聚丙烯酰胺装置胶体粒粉碎机常见故障分析与处理对策

引言

在聚丙烯酰胺水溶液聚合工艺中，聚合反应生成的胶体物料需经胶体粒粉碎机破碎为粒径 3-5mm 的均匀颗粒，才能进入后续滚筒干燥工序，若粉碎粒度不均，会导致干燥过程中出现 “过干结块” 或“欠干黏连” 问题，进而影响最终产品的溶解性与流动性。目前，工业上 PAM 装置多采用双螺杆式胶体粒粉碎机，其通过动刀与定刀的剪切、挤压作用实现胶体破碎，具有处理能力大、破碎效率高的特点，但在长期运行中，受胶体物料特性、设备磨损及操作参数影响，易出现各类故障。本文从设备结构、工艺参数与运维管理三个维度，深入剖析胶体粒粉碎机常见故障的形成机制，构建 “故障识别 - 成因分析 - 处理对策 - 预防维护” 的完整体系，为 PAM 装置稳定运行提供技术支撑。

1 胶体粒粉碎机工作原理

双螺杆胶体粒粉碎机主要通过 “进料 - 破碎 - 排料” 三个阶段实现胶体处理：首先，聚合后的 PAM 胶体经输送带送入进料口，由进料螺杆推送至破碎腔；其次，破碎腔内的动刀（随主轴高速旋转，转速 300-500r/min ）与定刀（固定于腔体内壁）形成剪切面，将胶体切割为小块，同时螺杆的挤压作用进一步细化颗粒；最后，破碎后的颗粒通过筛网（孔径 3-5mm ）筛选，合格颗粒进入下一道工序，未达标的粗颗粒则留在破碎腔继续破碎。

2 胶体粒粉碎机常见故障分析

2.1 堵料故障

堵料是粉碎机最常见的故障，表现为进料口胶体堆积、破碎腔排料缓慢或完全堵塞，设备电流从正常的 40-50A 骤升至 60A 以上（超额定电流），严重时触发过载保护停机。

经现场拆解分析，堵料故障的成因主要包括三类：

工艺参数不匹配：胶体含水率过高 ）会导致粘度增大，易黏附在进料螺杆与破碎腔内壁，形成 “搭桥” 现象；进料速率过快（超过设备额定处理能力 10t/h ），破碎腔来不及处理，导致物料堆积。某装置案例显示，当胶体含水率从 75% 升至 82% 时，堵料故障发生率从 5% 增至 28% ；

设备结构异常：筛网孔径堵塞（如胶体黏附在筛网孔内）会导致排料通道受阻，破碎腔内物料越积越多；进料螺杆磨损（螺棱高度从 15mm 降至 8mm 以下）会降低推送能力，物料在进料口堆积；

操作不当：开机前未进行 “空载试运行”，直接满负荷进料，导致破碎系统无法及时响应；停机前未清空破碎腔内残留物料，下次开机时残留胶体固化，堵塞进料通道。

2.2 振动异常

振动异常表现为粉碎机运行时振幅超过 0.15mm （正常振幅 ⩽0.1mm ），机身出现明显晃动，同时伴随异常振动噪音（ >85 dB），长期运行会导致螺栓松动、刀具损坏，甚至引发主轴弯曲。

核心成因包括：

转子不平衡：动刀磨损不均或安装偏差，导致转子旋转时产生离心力，引发振动；

轴承故障：轴承润滑不足会导致摩擦加剧，产生振动；轴承游隙超标或滚道磨损，会使主轴径向跳动量增大，振幅升高。某故障案例中，轴承游隙从 0.04mm 增至 0.1mm ，振幅从 0.08mm 升至0.22mm ；

2.3 粒度不合格

粒度不合格分为 “粒度超标”与 “粒度过细”两类，前者会导致干燥不充分，后者会增加干燥过程中的粉尘量，均影响产品质量。

主要成因如下：

刀具间隙不当：动刀与定刀间隙过大，剪切能力下降，无法将胶体充分破碎，导致粒度超标；间隙过小，刀具过度剪切，易产生细粉；

筛网问题：筛网孔径磨损会导致粗颗粒通过，粒度超标；筛网破损（出现孔洞）则会使未破碎的大块胶体直接排出；

工艺参数波动：胶体粘度异常，会增加破碎难度，若未调整刀具间隙或主轴转速，易出现粒度不合格；进料不均匀会导致破碎腔内物料量波动，破碎强度不稳定。

3 故障处理对策与预防维护措施

3.1 堵料故障处理

采用 “紧急停机 - 安全清理 - 参数优化” 三步法：

紧急停机：立即按下急停按钮，切断电机电源，避免过载损坏电机；同时关闭进料输送带，防止继续进料；

安全清理：待设备完全停稳后，打开破碎腔检修门，清理腔内堆积的胶体（可使用专用刮刀清除黏附物料），检查筛网是否堵塞，若堵塞则拆卸筛网，用高压水枪冲洗；

参数优化：调整胶体含水率，降低进料速率，开机时采用 “低速进料 - 逐步提量” 模式（先以5 t/h 进料，运行 10 分钟后升至 8th ），避免再次堵料。

3.2 振动异常处理

根据振动成因分步骤处置：

检测诊断：使用振动分析仪检测振幅与振动频率，若振幅主要集中在主轴旋转频率，则判断为转子不平衡；若振动频率与轴承外圈故障频率匹配，则为轴承问题；

针对性修复：转子不平衡时，拆卸动刀，检查磨损情况，更换磨损不均的刀具，重新安装后进行动平衡校正；轴承故障时，拆卸轴承，清洗后检查滚道与钢球，若出现磨损或点蚀则更换新轴承，并确保安装后游隙控制在 0.03-0.05mm ；

基础加固：检查地脚螺栓，用扭矩扳手按额定扭矩紧固，若基础开裂，需停机进行混凝土修补，待强度达标后再开机。

3.3 粒度不合格处理

调整刀具间隙：使用塞尺测量动刀与定刀间隙，若间隙过大，通过调节螺栓将间隙缩小至0.8-1.0mm ；若间隙过小，适当调大至 0.5-0.8mm ，调整后试运行 30 分钟，取样检测粒度；

更换筛网：若筛网孔径磨损或破损，更换同规格筛网，安装时确保筛网与腔体密封良好，避免粗颗粒从缝隙漏出；

稳定工艺参数：与前序聚合工序联动，控制胶体粘度在 ；调整进料输送带速度，确保进料速率稳定，必要时安装进料缓冲装置，平衡物料流量。

3.4 轴承过热与异响处理

轴承过热处理：停机后拆卸轴承，检查润滑脂状态，若变质则彻底清洗轴承，更换高温 resistant 润滑脂，加注量控制在轴承内部空间的 1/2-2/3；若轴承安装偏差，重新调整配合间隙，确保运转灵活；

异响处理：出现摩擦声时，调整刀具间隙或补充润滑脂；出现撞击声时，停机检查破碎腔，清除金属异物，紧固动刀螺栓；出现周期性异响时，检测主轴径向跳动量，若超过 0.1mm 则进行主轴校直或更换。

4 结论

聚丙烯酰胺装置胶体粒粉碎机常见故障的成因与工艺参数、设备结构、运维管理密切相关，需通过 “工艺优化 + 设备修复 + 规范操作” 协同解决；针对不同故障类型的针对性处理对策可快速恢复设备运行，而定期维护、操作规范与状态监测相结合的预防体系，能显著降低故障发生率；该套故障处理与预防方案经工业验证，可有效提升粉碎机运行稳定性，降低运维成本，为 PAM 装置连续生产提供保障。

参考文献：

[1] 王健，李刚，张红梅。聚丙烯酰胺生产中胶体破碎设备的故障分析与优化 [J]. 石油化工设备，2021, 50 (4): 68-73.