况因螺杆的啮合方式、旋转方向的不同而不同。2.5啮合型同向双螺杆挤压机21挤压机工作原理简介（2）物料自料斗定量加入筒体后，按照旋转方向，可从一根螺杆的螺槽经啮合区的间隙流入另一根螺杆的螺槽，形成旋转的倒“8”形向前运动，于是，从加料口至机头存在着通道。•在啮合处，螺纹和螺槽处的物料相对速度很大，承受很大的剪切，有利于混合，且能刮去螺槽内的积料，故具有较好的混炼和自洁作用。•由于啮合处两根螺杆的速度方向相反，因此能在上下啮合区形成平衡的压力，螺杆及机筒承载均匀，故可在高转速下工作。22挤压机工作原理简介（3）由于两根螺杆相互啮合，对物料输送有强制的推力，故螺槽内的物料可以不充满螺槽地向前输送。•螺杆啮合处对物料的剪切过程使物料的表层不断的更新，具有很好的脱挥排气性能。•近年来，为了强化同向旋转双螺杆挤出机的混炼能力，在螺杆元件中采用了各种结构的混合与剪切元件，使其混炼能力得到了更大的增强，因此啮合型同向旋转双螺杆挤出机被广泛用于物料的混炼。23挤压机工作原理简介2.6双螺杆挤压机挤出过程参变量双螺杆挤出这一过程的参量有温度、充满度、压力和能量（1）温度：温度是挤出过程得以进行的重要条件之一。物料从加入料斗到最后成型为制品是经历了一个复杂的温度过程的。物料由固态变为粘流态，需要热量。挤出过程热量的来源有两个：a.机筒外部加热通过机筒传给物料的热量。b.物料与物料之间、物料与螺杆、物料与机筒之间的摩擦热和物料受剪切而生成的热量。24•温度的调节•加料口：为保证物料顺利加入，必须保持固体的摩擦性质，故此段机筒不但不要加热，还需要冷却。在加料口下游，机筒温度则需升高，以便将物料加热，促使其熔融。•熔融后：机筒温度要保持低温，使物料保持较高的粘度，这有利于混合，防止物料过热分散，实现低温挤出。•螺杆轴线方向机筒的温度设定：与双螺杆挤出机的类型、螺杆构型及挤出物料特性和对最终挤出物性能要求有关，由双螺杆挤出机的加热冷却系统和温控系统来实现。挤压机工作原理简介25•（2）充满度的意义•输送段：可表明物料与螺杆和机筒的接触情况，因而表明由机筒吸收热量的情况；•熔融段：它意味着物料受剪切的强弱；•排气段：它表明物料自由表面积的大小，排气效果的好坏，冒不冒料；•熔体输送段：它表明螺杆内是否建立起压力。通过调节充满度，可以调节挤出过程，达到预期的目的。26•（3）压力压力的建立：只有充满度等于1的区段，才有可能建立起压力。压力的分布：沿螺杆轴线方向就有一个压力分布曲线。影响压力的因数：不同螺杆元件其建立压力的能力是不同的。27•（4）能量热能、压力能和剪切能是由加热单元的热能和驱动螺杆的机械能转化而来。这些能量的一部分为熔融物料、成型制品所利用。其余部分作为热损失而损失掉。比功率消耗：最低比功耗是在最高挤出量和最低螺杆转数下得到的，是挤出物料所需的最少能量。283、聚丙烯装置挤压机简介•挤压机是聚丙烯生产过程中的重要设备之一，是装置中最贵、用电量最大、功率最大、附属设备最多大型机组设备。•其作用是将细小的粉料产品熔融造粒，使聚合物性能稳定，便于贮存和运输。另外，造粒过程也是产品改性的过程。在造粒过程中，由于加入各种添加剂，如防静电剂、防老化、抗紫外线助剂等，使产品质量得以改进，达到预定的要求。29聚丙烯装置挤压机简介中煤蒙大聚丙烯装置选用的是德国科倍隆公司生产的ZSK350捏合型同向旋转的双螺杆挤出机。•位号:Y-7001型号：ZSK350•电动机能力/速度：9700KW/1480RPM减速器类型：F200•减速比率1：5.5（高）1：6.6（低）•螺杆速度:269RPM(高)222RPM(低)•设计能力：正常37t/h，最大45t/h•MFR:可以满足0.7-10030积木式设计运行原理Motor电机Gearbox齿轮箱Diehead模头Processsection3132聚丙烯装置挤压机简介3.1挤压机结构示意图•1、进料段2、驱动段3、工艺段4、排料段5、后处理6、辅助系统7、产品处理设备8、其他9、电气设备33聚丙烯装置挤压机简介•挤压机主体部分示意图DriveGearboxProcesssectionGearPumpScreenDie343536聚丙烯装置挤压机简介3.2挤压机工艺流程简述脱气后的粉料树脂和添加剂按一定比例混合后，经挤压机进料斗送至工艺段，工艺段筒体通过热油加热，并由双螺杆对树脂进行机械剪切、捏合、混炼，使物料变成熔融流体后送至开车阀，经熔融泵加压后通过换网器滤出杂质，再经模板的模孔挤出，由切粒机水下切粒，切出的粒子由切粒水带至除块器除去大块物料，并对物料和水进行分离，再经颗粒干燥器干燥后送至颗粒振动筛，除去不合格颗粒后经风送系统送至掺混系统。经除块器和干燥器分离的切粒水经过过滤后回到切粒水箱循环使用。37聚丙烯装置挤压机简介3.3挤压机的结构组成•驱动段：主电机、摩擦离合器、主减速箱、开车电机、齿轮离合器。•工艺段：螺杆、筒体、节流阀、开车阀、熔融泵、融指分析仪、换网器。•排料段：模头、切粒机、切粒水系统。38聚丙烯装置挤压机简介•后处理段：大块去除器、离心干燥器、振动筛、抽湿风机。•辅助系统：主电机润滑油单元、主减速箱润滑油单元、熔融泵减速箱润滑油单元、导热油油加热单元、导热油油冷却单元、液压油单元、冷却水系统。39聚丙烯装置挤压机简介3.4挤压机主电机•性能参数：电机-西门子,额定电压10000V,功率9700KW,电流663A,转速1480rpm•作用：主电机是挤压机的主要动力源，它通过减速器带动两根螺杆同向旋转。当开车电机达到额定转速或额定转矩后，主电机自动启动，一般也可手动启动。•结构特点：主电机冷却方式为水冷却风，风冷却电机，并且带有正压通风防爆系统•电机轴承为滑动轴承，带有电机定子温度监控，轴承振动监测，轴承位移监测，所有监测数据及报警全部上传到PLC及机组监测系统。•电机轴承采用强制润滑，配有专门的润滑油系统。主电机润滑油系统由2台齿轮润滑油泵（其中一台备用）及油冷器、过滤器、油箱组成。4041聚丙烯装置挤压机简介3.5摩擦离合器•主电机与减速器之间一般都装有离合器。摩擦离合器又叫滑擦离合器，保护离合器，安全离合器。•位于主电机和主齿轮箱之间，最大传递扭矩为97500Nm，依靠气压调整传递扭矩大小，速度差大于5rpm机组将自动停车。•它有两块金属摩擦盘，每块摩擦盘两边固定安装摩擦片，摩擦片由螺栓固定，一般用石墨或聚四氟质润滑材质。工作时，压缩空气将压板轴向压紧，靠摩擦片和压板之间的摩擦力传递扭矩。42聚丙烯装置挤压机简介43聚丙烯装置挤压机简介飞轮从动盘膜片弹簧离合器盖压盘离合器踏板44聚丙烯装置挤压机简介3.6主减速箱性能参数：型号为F200，额定功率9700KW,输出扭矩为2x200000Nm，输入轴1480rpn，输出轴转速为269rpm和222rpm，减速比1:5.503、1:6.667.润滑油为VG320齿轮油，油箱容积5000L.作用：减速（螺杆转速比电机低），分速（两根螺杆转速相同），变速（螺杆要能高、低速运转）和传递转矩（两组串联组合的止推轴承），以保证两螺杆同向、同步转动。结构特点：主减速箱配有专门的润滑油系统、振动监测、温度监测系统，配有隔音保护罩。润滑油系统采用强制润滑，防止轴承和齿轮的磨损。润滑油系统由2台齿轮润滑油泵（其中一台备用）及油冷器、2组过滤器、油路分配管组成。4546聚丙烯装置挤压机简介•减速箱结构示意图：47分速、同向、同步转动传递扭矩变速减速48聚丙烯装置挤压机简介•3.7开车电机及减速箱•开车电机也称盘车电机,辅助启动电机或保护电机。•性能参数：型号H3SH12，额定功率110KW,输入轴转速1480rpm，输出轴转速29.7rpm，减速比1:49.8。•作用：（1）主机开车之前,由其盘车，使筒体内部充满聚合物•（2）由开车电机驱动，清理筒体内部的杂物•（3）使主机系统具有一定的初速度，克服静起动摩擦阻力•（4）主机停车后，用其倒空筒体内的物料，以避免主机带动螺杆干转。49聚丙烯装置挤压机简介工作原理：主电机运转后，开车电机就要停止运转。当开车电机带动螺杆挤压部分达到一定负荷时（一般为正常负荷的20-40%），在一定时间（一般为30秒）内，主电机自动启动。当主电机正常运转一定时间（一般为30秒）后，靠离心力的作用使两电机之间的联轴器脱开，开车电机停车。•减速箱的作用是将开车电机的转速降低，在同功率的条件下，转速低则扭矩大，再有就是在开车电机和主电机之间造成一转速差，以便在主机运转后，使开车电机通过齿轮