关于旋转加料器在复杂工况下长周期运行的探索
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摘 要 旋转加料器是一种利用容积对粉、粒料进行定量，利用重力输送物料的装置。以其体积小、结构简单，定量供料及锁气等优势，广泛应用于聚丙烯、聚乙烯等化工领域。但在化工生产中，受工艺条件不稳定，生产环境复杂，物料形态差异等诸多因素的影响，旋转加料器在生产过程中很难实现长周期运行。在经过了6年化工生产的积累与思考后，现就旋转加料器在复杂工况下运行出现的问题进行探索，也将一些成功经验总结如下。
关键词 旋转加料器;卡停;块料;改进措施;长周期运行
前言
近期，宁夏煤业集团烯烃二分公司聚丙烯装置6台旋转加料器XR-34301A、XR-33301A、XR-34511、XR-33511、XR-34312、XR-33312连续出现卡停及下料不畅的情况，影响装置的长周期运行。为分析原因，制订解决措施，保证装置长周期运行，现结合现场情况进行分析，同时制定相应的改进措施，并应用于装置。
1 结构及技术参数
（1）结构形式。以XR-34511为例，它是由电机、减速箱及旋转加料器本体这大三部分组成。其驱动形式为电机驱动，减速箱与旋转加料器本体是由链条传动，在旋转加料器本体两侧有多层填料的气体密封装置，而进出口法兰连接形式为ASME B16.5-4-150RF。
（2）技术参数。此旋转加料器型号为ZRD 630.1-140-AC，正常输送能力45000kg/h，最大输送能力54000kg/h;电机额定功率7.5kw，输出转速1460rpm，最大输出扭矩49Nm;工作温度不大于60℃，工作压力0.1Mpa左右;转子材质0Gr18Ni9，殼体材质CF8;最大转子转速为10rpm，附属仪表转速探头。上流程为粉料仓，下流程主要为以氮气为载体的稀相输送系统[1]。
2 原因分析
（1）工艺参数大幅波动。因旋转加料器在反应器系统后，反应器工艺参数波动较大，产生块料，必定会对旋转加料器的稳定运行造成影响。近期聚合装置同时在进行两项新的工艺尝试：即，试用新国产催化剂和开发新产品牌号，新国产催化剂反应稳定性较差，活性不易控制;而新产品牌号的熔融指数也有所变化，造成了工艺参数的大幅波动，产生块料。
（2）操作水平有待提高。在工艺参数大幅波动的情况下，中控人员未能及时做出有效的调整，加之对国产催化剂特性了解不够充分，使块料问题没有得到解决，影响了旋转加料器的正常运行。
（3）设计选型余量不大。在设计选型初期，设计人员充分对标国内同类型企业，在核算技术参数后进行了选型。但考虑投资成本等多方因素，使选型余量不够大，例如此旋转加料器，设计要求输出扭矩为46Nm，而电机选型的最大输出扭矩可由以下公式算出：T=9550×P/n=9550×7.5/1460=49Nm
（T：最大输出扭矩;P：额定功率;n：输出转速）仅比设计值高出了3Nm。这让旋转加料器在面对出现块料的情况下无法正常运行[2]。
（4）仓内粉料冬季受潮。工艺要求，在该旋转加料器上方的粉料仓内通入蒸汽，以失活反应残留的三乙基铝。而在冬季，蒸汽冷凝成水使粉料受潮。粉料附着在仓内壁上，表现为旋转加料器运行正常，但粉料仓料位不降，原因为仓内壁粉料遮挡料位计，使料位计不准，操作人员会误以为是下料不畅。
3 改进措施
综上，工艺及人员方面的因素不在本论文的考虑范畴，将不做论述。下面是对旋转加料器设备因素提出的改进措施：
（1）更换大功率变频器。此旋转加料器为大扭矩型（5.5D），需大功率变频器发挥其大扭矩功能。在设计阶段已考虑此功能，故已选用大功率变频器（如电机为7.5kW，则选用11kW的变频器），如未考虑，建议选用大功率变频器。
（2）增大过载电流设定值。若发挥其大扭矩功能，还需将电机变频器的过载电流设定值增大到原值的1.5～2倍，过载电流保护时间设定为30s。但电机在高负荷下长时间运行存在烧坏变频器的潜在风险。为保险起见，已将设定值改为原值的1.5倍，过载电流保护时间为10s，目前运行良好[3]。
（3）更换大功率电机。以上两种方法可减弱但不能彻底解决问题。因此做更换大功率电机的尝试，由原本的7.5kW电机更换为11kW（由上述公式可得输出扭矩：T=9550×P/n=9550×11/1460=72Nm）。这样一来，扭矩余量和操作弹性都增大了。安装后现运行良好，且再未出现卡停的情况。这样做也存在损坏减速箱及旋转加料器转子的风险，但在可接受范围内。目前已制定的相关措施加强监控。
（4）入口处加装切刀。在旋转加料器的入口处与星型转子的接触面加装切刀。此技改的思路在于将卡停旋转加料器的块料切碎，或切成小块。绝大多数情况下块料较为松软，若切刀足够锋利必能切碎或切成小块，使其顺利的下料。目前国内很多装置都假装了切刀，效果明显。
（5）增加电机反转功能。旋转加料器在正常转向时被块料卡停后，若立即反转，将块料移位，很大程度可使块料顺利通过。而在与厂家共同讨论后，得出结论：旋转加料器可进行反转但仅能维持较短的时间，一般要在10min以内恢复到原转向。其原因有两个：1、转子叶片上只有单面存在倒角，反转时叶片与旋转加料器内壁可能发生磨损;2、旋转加料器驱动端与非驱动端均装有吹扫气系统，而反转会使吹扫气不通畅，长时间可能会损坏吹扫气系统及轴承损坏。
（6）加电伴热及保温层。针对因粉料受潮而下料不畅的情况，本装置制定了两个措施：1、在冬季适当调下蒸汽的量;2、在仓及旋转加料器上加电伴热及保温层，使仓内温度高于0度，蒸汽不被液化，从而从根本上解决了问题[4]。
4 结束语
目前，旋转加料器在聚丙烯、聚乙烯等诸多装置的有着非常广泛的应用，但问题频发，很难实现长周期运行。而本论文通过对现场问题的客观分析后制定出相应的改进措施，现均有应用且效果良好，实现了旋转加料器在复杂工况下的长周期运行。最后，希望本论文能给其他类似装置和个人带来帮助和启发。
参考文献
[1] 孔庆华.机械设计基础[M].上海：同济大学出版社，2004：7.
[2] 孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理[M].北京：高等教育出版社，2006：51.
[3] 杨艳明，岳希明.加料器轴的新加工方法[M].郑州：郑州大学化工设计研究所，2007：10.
[4] 朱孝录.机械传动设计手册[M].北京：电子工业出版社，2007：77.
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