В девяти случаях из десяти pellet mill, которая «потеряла производительность», ничего не потеряла. Это матрица, или сырьё, или оператор, который гоняет машину с зазором, правильным в марте и неправильным в июле. Машина обычно последняя, кого следует винить, и первая, кого винят.
Это пять неисправностей, о которых нам звонят чаще всего, в том порядке, в каком они проявляются на новой линии. У каждой есть признак, который можно услышать, увидеть или почувствовать по запаху ещё до того, как вы возьмётесь за гаечный ключ.
1. Матрица забивается, и материал размазывается вместо экструзии
Что вы замечаете: производительность падает за смену, гранулы выходят горячие и блестящие, но мягкие, амперметр ползёт вверх, и в конце концов материал перестаёт проходить и начинает припекаться к поверхности матрицы.
Почти всегда причина — влажность. Если сырьё выше рабочего диапазона, матрица не может создать достаточно фрикционного тепла, чтобы пластифицировать лигнин; вместо этого вода вскипает в пар на входе в отверстие, и гранула расширяется на выходе. Ниже диапазона материал слишком сухой, чтобы связываться, и матрица работает горячей без смазки. Для гранулирования древесины нужна влажность примерно 10–15 % на матрице (Biomass Connect), и верхний предел этого диапазона — не то же самое, что нижний.
Вторая причина — состояние матрицы. У матрицы, которая месяц простояла с материалом в отверстиях, каналы будут прокорродированы. Третья — размер частиц сырья: внезапная партия крупной щепы, которую не измельчила молотковая дробилка, будет зависать в питателе и периодически «морить голодом» матрицу, что выглядит как забивание.
Что делать до снятия матрицы: отобрать три пробы влажности в течение смены, проверить питатель на зависания и посмотреть на динамику амперметра. Если влажность в норме, а амперы всё растут, пропустите небольшую партию маслянистого материала, чтобы отполировать поверхность матрицы. Если производительность восстановилась, а через несколько часов снова упала, матрица изношена сверх допуска и её нужно менять, а не полировать.
Если в вашей линии есть кондиционер, используйте его осознанно. Короткое время выдержки с небольшим добавлением влаги стабилизирует сырьё на входе в матрицу и сглаживает колебания, которые оставляет сушилка. Операторы часто гоняют кондиционер в обход, потому что он был в обходе в день их обучения, а потом целый год борются с матрицей, которая забивается каждый день после обеда.
2. Подшипники роликов выходят из строя задолго до матрицы
Что вы замечаете: гул, которого не было на прошлой неделе, смазка сочится через уплотнение, один ролик заметно горячее остальных или металл в пробе смазки.
Ролики работают в наихудшей возможной среде: горячей, абразивной, под высокой радиальной нагрузкой и с защитой от пыли, которая мельче, чем рассчитано большинство уплотнений. Три вещи сокращают их срок службы больше всего. Переизбыток смазки, который срывает уплотнение и впускает пыль. Недостаток смазки, который «поджаривает» подшипник. И работа с увеличенным зазором ролика, из-за которого ролик скачет и молотит по дорожке.
Меняйте ролики комплектом, а не по одному. Новый ролик рядом с двумя изношенными возьмёт на себя больше своей доли нагрузки и выйдет из строя раньше, и вам снова придётся залезать в машину через несколько недель.
Проверка, которая окупает себя: каждую смену касайтесь каждого корпуса ролика рукой в перчатке или контактным термометром и записывайте число. Ролик, который на 10 °C горячее соседних, что-то вам сообщает. Вы поймаете отказ до того, как он приварится к валу.
3. Матрица изнашивается неравномерно, и производительность падает с одной стороны
Что вы замечаете: на одной стороне поверхности матрицы видно серповидное пятно отполированной изношенной дорожки, на другой — нетронутая поверхность. Гранулы с этой стороны короче или мягче. Амперы в норме, но тоннаж упал.
Неравномерный износ означает, что сырьё распределяется по матрице неравномерно. В грануляторе с горизонтальной кольцевой матрицей материал входит в одной точке и должен разбрасываться роликами по всей окружности; если питатель смещён, распределительная плита изношена или подача слишком мала, чтобы машина нормально распределила материал, работает один сектор.
В грануляторе с вертикальной кольцевой матрицей сырьё падает на поверхность матрицы под действием силы тяжести, поэтому вертикальные машины изнашиваются равномернее на лёгкой волокнистой древесной пыли. Но и они не застрахованы: изношенный распределитель или неотгоризонтированная машина всё равно сместят нагрузку.
Наладьте подачу, прежде чем винить матрицу. Проверьте распределитель, работайте с подачей, при которой поверхность матрицы остаётся покрытой, и убедитесь, что машина стоит ровно. Затем поверните или замените матрицу. Матрицу, изношенную до серпа, нельзя восстановить, развернув её — отверстия имеют конусность, и конус работает только в одном направлении.
4. Количество мелочи растёт, а прочность на истирание резко падает
Что вы замечаете: больше пыли на выходе из охладителя, больше материала возвращается с просеивателя, мешки кажутся наполовину пустыми снизу, а клиенты жалуются на битые гранулы.
Прочность на истирание — это цепочка, и её определяет самое слабое звено. Влажность на матрице, степень сжатия матрицы, время охлаждения, высота падения в мешок и то, сколько гранулы простояли в силосе до фасовки, — всё это меняет показатель. ENplus A1 требует механической прочности 98,0 % и ограничивает содержание мелочи 1,0 %, или 0,5 % для фасованной продукции (ENplus). Производственные программы, реализуемые такими ассоциациями, как Ассоциация производителей древесных пеллет Канады проверяют те же показатели и публикуют методику их определения, что полезно, если вы хотите получить независимое мнение о результате лабораторного анализа. Как только вы начинаете стремиться к этим пороговым значениям, становятся заметны мелкие технологические ошибки.
Обычные виновники, в порядке, в котором мы их находим: гранулы выходят из охладителя ещё тёплыми и отпотевают в мешке; просеиватель с порванной сеткой пропускает мелочь в готовый продукт; и матрица, отполированная до гладкости длительной работой на сухом материале, из-за чего гранулы так и не получают необходимого поверхностного давления. Наша более ранняя статья о том, почему древесные гранулы крошатся подробнее рассматривает химию процесса, но начните с температуры и сеток.
5. Главный двигатель отключается под нагрузкой
Что вы замечаете: пресс работает нормально при низкой подаче и отключается по перегрузке, как только вы приближаетесь к номинальной производительности. Сброс помогает, но затем он снова отключается в той же точке.
Пять причин, и исключать их можно в таком порядке. Слишком влажное сырьё, поэтому матрица выполняет функцию смазки водой вместо трения. Слишком крупное сырьё, поэтому пресс скорее измельчает, чем экструдирует. Слишком узкий зазор матрицы, поэтому ролики предварительно нагружают матрицу. Матрица с неподходящей для материала степенью сжатия, что часто случается, когда завод меняет сырьё, не меняя матрицу. И наконец, настоящая электрическая проблема: неисправный контактор, ослабленный наконечник или питание, не способное обеспечить пусковой ток.
Не решайте проблему отключений повышением уставки перегрузки. Это превращает событие электрической защиты в механическую поломку, а редукторы стоят дороже контакторов.
| Неисправность | Признак | Первая проверка | Окончательное устранение |
|---|---|---|---|
| Залипание матрицы | Ток растёт, гранулы блестящие и мягкие, производительность падает | Влажность сырья в течение смены | Регулировка сушилки, замена матрицы, калибровка питателя |
| Отказ подшипника ролика | Гул, горячий корпус, вытекание смазки | Температура каждого корпуса ролика | Закрытые подшипники, правильный объём смазки, замена комплекта роликов |
| Неравномерный износ матрицы | Серповидный характер износа, низкая производительность при нормальном токе | Распределитель и разброс подачи | Ремонт распределителя, повышение минимальной подачи, замена матрицы |
| Мелочь и низкая прочность | Пыль в охладителе, возврат из просеивателя | Температура гранул при затаривании | Время охлаждения, целостность сетки, состояние поверхности матрицы |
| Отключение двигателя | Каждый проход при одинаковой нагрузке | Влажность, размер частиц, зазор между роликами | Подготовка сырья, степень сжатия матрицы, проверка электрики |
Диагностируйте в правильном порядке
Большинство ошибочных диагнозов возникает из-за того, что начинают с самой машины. Делайте наоборот — идите от сырья, потому что всё, что стоит до матрицы, определяет, какая задача ляжет на матрицу.
Сначала сырьё. Влажность, порода древесины, размер частиц, загрязнения. Два часа с влагомером и ситом объяснят больше неисправностей, чем неделя с гаечным ключом.
Затем система подачи. Подаёт ли питатель стабильный, равномерный поток? Не изношен ли распределитель? Добавляет ли кондиционер то, что должен?
В-третьих, матрица и ролики. Характер износа, зазор, состояние отверстий, температуры роликов.
Привод и электрика — в последнюю очередь. Ток двигателя, контакторы, масло редуктора, соосность муфты.
Если вы эксплуатируете линию, которая так и не вышла на паспортную производительность, причина, вероятно, вовсе не в этом списке. Она в проектной спецификации — пресс подбирали под другой материал или другую влажность. Наша статья о том, пять способов повысить производительность пресса для гранулирования рассматривает этот случай.
| Что вы видите | Состояние матрицы | Состояние роликов | Действие |
|---|---|---|---|
| Производительность стабильна, сила тока медленно растёт в течение недель | Отверстия отполированы, внутренний диаметр изношен сверх допуска | Норма | Планируйте замену матрицы; проверьте степень сжатия |
| Производительность резко падает, сила тока подскакивает | Материал пригорел у входов в отверстия | Возможна выработка в одном месте | Очистите матрицу, проверьте влажность сырья, осмотрите ролики |
| Мягкие гранулы, много мелочи | Поверхность гладкая и отполированная | Поверхность ролика отполирована | Заменяйте матрицу и ролики комплектом |
| Вибрация и гул | Неравномерный износ в виде полумесяца | Один подшипник работает с повышенным трением | Остановите пресс; осмотрите подшипник и вал |
| Гранулы с трещинами по длине | Конус изношен, отверстие расширено | Норма | Матрица выработала ресурс; замените |
Что записывать в журнал технического обслуживания
Заводы, которые работают десятилетиями без сюрпризов, — это не те, где лучшее оборудование. Это те, где кто-то ведёт записи. Одна страница за смену, пять колонок — и вы заметите тенденцию износа за две недели до того, как она превратится в простой.
| Колонка | Почему она оправдывает своё место |
|---|---|
| Выработано тонн и отработано часов | Даёт тонны в час — единственный честный показатель состояния машины |
| Показание счётчика электроэнергии | Превращается в кВт·ч на тонну, который растёт раньше, чем объём выпуска заметно падает |
| Влажность сырья (три образца) | Объясняет большую часть разброса, который иначе вы бы отнесли к прессу |
| Температуры корпусов роликов | Позволяет выявить отказ подшипника на ранней стадии, пока это подшипник, а не вал |
| Часы работы матрицы и тоннаж с момента замены | Строит вашу собственную кривую износа на вашем собственном материале — лучше любой оценки поставщика |
Колонку кВт·ч большинство заводов пропускает — и именно она приносит наибольшую пользу. Энергия на тонну — самый ранний видимый признак того, что матрица выходит из строя, потому что она начинает расти, пока тоннаж ещё выглядит нормально. Исследования прессов для гранулирования измеряли удельный расход энергии в диапазоне от 75 до 275 кВт·ч на тонну в зависимости от влажности сырья и скорости пресса (US DOE OSTI), поэтому абсолютное значение говорит меньше, чем динамика на вашей собственной машине. Линия, ушедшая намного выше своего базового уровня, требует внимания задолго до того, как гранулы станут выглядеть неправильно.
Две привычки делают журнал по-настоящему ценным. Пишите суммарный тоннаж матрицы на самой матрице маркером по краске, чтобы никому не приходилось гадать. И еженедельно просматривайте лист вместе с оператором, который его заполняет, потому что человек, работающий на прессе, обычно узнаёт об изменениях раньше, чем цифры.
Большинства описанных выше неисправностей можно избежать с помощью матрицы подобранной под материал, и молотковой дробилкой который действительно обеспечивает ожидаемый фильерой размер частиц, и оператор, которого научили, как звучит норма. Если линия постоянно выходит из строя в одном и том же месте, решение обычно — запчасть и час обучения, а не новый станок.