液压传动旋转加料器在聚丙烯装置的应用.pdf

第 4 8卷第 3 期 2 0 1 1 年 6月 化工设备与管道 P R O C E S S E Q U I P M E N T＆ P I P I N G Vo 1 ． 4 8 No ． 3 J u n ． 2 0 1 1 液压传动旋转加料器在聚丙烯装置的应用 蒋钦土 ， 兰锁平 大庆石化 工程有限公司 ， 黑龙 江 大庆1 6 3 7 1 4 摘 要 液压传动旋 转加料器是一种新 型的加料 器， 用液压传动 系统替代 了传统 的电机驱动 ， 工作更加平稳 有效， 不断成功地应用于实际生产中。文中介绍了液压传动旋转加料器的结构形式、 传动原理及主要技术参数， 并与普 通旋转加料器进行 了比较 ， 同时指 出了液压旋转加料 器在安装使用过程 中应 注意的问题 。 关键词 旋 转加料 器； 液压传动 ； 聚 丙烯粉料 中图分类号 T Q 0 5 1 ． 7 ； T H1 3 7 ． 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 9 ． 3 2 8 1 2 0 1 1 0 3 - 0 0 3 4 - 0 3 Ap pl i c a t i o n o f Hy d r a u l i c Dr i v i n g Ro t a r y Fe e d e r i n PP Pl a nt J ／ ANG Qj n - t u， L AN S u o p i n g D a q i n g P e t r o c h e mi c a l E n g i n e e r i n g C o ． ， d ， D a q i n g 1 6 3 7 1 4 ， C h i n a Ab s t r a c t Hy d r a u l i c d ri v i n g r o t a r y f e e d e r i s a n e w k i n d o f f e e d e r ， i n w h i c h h y d r a u l i c d ri v i n g s y s t e m s u b s t i t u t e s f o r t r a d i t i o n a l e l e c t ri c mo t o r d ri v i n g s y s t e m．T h i s f e e d e r h a s b e e n a p p l i e d s u c c e s s f u l l y i n p r a c t i c a l p r o d u c t i o n w i t h mo r e s t a b l e w o r k i n g c o n d i t i o n ．I n t h i s a r t i c l e ，t h e s t ruc t u r e， d r i v i n g p ri n c i p l e a n d ma i n t e c h n i c a l p a r a me t e r s o f h y d r a u l i c d ri v i n g r o t a ry e d e r w e r e i n t r o d u c e d，a n d t h e c o mp a ri s o n o f t h i s f e e de r wi t h o r d i n a r y f e e d e r wa s c a r r i e d o ut ．At t h e s a me t i me，s o me n o t i c e s f o r t h e i ns t a l l a t i o n a nd a p p l i c a t i o n o f h y d r a u l i c d r i v i n g r o t a r y f e e d e r w e r e p r e s e n t e d ． Ke y wor ds r o t a r y f e e de r；h y dr a u l i c d riv i n g；p o l y p r o p y l e n e g r a n u l e 旋转加料器亦称为旋转阀、 星形阀， 利用其壳体 内的叶轮旋转， 当物料从进料口落到上端料斗后， 随 着叶轮的旋转被传送 到下端 ， 由出料 口排出。旋转 加料器的工作原理如图 1 所示。因整个物料输送过 程在密闭的环境中进行 ， 故旋转加料器被广泛应用 于化工 、 冶金、 轻工 、 水泥、 水电、 医药、 食品、 粮食等 行业 ， 密闭输送各种粉状及小颗粒物料 。 ‘ 图 1 旋转加料器工作示意 旋转加料器 的结构按动力传动形式分类 ， 可分 为直连式和齿链传 动式⋯。随着技术 的进 步和更 新 ， 新型旋转加料器液压传动旋转加料器不断 地被应用于实际生产中。下面以某聚丙烯装置的旋 转加料器 2 0 7 - S - 5 0 1 1 为例进行分析。 某聚丙烯装置引进 D O W 化学公 司的 U N I P O L P P 气相流化床工艺 ， 在一条生产线上切换生产不同 牌号的聚丙烯均聚、 无规和抗冲产品。此工艺生产 的聚丙烯粉料容易结块 ， 最大能占到旋转加料器进 口流量的 5 ％， 块料厚度为 1 3 mm～ 3 0 0 i n n， 平均长 度为 6 0 0 m m。与其他聚丙烯生产工艺相比， 如 A B B 公司的 N O V O L E N工艺 有时会出现块料 ， 直径可达 6 0 n l m， 长度最大 1 0 0 m m ， U N I P O L P P工艺生产的 聚丙烯粉料 中块料体积大很多。因此， U N I P O L P P 气相流化床工艺对旋转加料器 的性能要求更为苛 刻 ， 物料中存在大块粉料 的情况下应保证设备平稳 的运行 1 功能描述 1 旋转加料器 2 0 7 一 s 一 5 0 1 1 位于产品接收仓 收稿 日期 2 0 1 0 1 2 ． 2 8； 修 回日期 2 0 1 1 - 0 2 - 2 2 作者简介 蒋钦土 1 9 8 4 一 ， 男， 广西省桂平市人 ， 助理工 程师 。主 要从事机械设计工作 。 蒋钦土， 等．液压传动旋转加料器在聚丙烯装置的应用 3 5 2 0 7 一 C 一 5 0 1 3 下方 。聚丙烯粉料在产品接收仓 除去 部分烃后 ， 经旋转加料器 2 0 7 ． S 一 5 0 1 1 送往 产品脱 气仓 2 0 7 一 C 一 5 0 0 9 。 2 旋转加料器的壳体具有 良好的密闭性 ， 可 保持内部聚丙烯粉料和气体与外界环境隔离。 3 旋转加料器用作测量设备 ， 为下一工序提 供比较精确的聚丙烯粉料。 4 当出现块状粉料 时， 旋转加料可用作碎块 器， 将上一工序形成 的大块粉料进行破碎 。块状粉 料硬度较大， 旋转加料器正转无法切碎时 ， 加料器将 自动反转 ； 若加料器反转还不能切碎块状粉料时， 加 料器将再次反向旋转 ， 直至将块状粉料切碎 。 2 技术参数 旋转加料器的主要技术参数见表 1 。 表 1 旋转加料器的主要技术参数 输送物料 P P粉料 真实密度／ k g m。 堆积密度／ k g m。 内摩擦角／ 。 操作温度／ ℃ 转速／ T ra i n 最大输送量／ k g h 操作压力 I n l e t G ／ k P a O u t l e t G ／ k P a 3结构形式 液压传动旋转加料器主要 由两大部分组成 ， 即 液压系统部分和加料器部分 。 液压系统部分包括 液压油箱 、 液 压油泵 、 补油 泵 、 油冷却器、 液压马达， 以及管路和控制阀等 ， 可形 成密闭的循环回路 ， 并为加料器提供要求 的扭矩和 转速 。 加料器部分主要由壳体和转子组成。壳体的材 料为碳钢， 在制造过程 中消除了热应力。轴封 为迷 宫式密封， 并在密封环处配置氮气接 口。此 密封结 构可保证聚丙烯粉料和气体与外部环境完全隔离。 加料器人 口处安装 了切刀 ， 对称布置 ， 当加料器正转 或反转时， 均可以对物料进行剪切 。 加料器壳体还配置 了电伴热组件 ， 其 中包括 了 自控温电伴热带 、 温度控制器 以及 防爆接线 盒。此 电伴热组件可维持在一个稳定的温度值 。加料器保 温层的材料为玻璃纤维填充 的聚四氟 乙烯 ， 可使电 伴热组件设定温度在 7 0℃时 ， 加料器壳体温度波动 不超过 5℃ ， 进而保证 了加料器壳体温度与聚丙烯 物 料温度 相 一致 。 4传动原理 液压传动旋转加料器的系统原理如图 2所示。 液压泵 7由液压油泵 电机 6驱 动， 把输入的机械能 转化为油液的压力能， 以压力 、 流量的形式传送给液 压马达 1 1 。液压马达 1 1 再将输入 的压力能转化为 机械能 ， 以扭矩和转速的形式输 出。液压马达 1 1通 过联轴器带动旋转加料器 1 2 ， 从而将加料器上方 的 物料输送至加料器下方。 由于 闭式回路 内部有液压油泄漏的情况 ， 利用 补油泵 3给回路补充液压油 ； 当补油泵出 口油压过 大时 ， 溢流阀 5开启 ， 液压油将回流到油箱 1中。 当闭式 回路 的油液压力过高时， 油液通过控制 溢流阀组 9回流到油箱 1中， 以避免油压过高影响 系统的正常工作 。 A 图2 液压传动旋转加料器的 系统原理 1 ．油箱 ； 2 ．过滤器 ； 3 ． 补油泵 ； 4 ． 补油泵 电机；5 ． 溢流阀 ； 6 ． 液压 油泵电机 ； 7 ． 液压油泵 ； 8 ． 单向阀 ； 9 ． 控制 溢流阀组 ；1 0 ． 三通 阀；1 1 ． 液压马达 ； 1 2 ． 加料器 5 速 度的调 节 生产过程 中， 要求输送到脱气仓 2 0 7 一 C 一 5 0 0 9 的聚丙烯粉料的总量根据工艺条件的变化而改变 ， 从而要 求旋转 加料器 2 0 7 一 S 一 5 0 1 1 的流量需 要改 变。旋转加料器的流量可根据如下公式 计算 Q 6 0 S e 1 式中p 聚丙烯粉料下料流量 ； c 旋转加料器的填充能力 ， m ／ r ； p 聚丙烯粉料堆积密度 ； 5 旋转加料器的转速 ， r ／ ra i n ； e 填充效率。 由公式 1 可知 ， 旋转加料器 的填 充能力 和填 充效率是固定值； 对于同一牌号的聚丙烯粉料 ， 堆积 4 3 5 0 0 0 埘 加枷 m 2 m 3 6 化工设备与管道 第 4 8卷第 3期 密度是相同的； 要改变聚丙烯粉料的下料流量 ， 只能 通过改变旋转加料器的转速未实现。 图 2中的液压油泵 7为斜盘式轴 向柱塞泵， 通 过颠倒斜盘的角度 ， 可改变泵的排油方向， 从而改变 液压马达 1 1的转向。 液压马达 1 1的形式为低转速大扭矩液压马达 ， 根据液压油不同的输入方向， 可实现正转和反转 。 液压泵的排量公式 1 Q o 2 式中Q 液压泵流量， m ／ s ； q 0 液压泵排量 ， 1T I ／ r ； n 液压泵转速 ， r ／ m i n ； 叩 。 液压泵容积效率。 液压马达流量公式H j 1 1 q t t n 3 式 中Q 。 液压泵进 口流量 ， n l ／ s ； q 液压马达排量 ， m ／ r ； ／7 , l 液压马达转速， r ／ m i n ； ．， 7 液压马达容积效率。 加料器 l 2与液压马达 l 1用联轴器直联 ， 加料 器的转速 S与液压马达转 速 、 相同。不考虑环路 液压油的内部泄漏 ， 理论上液压马达的进 口流量 O 。 应等于液压泵的流量 9 。因此 ， 结合 以上公式便可 推导出加料器的转速 5 。 当调节液压泵 7的斜盘角度时 ， 液压泵的排量 g o 就相应的增加或减少 ； 排量 的变化 引起流量 Q的 变化， 进而改变液压马达 的进 口流量 ， 实现加料器 1 2转速的调整。当调节液压泵 7的斜盘至负角度 时 ， 液压泵 7的进油与出油的方向相反 ， 从而改变液 压马达 1 1的进 、 出油方向， 使液压马达 1 1反转， 可 实现加料器 l 2旋转方向的调整 J 。 6与普通旋转加料器的 比较 目前 ， 旋转加料器在聚丙烯装置 中是不可或缺 的设备 ， 应用较为广泛的是齿链式旋转加料器。齿 链式旋转加料器通过齿链将 电机的扭矩和转速传送 给加料器， 其传动原理简化为 电机一减速器一齿链 一加料器 转阀 。 与齿链式旋转加料器相 比， 液压传动旋转加料 器利用液压系统驱动代替 了电机驱动 ， 扭矩和转速 的传递是通过液压油来完成的。特别在易爆危险区 域 ， 液压油传递克服了齿链传动过程 中产生火花的 隐患和各传动部件定时润滑的问题。 当聚丙烯粉料中含有较大的块料， 且加料器正 转无法输送时， 要求加料器进行反转切割。齿链式 加料器可以利用电机直接反转 ， 从而通过齿链带动 加料器反转。但是 ， 齿链传动不宜在载荷变化很大 和急促反向中应用。因此 ， 齿链式旋转加料器不宜 频繁的换向工作。液压传动旋转加料器则是通过改 变液压泵的进、 出油方 向， 使液压马达的进 、 出油发 生改变 ， 进而调整加料器的旋转方向， 其换向过程平 稳 、 快捷。液压传动旋转加料器则成为 U N I P O L P P 气相流化床工艺生产聚丙烯 中粉料输送 的首选加 料器 7 加料器安装时应注意的问题 1 在吊装设备时， 起 吊缆绳与竖直方 向的夹 角必 须大于 4 5度 。 2 加料器的壳体在安装过程 中不允许发生扭 曲或弯曲变形 ， 这对于加料器是非常重要的。当壳 体发生变形时 ， 内部问隙会增大或者减小。间隙的 增大， 导致输送聚丙烯粉料时气体的泄漏 ； 间隙的减 小 ， 则会导致 内部元件在运行过程中损伤。 3 管道与加料器进、 出口过渡段连接时， 必须 采用软连接 ， 以避免管道 的热膨胀给加料器施加额 外 的载荷 。 8 结论 利用液压系统作为动力源来驱动加料器 ， 可使 旋转加料器工作更加平稳， 实现快速启动 、 制动和频 繁换向； 配置独立 的控制系统， 可实现高精度、 远程 控制 ； 并且 ， 液压元件实现了标准化 、 系列化 ， 为旋转 加料器的操作和维护带来了方便。随着液压传动旋 转加料器技术的更新与完善， 其应用领域将得到不 断 拓展 。 参 考 文 献 [ 1 ] 滕辉建．旋转加 料器在 P VC生产 中的应用 [ J ] ．聚氯乙烯 ， 2 0 0 4 4 5 1 5 2 ． [ 2 ] 苏柏若．牧草烘干机旋转加料器的研究与改进设计 [ j J ．贵州 农学院学报 ， 1 9 9 3 ， 1 2 2 l 0 0 1 0 3 ． [ 3] 赵海福， 罗源明 ， 王林．浅谈全密度旋转J J 口 料器的控制[ J ] ．甘 肃科技 ， 2 0 0 8 ， 2 4 1 9 7 - 8 ． [ 4 ] 成大先．机械设计手册[ M] ．北京 化学工业 出版社， 1 9 9 4 ． [ 5 ] 陈奎生．液压与气压传动 [ M] ．武汉 武汉理工大学出版社， 2 0 0 1