102
HYDROCARBON PROCESSING
№ 10 • о тябрь 2007 Т Е Х Н О Л О Г И И
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ИЗНОСА ЭКСТРУДЕРА
T. Sofronas, инженер- онс льтант, Хьюстон, Техас
Проведение анализа работы э стр дера поможет про нозировать и предотвратить возни нове-
ние мно их проблем
Экструдеры в основном применяются в химической
промышленности для размягчения полимерных матери
алов и придания им нужной формы путем продавлива
ния через головку определенного сечения. При выходе
экструдера их строя процесс может остановиться, что
влечет за собой, как правило, значительные потери про
дукции.Анализпроцессавыдавливанияпродукциикрай
несложный;однако,заводскиеинженерычастоназыва
ют причину неполадок экструдера
проблемой износа его деталей и го
ворят об этом производителю.
Автор статьи в течение 20 лет со
бирал данные по изнашиванию эк
струдеров, работающих с различ
ными продуктами. Чтобы эффек
тивнее использовать эти данные за
многолетний период и попытаться
спрогнозировать срок изнашива
ния экструдера и более серьезных
егополомоквразныхусловиях,был
смоделирован процесс изнашива
ния червяка экструдера [1].
Чрезмерный износ цилиндра
или профилирующей головки чер
вякаможетстатьпричинойизмене
ния качества продукции так же, как и поломка при из
гибе червяка. Приведенный анализ предусматривает
износ двухвинтового экструдера с пересчетом его на
более высокую пропускную способность.
До того, как уравнение износа может быть использо
вано,должнобытьизвестноусилие,скоторымчервякпро
талкиваетсявпередвцилиндрекорпуса.Уравнениеможет
быть выведено таким образом, чтобы приблизительно
выровнять усилия червяка[1] и?давление контакта s чер
вяка в цилиндре, которые должны быть определены.
Модельротационногоизносазавремя tприрадиаль
ном износе d представлена уравнением. Данные по из
носу были использованы в расчетах на ранее исследуе
мой установке. В расчетах был выделен коэффициент
износа К, который отражает условия поверхности раз
дела червяк/цилиндр и представляет уникальную воз
можностьдляпредстоящейобработкиматериалов.Рас
чет коэффициента К, основанный на данных по износу
аналогичного экструдера, дает результаты более высо
койточностивпрогнозированииизноса.Коэффициент
К может отражать контакт металла с металлом при за
пуске аппарата под нагрузкой веса червяка; работа при
полнойнагрузкеподдерживаетсявгидродинамическом
режиме. Диаметр червяка – D, rpm – частота враще
ния червяка и t – время степени износа δ.
t = BHN х δ/(1,162 KσD rpm), оды.
Результаты одного такого анализа показаны на ри
сунке. Они получены для профилирующей головки
червяка с нитридной твердой поверхностью на более
мягкой специальной стали.
Как видно из рисунка, глубина износа твердой го
ловки δ образуется достаточно быстро, когда головка
ломается изза тонкой нитридной поверхности, и в по
вторном расчете нет смысла. Выход из положения –
головка с 0,125дюймовой толщиной из основного ко
бальтового материала.
Подобные модели используют
для того, чтобы получить ответ на
следующиепрактическиевопросы.
• Через какой период времени
планировать контроль состояния
экструдера, если предположить,
что наибольший износ его деталей
в начале пуска системы и при его
остановке?
• Какова причина износа цилинд
ра экструдера или поломки червяка?
• Каков будет износ, если увели
чить пропускную способность эк
струдера или размеры?
Обнаружитьзначительныйизнос
цилиндра или поломку червяка в
процессе эксплуатации экструдера
этоуженешутка.Привысокомизносеэкструдерапред
почтительно применить аналитическую модель до пере
оценки конструкции. Когда модель не прогнозирует вы
сокийизнос,нооннаблюдается,токонструкторыизана
лизамогутполучитьдостаточнополезнуюинформацию.
Поломка экструдера может быть вызвана высокими на
грузками, обусловленными образованием комков из по
рошка термически связывающими веществами в червя
ке цилиндра или смещением нагнетательной линии.
Комбинирование металлургических анализов изно
са и поломок с аналитико-механическими результата
ми анализа приводят к более сложному, но точному
выявлению причины выхода из строя экструдера. Ког
да металлургический анализ невозможен, хороший
механический анализ в паре с исследованием поверх
ности червяка и цилиндра и обсуждение с производи
телем экструдеров, дают обычно хорошие результаты.
Перевел А. Степанов
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Sofronas, T., Analytical Tronbleshooting of Process Machinery and
Pressure Vesels: Including Real World Case Studies, p. 296, ISBN: 0
471 73211 7, John Wiley & Sons.
T. Sofronas (Т. Софронас), был достаточно известным в мире веду
щим инженером-механиком компании ExxonMobil перед тем, как
выйти в отставку. С книгами д-ра Софронаса и материалами его
семинаров и консультаций можно ознакомиться на сайте: http://
www.mechanicalengineeringhelp.com.
Глбинаизносаδ,дюйм
Годы э спл атации
Износ червя а э стр дера
О раничение износа
по прое т
Предпола аемая
толщина слояЧерез
тон ий
нитридный
слой
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»