关于挤出机故障问题与排除

关于挤出机的故障问题与排除

摘要：文章叙述了挤出机在挤出过程产生的常见故障，重点提及常见故障的产生原因，还有与之对应的排除方法，为实际工作提供参考。

关键词：挤出机；加热系统；冷却系统

当挤出机发生问题时，非常重要的是能快速而准确地诊断挤出机，以便使停机时间或次品减至最少。本文提出与挤出机故障相关的几个重要问题，以及相应的解决方法。 一、与物料有关的问题

物料改变能在挤出中影响一种或多种决定材料挤出行为的聚合物时即能引起挤出方面的问题。这些性能是松散性、熔体流动性和热性能。如果怀疑是材料问题，首先应该检查有关购进材料的质量控制（qs）记录，看看是否肯定进料性质有变化。并且除了常规（qc）试验外，还必须加强材料试验。

有许多涉及测定进料的关键性的问题，需要测定的性能总计约十项，因为大多数试验是用约0.01kg的样品进行的，而大多数挤出机是在每小时几百至几千公斤下运转，有很大的机会试样不代表全部进料。

与材料有关的挤出问题的实际试验是，挤出旧批次的某些材料检查是否问题消失。如果确实如此，则十分有力的证明问题与材料有关。为此，保留一些较旧批次的材料是有益的，并且也为更详细的测定提供参考。如果问题与材料有关，最简单解决办法是变换材

料恢复问题发生之前的情况。由于其它原因，这经常不可能。因此，如果必须更换材料是持久的，则必须调节挤出过程，以适合材料变换。

二、与机器有关的问题

在与机器有关的问题中，挤出机的变换引起挤出行为的变化。这些变换能影响驱动系统，加热和冷却系统、进料系统、成型系统，或螺杆及机筒的实际几何形状。驱动系统的主要组成部分为电机、减速器和止推轴承组件。驱动问题表现其本身或转速变动和/或不能产生所要求的扭矩。减速器和止推轴承的问题，经常伴随机械失灵的明显影响。在排除挤出驱动系统的故障时，应遵照驱动制造商建议的程序。直流电机的故障排除指南见表1： 表 1

加热和冷却系统用以实现聚合物熔体温度的某种程度的控制。由于热量直接加入（或排出）机筒，而仅间接加入（或排出）聚合物，所以物料温度偏差不一定表明加热或冷却问题。加热速率由按热电偶（tc）测定的机筒温度决定。因此，加热或冷却速率实际上决定于局部机筒温度，并且所控制的温度实际上是机筒温度。 通常通过变化沿挤出机的温度段的设定点以控制物料温度。由于熔体温度对热输入的变化反应缓慢，所以通过改变设定点只能有效控制非常逐步的物料温度变化。快速物料温度波动周期小，约5分钟，通常用熔体温度控制系统不能使之下降。这种波动说明挤出

过程中的输送不稳定性，仅通过消除输送不稳定性的起因才能有效地减少。

加热系统可通过改变设定点至很低温度进行检查，比如，高于常规设定温度50度。加热器应开足至100%，并且所测机筒温度应在约1~2分钟内开始升高。如果加热器未开足，机筒温度测定有误，或温度控制器的电子电路有问题，如果加热器开足但温度在2至4分钟内不开始上升，则机筒温度测量不准确，或加热器与机筒之间接触不良。

冷却系统可通过改变设定点至很低的温度进行检查，比如低于正常设定点50度。冷却系统应开足，并且所测机筒温度在约1至2分钟之内开始下降。如果冷却系统未开足，则机筒温度测量有误或在温控器的电路有问题。如果冷却系统开足，但温度在2至4分钟内未开始下降，则机筒测量温度不准确或冷却装置不能操作。此检查程序综述于表2。

如果要求冷却以保持所需物料温度，这通常有力地表明由于摩擦和粘滞耗散生成过多的内热。减少内热生成的最有效方法经常是改变螺杆设计。

成型系统中的机械变化与挤出模头和下游设备有关。这些元件可经受简单的目检，并且因而能易于确定机械变化。 表 2加热和冷却系统检查

三、磨蚀问题

挤出机的磨蚀一般致使螺棱和机筒之间的间隙增大。磨蚀经常发生在接近压缩段末端。当螺杆压缩段的腐蚀使熔融能力降低，并导致温度不均匀和压力波动。螺杆计量段的磨蚀使挤出能力下降，只要磨蚀量不超过设计间隙的2至3倍，挤出能力下降影响不大。螺棱间隙增大也降低从机筒至聚合物熔体热传递的效率，反之亦然，这也可能造成聚合物熔体的温度不均匀。

磨蚀只能通过拆卸挤出机并检查螺杆和机筒加以查明。如果磨蚀严重，足以影响挤出机性能，则以肉眼观察也是显而易见的。因此测量挤出机长度上的机筒内径和螺杆外径。如果这种测量定期进行，则能确定磨蚀随时间发展的快慢。外推至最大允许磨蚀量，则可知道何时应该更换或修复螺杆和机筒。如是几个月内的短期磨蚀问题，停工时间和更换部件的费用都可能是不可承受的，并且解决办法必须是寻求减低实际磨蚀速率，而不是简单地更换磨蚀部件。 1．磨蚀机理：粘附磨蚀；磨料磨蚀；层状磨蚀；表面-疲劳磨蚀；腐蚀性磨蚀。

2．磨蚀问题解决办法。寻求解决磨蚀问题的最好办法，关键是认清磨蚀的原因和磨蚀机理。如果螺杆外径被磨损而不是螺腹和根径，则这个问题可能是由于机筒与螺杆的接触引起的。在这种情况下，可以对螺棱顶部进行表面硬化处理。然而，这不是消除问题的最好方法，但可能使问题的程度减小。通过改变螺杆的设计，或通过改变沿螺杆的压力分布，如挤出机的饥饿喂料之类的另外方法能消除此实际问题。

腐蚀性磨蚀通常通过有凹痕的磨损表面即可辨明。解决腐蚀性磨蚀的最好办法是消除配混料中的腐蚀性组分。但这通常由于其它原因是不可能的。在这种情况下，必须使用耐腐蚀结构材料，如不锈钢，蒙乃尔合金等。为了选择最好的结构材料，先应了解引起腐蚀的化学物质。

3．磨损螺杆及机筒的修复。磨损部分应集中于螺杆上，因为螺杆比机筒更容易更换和修复。而且事实上修复通常比更换新螺杆更为便宜。修复通常用表面硬化材料，如能正确选用表面硬化材料，经修复的螺杆能优于原螺杆。

修复机筒通常比修复螺杆更困难。如果机筒磨损不超过0.5mm，可将全机筒珩磨成较大直径，于是挤出机中可放入超尺寸的螺杆。但此法的明显缺点是成为非标准机筒和螺杆尺寸。因而，其它挤出机中的螺杆再也不能用于非标准挤出机。如果机筒磨损发生在接近机筒末端，则可在机筒中安置一内套。大多数情况下，更多的是选择更换机筒而不去珩磨增大机筒内径。 四、夹气

夹气是挤出过程中相当普遍的问题，是由于从料斗中随颗粒状物吸入的空气所造成。在标准条件下，进料段中固体颗粒状物料的压缩将迫使空气从固体床排出。然而，在某些情况下，空气不能返回料斗而随物料运动，直至其从模头排出。当夹气从挤出机中排出时，突然经受较低的环境压力，可能引起压缩的空气发生爆破。即使无空气泡的爆破，但由于夹入空气通常也使挤出物变为不合格。

对于夹气有许多的解决办法。首先的办法是改变固体输送段的温度，以达到固体床的更完全的压实。通常第一机筒段的温度增高可减少夹气，但在某些情况下，较低温度也能改善夹气现象。固体输送段的温度是夹气过程一个重要参数。机筒温度和螺杆温度两者都同样重要。如果可以利用螺杆温度调节能力，则肯定用其减少夹气问题。下一步是提高模头压力以改变沿挤出机的压力分布，并实现固体床的更快压实。在多孔板前边加设滤网可增大模头压力。另一解决办法是对挤出机的饥饿喂料，但这可能使挤出量略有降低，并需要附加准备的喂料装置。

如上述措施不能解决问题，则须要采用另外的手段。如改变物料粒子的大小或形状，更完全的解决办法是利用真空料斗系统，但是成本相当高。另一办法是使用开槽机筒段。开槽机筒段中的压力形成快于光滑机筒。因此，开槽机筒段使用固体床快速压实使夹气的机会大为减少。机筒不开槽，也可选用降低螺杆上的摩擦，此法也能获得类似效果。夹气也能过过使用多级挤出机螺杆的排气式挤出成功的消除，或者增大螺杆的压缩比也能有效减少夹气。 挤出物中的气泡不仅是夹气的标记，而且也可能是聚合物本身的水分、表面活性剂、挥发分或降解的标志。因此，在集中解决夹气问题前，应查明问题是否由夹气造成。如果是粒料本身含有小空气泡，则可用排气挤出的方法解决。 五、结语

本文集中了挤出生产线中经常会碰到的由于原因不明而发生的

故障问题，目的是为了在最短时间内找出故障原因，并且将它排除。恢复正常生产，将影响以及损失降到最低限度。