摘要:描述了PET生产中预聚物过滤器切换过程中发生堵料的故障,讨论了故障形成的原因,确定是由于进出口三通阀存在 流动死角造成的堵料;对比了同类三通阀阀芯的结构,提出了可采取的措施,彻底解决了此故障。
关键词:PET;预聚物过滤器;三通阀
中图分类号:TQ323·41 文献标识码:B 文章编号:1008-8261(2009)05-0054-03
2007年1月,我公司第3条年产20万t德国吉玛工艺大有光PET生产线投料开车,后接18条直接纺FDY生产线,切片产量在70 t/d左右。该生产线大部分关键设备德国进口,预聚物过滤器采用国内某公司产品。该过滤器前几次切换均正常,但在第5次 切换时出现了严重的堵料故障,过滤器无法正常过料,再切换回使用侧也不过料,使长丝18条生产线全 部停车,造成严重经济损失。对此次故障进行了分析,采取了有效措施,消除了隐患。
1 预聚物过滤系统流程
预聚物过滤系统流程如图1所示。预聚物在第 二预缩聚反应器缩聚反应到一定聚合度时,通过预 聚物泵50-80P01经预聚物过滤器50-80S01和终缩 聚反应器入口调节阀输送到终缩聚反应器60- 15R01中。50-80P01转速由60-15R01料位控制,压 力由60-15R01入口调节阀控制,保证预聚物泵出口 压力恒定,计量准确。过滤器压差达到0·6MPa左 右进行过滤器切换作业。
2 过滤器结构及切换过程
过滤器结构如图2所示。假设过滤室A正在 使用,此时进出口三通阀阀芯均在A侧一端。当进 行切换作业时先慢慢逆时针旋转进口三通阀到一定 开度,阀芯向B侧慢慢移动,预聚物流入B侧滤室, 并在B侧排料阀流出,当流出的预聚物洁净时关闭 B侧排料阀,进行B侧滤室填充,填充完毕预聚物会 从B侧排气阀流出,待流出预聚物洁净时关闭B侧 滤室排气阀。慢慢逆时针转动出口三通阀到与进口 三通阀同样开度,此时AB侧滤室同时流通,压差开 始下降。再缓慢转动三通阀直至阀芯完全移动到B 侧滤室一端,B侧滤室完全流通,A侧滤室封闭,切 换过程完成,下一步进行A侧滤室排料清洗工作。
3 故障情况
2007年9月2号下午车间进行预聚物过滤器切 换操作。滤室填充、排料确认均正常,排料洁净后开 始同时切换进出口三通阀。当阀门开度到1/4时过 滤器压差不降反升,预聚物泵出口压力跳至高高报值 (1·5MPa)跳停。现场马上启动进行回复,但压差仍 然不降,将阀门退回切换初始位置,物料流量仍然不 足,泵的流量正常为21 t/h,此时只有正常流量的1/ 4。现场只能根据泵的出口压力来回慢慢移动阀门, 压差无明显降低。约20 min后,终缩聚反应器料位 低报,熔体出料泵联锁停车,长丝全部停车,只得低负 荷启动熔体出料泵慢慢恢复。到中班结束时预聚物 泵流量才恢复,但泵出口压力仍然偏高,终缩聚反应 器进口调节阀开度也较平时大出很多。
4 原因分析
此次故障造成公司直接经济损失几万元,为了杜绝故障的再次发生,聚酯部开会讨论故障原因。大家对进出口三通阀退回原来使用的滤室一侧后, 预聚物泵压力仍然不降低的现象都比较迷茫,推测可能有以下几种原因:
(1)滤室内部滤芯温度低,可能使预聚物凝固, 减少了流通面积,造成泵压力升高。但此次滤室预 热与前几次一样都是24 h,并且退回原使用侧后应 该能恢复正常,与现场情况不符。
(2)切换滤室内有异物。滤芯组装时滤室筒体 和端盖、进出口三通阀都进行过检查,没发现异物的 存在。
(3)阀门故障,造成阀门堵塞流通面积减小。 当时观察阀门两端的阀芯均随阀杆一起移动,应该 没有机械方面的故障。
此时本人的注意力集中在三通阀结构上。阀门 结构如图3所示(假设是上部的出口三通阀)。阀 芯象哑铃形状,如图4。当阀芯移至A侧端时出口 A导通,如图3所示;移至B侧时出口B导通如图5 所示。通过结构图可以看出, A侧导通时在阀芯和 阀体的密封腔内有两处空间属于不流通区域,也就 是流动死角,见图中黑点区域。存在流动死角,时间 长了预聚物在此处就结焦形成硬块。由于生产大有 光PET,预过滤器压差增长缓慢, 75 d也达不到规定 的切换压差。此次切换周期为70 d,是开车以来最 长的一次,所以结焦的可能性很大。当进行切换操 作时,阀芯向B侧移动,结焦的硬块①和②跟随阀 芯向B侧移动,硬块①挡在了三通阀进口,硬块② 挡在了三通阀B侧出口,见图5。这样大大减少了 三通阀流通面积,形成了很大的阻力,造成堵料,预聚物泵流量无法达到正常值。这2个硬块也可能碎裂,进口三通阀的硬块碎块会进入滤室被滤芯阻挡住,而出口三通阀的碎块会被带到终缩聚反应器入口调节阀处,堵塞调节阀的阀芯通道。此后2天预聚物泵出口压力的几次波动也证实了三通阀的结焦碎块陆续卡住终缩聚反应器入口调节阀的推测。
5 其他防死角三通阀结构介绍
有2种三通阀能够防止死角的形成,可应用到类似场合使用。下面介绍一下。
图6是国外某公司熔体过滤器阀芯结构,其进出口在一个方向上,由于阀芯上凸起的阻隔使熔体 绕过阀芯后流到出口,冲刷到密封腔的各个角落,此 种结构流动死角大大减少。
图7是另一国外公司的熔体三通阀,采用2个 阀芯,两端分别控制,阀芯从开状态到关状态扭转 180°, 2个阀芯的弧面消除了流动死角,熔体在流道 内平推流,完全消除了死角。
6 可采取的措施
能够采取的措施只有2个:
(1)等大修时更换无死角阀门。成本高,现阶段无法实施。
(2)控制切换周期,最长不超过50 d,无论压差是否到达,防止流道死角区域物料结焦硬化。
7 效果验证
经过随后半年多的验证,预聚物过滤器切换时再也没有发生同样的故障,解决了这一问题。
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