本文从机械、仪表、电气和工艺上多方面查找分析原因，解决速差问题。

事例

挤压造粒机组是集机、电、仪高度一体化的设备，自动化控制水平高。在实际运行中会出现多重故障，影响装置的前后工序正常运行，大大地降低了生产经济效益。某企业40万t/a聚丙烯装置使用的Coperion公司生产的ZSK380型双螺杆挤压机，配套主电机和变速箱为西门子的产品，离合器为Orpex生产，在运行过程中，多次发生主电机与变速箱之间的离合器速差，影响生产正常运行。该挤压机相关参数如表1所示。

工作原理

图1 离合器结构图

Orpex气动离合器是靠空气压力来连接，靠复归弹簧来脱开的联轴器。如图1所示，当接通电磁阀电源后压缩空气通过一端（减速机侧）管路进入离合器气缸（件5），活塞产生轴向移动，克服弹簧力推动中间盘与摩擦片（件6）及带轮平面之间压紧形成完整一体的联轴器。当电磁阀关闭时气压消失，摩擦片靠复位弹簧（件7）快速复位达到彻底分离，前后两轴可以各自旋转。

设置离合器有3个目的：1.减少主电机启动时的负载；2.当负载过大时保护主电机；3.方便挤压设备低转速排料。

故障现象

主电机与减速机之间连接为一气动离合器，在离合器的两侧有两速度探头，当两速度探头速差在30rpm时，DCS连锁动作，气压卸载，离合器脱离。

2016年12月17日，离合器出现滑差跳停，离合器脱不开，因该离合器已经使用3年，遂进行更换；2016年12月27日凌晨和上午，更换后的离合器发生两次滑差跳停。

原因分析及处理

因挤压机是机电仪一体高度集中的设备，一个故障现象可能源自各方面的原因，所以需要从机械、仪表和工艺等多方面着手查找问题原因。

图2  旋转接头剖视图

机械原因

离合器滑差首要查找因素便是机械上的问题。离合器摩擦片磨损严重，造成摩擦阻力减少会造成离合器打滑，这时需要更换离合器。而这次出现速差的离合器是刚换上的新离合器。对旧的离合器进行拆解，除了内部有大量灰尘外，离合器磨损程度一般。

旋转接头（图2）是气源和润滑油输送管路接头，与挤压机输入轴直连。在设备运行过程中，该接头的轴部分旋转，而外壳静止，径向走用于离合器离合的气，轴向是一路到变速箱的油。因该旋转接头轴承自润滑，在2016年4月发生轴承烧毁，导致内部气源软管扭曲打结的，内部气体不能回流导致离合器脱不开。从此次事件之后，每4~5个月更换一次旋转接头。

如图2中，该旋转接头旋转部分与静止部分有一环形尼龙材质填料，其与转动部分以及静止部分都存在间隙，因此存在漏气的可能，同样该接头上静止外壳有四个泄漏孔，用于泄漏气排放。

图3  离合器气控图

气动活塞是气源压力转化成摩擦力的关键部件。气动活塞内有两唇形密封环，长期使用会导致漏气。本次检修因没有该备件，所以未进行更换，事后发现存在离合器脱离时卡涩现象。向气缸内部注入少量轻质润滑油，卡涩现象有所缓解。现场未发现活塞存在漏气状况，将择机更换活塞密封环。

工艺原因

挤压机设计加工产量，现加工量50t/h, 按108%的负荷进行生产。粉料进入挤压机腔体前，在料仓部位有一栅栏板，其目的是防止金属垃圾进入腔体，造成腔体和螺杆损坏。尤其在新装置建成开车阶段，该栅栏必须设置，但在装置稳定运行一段时间后，物料系统基本清洁，栅栏存在的必要性降低，且其存在会阻碍粉料进入挤压机腔体，上面的沉积物料也会造成料仓料位过高报警，所以通常情况，会拆除栅栏板。栅栏板拆除可能会造成加工量的变化，但影响不大。

电气原因

挤压机主电机是西门子生产异步电动机，功率14700kW，转速1492rpm,提供最大扭矩94091N.M。因主电机带动变速箱起步扭矩较大，故在开车阶段，盘车电机带动变速箱低速启动，再与启动后的电机进行耦合。因为滑差时电机储运运行状态，从工作原理上分析，滑差原因同电机没有关系。

仪表原因

挤压机厂房引入仪表风经过仪表调压控制在3.9-5.0bar之间，供离合器气动活塞使用，现场采用电磁阀控制气路的进出。

另在离合器的两侧正下方有两个转速探头，分别检测电机端和变速箱输入转速。滑差通过两个探头检测出，当两探头速度差在2分钟4转以上时，挤压机联锁跳车。这两测速探头安装位置距离联轴器测量块6~8mm。考虑支撑板太薄变形对探头影响，每次检修后都需重新测量调整间距。

图3是离合器气控图。有高低压两路气控。挤压机启动初期离合器扭矩很大，远高于运行时的扭矩，此时，高低压两路气控同时开启，离合器以大扭矩联动电机和变速机。10 s后，高压气源关闭，离合器以较低扭矩进行工作。

图4为该离合器气压与扭矩对应关系图。根据线性规划，得出离合器扭矩与仪表气压的关系T=32678P-28772.8，因此测算出电机最大扭矩时对应的仪表气压为0.376mpa，但是现场使用0.39mpa的气压出现了滑差现象，在整个气路系统中的任一节点存在气体泄漏，会导致离合器活塞闭合力不够，从而致使离合器打滑。

图4 离合器气压扭矩图

现场可能存在气体泄漏的点还有电磁阀接头、旋转接头和离合器活塞。检测后，需要重新更换电磁阀、紧固接头、更滑旋转接头以及气路设置压力变速器至远程监控，同时将气压提高至0.43mpa。

结语

经过更换气路元件后，压力变送器未监测出压降，经过半年运行，挤压机再未出现过运行中打滑的状况，问题得到解决。