Os equipamentos principais em áreas como a processamento de borracha e plástico e a preparação de materiais compósitos, os extrusores de dois parafusos frequentemente apresentam falhas devido a anomalias em módulos-chave, incluindo o sistema de acionamento elétrico, o sistema de alimentação, o sistema de aquecimento e plastificação, o sistema de lubrificação e transmissão e os dispositivos auxiliares. Em combinação com a estrutura do equipamento e o mecanismo de operação, as causas principais de várias falhas comuns são analisadas em detalhe abaixo.
I. Causas de falha do sistema de acionamento elétrico
1. O motor principal não conseguiu iniciar
- Procedimento de operação anormal: A sequência de inicialização não cumpre as regulamentações de equipamento, como iniciar o motor principal antes de ativar a bomba de óleo de lubrificação e o sistema de refrigeração, ou sem completar o processo de pré-aquecimento, o que aciona o mecanismo de proteção de bloqueio do equipamento; alguns equipamentos exigem a redefinição de códigos de falha históricos, e a falha em fazê-lo impedirá a inicialização.
- Falhas de circuitos e componentes: Queima de fusíveis e interruptores de ar no circuito do motor principal, oxidação, adesão ou falha na fechadura dos contatos do contactor; configurações incorretas dos parâmetros do inversor, eletricidade induzida não eliminada do inversor ou danos a um ou mais tiristores no circuito do retificador de tiristores e falhas no circuito de acionamento, o que pode levar à interrupção do circuito de alimentação ou a sinais de acionamento anormais; envelhecimento de cabos e danos às camadas de isolamento, o que pode causar curtos-circuitos, também podem bloquear a alimentação.
- Dispositivos de proteção acionados: o botão de parada de emergência não foi redefinido, circuito aberto do circuito de parada de emergência, dispositivos de bloqueio não desbloqueados ligados ao motor principal (como proteção contra temperatura do óleo, pressão do óleo e grau de vácuo); erros no programa do PLC, falhas no módulo de comunicação do sistema de controle ou interrupção da transmissão de sinais entre a interface homem-máquina (HMI) e o controlador, o que impede a emissão de comandos de inicialização; a falha na redefinição manual do protetor de sobrecarga do motor e do relé térmico após a sua ativação também restringirá a inicialização.
2. Operação anormal do motor principal (ruído anormal, aumento excessivo da temperatura, corrente instável)
- Causas de ruído anormal: O desgaste grave dos rolamentos do motor, a descamação das esferas ou a graxa lubrificante seca, resultando em ruídos de frição e impacto dos componentes rotativos; o desequilíbrio de corrente trifásica do motor causado por falhas no circuito de retificador de tiristor, gerando ruído eletromagnético durante a operação; as barras do rotor quebradas e os curtos-circuitos nas bobinas do estator do motor também podem ser acompanhados de ruído eletromagnético anormal, juntamente com aumento da vibração.
- Aumento excessivo da temperatura dos rolamentos: Lubrificante insuficiente, deteriorado ou inadequado para rolamentos, não formando um filme de óleo eficaz; operação a longo prazo sob carga excessiva dos rolamentos e espaçamento de instalação inadequado (muito apertado ou muito solto), o que leva a um aumento do desgaste e da geração de calor por fricção; danos aos ventiladores de refrigeração e obstrução dos canais de dissipação de calor, reduzindo a eficiência de dissipação de calor dos rolamentos e causando um aumento contínuo da temperatura.
- Corrente instável: Flutuações na quantidade de alimentação e no teor de umidade excessivo dos materiais (evaporação rápida de umidade durante o aquecimento), resultando em uma carga desigual; falha de uma determinada seção do aquecedor e grande desvio do controle de temperatura, causando flutuações na taxa de plastificação do material e aumentando as flutuações de carga do motor; desalinhamento dos tampões de ajuste da roda e desvio de fase, levando a interferência dos componentes, gerando impactos periódicos na carga; a frequência de saída instável do inversor e as barras do rotor quebradas do motor também podem causar flutuações na corrente.
II. Causas de falha do sistema de alimentação
1. Flutuação de pressão
- Precisão insuficiente do controle da velocidade do motor principal e resposta deficiente da regulação da velocidade do inversor, resultando em uma velocidade de transporte da haste instável; flutuações na velocidade do motor de alimentação e excesso de espaço de desgaste da caixa de redução, causando uma fornecimento irregular de material, quebrando o equilíbrio de material do sistema de extrusão e desencadeando alterações periódicas na pressão das matrizes; excesso de espaço entre a haste de alimentação e o cilindro, e alterações no volume de vazamento de material também podem agravar as flutuações de pressão.
- Material entalhado dentro do alimentador e material que atravessa a câmara de alimentação (especialmente propenso a ocorrer com materiais em pó e viscosos), o que leva a alimentação interrompida ou desigual; falhas do medidor de nível da câmara de alimentação, que não fornecem feedback em tempo útil sobre alterações na quantidade de material e não são capazes de complementar os materiais ou ajustar a velocidade de alimentação em tempo hábil; diferenças excessivas no tamanho das partículas do material e mistura desigual também podem afetar a estabilidade da alimentação, o que pode provocar flutuações na pressão da matriz.
2. Diminuição abrupta na saída de extrusão
- Falhas mecânicas do sistema de alimentação, como o desgaste e a deformação do parafuso de alimentação, o desgaste e o travamento dos engrenagens de transmissão e das correntes, ou a falta de acoplamentos; material insuficiente na bandeja sem suplementação em tempo hábil e falha do alarme de nível para ativar uma lembrança; falhas do dispositivo de agitação na bandeja do alimentador (como o travamento da pá de agitação e o dano do motor), o que leva ao aglomeramento do material e à incapacidade de cair, resultando, no final, na interrupção ou na redução brusca do fornecimento de material.
- Entrada de detritos metálicos e objetos estranhos duros (como parafusos e partículas de impurezas) no sistema de extrusão, o que bloqueia o parafuso e impede a condução do material, resultando em uma queda brusca na produção de extrusão ou até mesmo em uma produção zero; desgaste e fratura dos elementos do parafuso, ou desgaste severo da parede interna do cilindro, o que resulta em uma diminuição significativa da eficiência de condução do material; bloqueio severo do filtro da matriz sem a substituição em tempo hábil, e pressão excessiva que inibe a extrusão do material, o que também pode causar uma queda na produção de extrusão.
III. Causas de falha do sistema de aquecimento e plastificação
1. Descarga irregular da matriz ou obstrução
- Falhas do aquecedor: queimadura, mau contato e oxidação que afrouxam os blocos de terminais de uma determinada seção da bobina de aquecimento, ou falha do relé de estado sólido (SSR) e danos ao tiristor, o que resulta em temperatura insuficiente na área correspondente, plastificação incompleta dos materiais e acumulação e bloqueio de materiais semifusos no molde; formação de depósitos e acumulação de materiais na superfície da bobina de aquecimento, dissipação térmica insuficiente que reduz a eficiência de aquecimento, o que também pode afetar indiretamente o efeito de plastificação.
- Parâmetros de processo inadequados: temperatura de operação ajustada em níveis baixos, taxa de aquecimento excessiva (grande diferença de temperatura interna e externa dos materiais, fusão insuficiente) ou distribuição ampla do peso molecular e baixa estabilidade térmica dos materiais, o que dificulta a formação de um fundido uniforme; mistura de objetos estranhos não fusíveis (como pedaços de plástico e impurezas metálicas) nos materiais, que não podem passar pelo filtro do matriz; temperatura excessiva do matriz, causando degradação dos materiais e carbonização, aderindo à parede interna do matriz para formar bloqueios.
2. Controle de temperatura anormal
- Aumento da temperatura não controlado: falhas e desvios de calibração dos controladores de temperatura (termopares, resistores térmicos), resultando em detecção distorcida da temperatura; aderência de relés de estado sólido e ablação dos contatos do contactor que não podem ser desligados, fazendo com que o aquecedor funcione continuamente e exceda a temperatura definida; bloqueio de válvulas solenoides, falhas de válvulas de retenção e danos nas bombas de água do sistema de refrigeração, resultando em fluxo de água de refrigeração bloqueado ou insuficiente e incapacidade de remover a temperatura excessiva em tempo hábil; ajuste inadequado dos parâmetros PID no sistema de controle de temperatura e resposta atrasada, resultando em superaquecimento da temperatura e perda de controle.
- Failure to Reach Set Temperature: Fracture of thermocouples, loose wiring, or poor contact, leading to abnormal temperature signal transmission and “HH” (open circuit) or “LL” (short circuit) alarms displayed on the temperature controller; insufficient heater power, excessive damage to heating coils, or low supply voltage, resulting in insufficient heating efficiency; excessive cooling of the cooling system (such as excessive cooling water flow and too low cooling temperature), making the actual temperature lower than the set value; damage and falling off of the barrel insulation layer, rapid heat loss, and difficulty in maintaining the set temperature.
IV. Causas de falha do sistema de lubrificação e transmissão
1. Baixa pressão de óleo lubrificante
- Configurações inadequadas do sistema: o valor de pressão definido da válvula de regulagem de pressão no circuito de óleo lubrificante é inferior ao requisito de operação do equipamento, ou o núcleo da válvula de regulagem de pressão está desgastado ou entupido, o que impede a regulagem normal da pressão; falhas na válvula de sobrepressão, resultando em excesso de vazamento de óleo e incapacidade de manter a pressão do sistema.
- Falhas mecânicas: desgaste da bomba de óleo, vazamento interno grave ou velocidade insuficiente do motor da bomba de óleo, resultando em fluxo e pressão de fornecimento de óleo insuficientes; bloqueio do tubo de aspiração de óleo e limpeza inoportuna do filtro (acumulação excessiva de impurezas), dificultando a circulação de óleo e causando uma má fornecimento de óleo; quantidade insuficiente de óleo lubrificante, qualidade de óleo deteriorada (misturado com impurezas e umidade) e viscosidade inadequada, resultando em redução do efeito de lubrificação e afetando a estabilidade da pressão de óleo; envelhecimento das tubulações de óleo e desgaste dos selos de junta, resultando em vazamento de óleo e queda da pressão de óleo do sistema.
2. Quebra do pino de corte/chave de segurança
- Sobrecarga do torque do sistema de extrusão: entrada de objetos estranhos de metal e materiais grandes não plastificados no tambor, bloqueando o parafuso e causando um aumento brusco da carga; tempo de pré-aquecimento insuficiente e incapacidade de atingir a temperatura definida, fluidez inadequada do material, e aumento brusco da resistência de transporte do parafuso; quantidade de alimentação repentina e excessiva que excede a capacidade de processamento nominal do equipamento, o que leva a sobrecarga de torque; montagem incorreta e interferência grave dos elementos do parafuso, resistência de frição excessiva durante a operação e súbito aumento do torque.
- Desvio de instalação: desalinhamento da conexão entre o motor principal e o rolamento de entrada, bem como a caixa de redução, o que gera uma força radial e um torque adicionais durante a operação que excedem a capacidade de carga dos componentes de segurança; desgaste e afrouxamento do acoplamento, transmissão de torque desigual durante a operação e tensão local excessiva; desgaste dos engrenagens da caixa de redução e espaçamento de engrenagem excessivo, o que resulta em uma transmissão de torque instável e uma carga de impacto que provoca a quebra do pino de cisalhamento/chave de segurança.
V. Causas de falhas dos dispositivos auxiliares
1. Operação lenta ou falha do trocador de tela automático
Pressão de ar/pressão de óleo insuficiente (pressão insuficiente do compressor de ar, nível de óleo baixo na estação hidráulica) ou desgaste e envelhecimento de vedantes em cilindros e cilindros hidráulicos, o que leva a vazamento de ar/óleo e incapacidade de fornecer força de tração suficiente; falhas de controle do sistema de energia do trocador de tela (como válvulas solenóides bloqueadas e interruptores de deslocamento defeituosos), afetando a velocidade de resposta da ação; obstrução grave da tela de filtro, resistência excessiva durante a troca da tela, o que leva a uma ação lenta; desgaste e acumulação de material na trilha de guiamento do mecanismo de troca de tela, travamento de componentes móveis, o que também pode causar falha de ação ou travamento.
2. Nível de vácuo insuficiente ou falhado
Falhas na bomba de vácuo (uso das palhetas, vazamento dos selos, velocidade insuficiente do motor), o que leva à redução da capacidade de bombeamento a vácuo; fornecimento de água de circulação deficiente e efeito de resfriamento insuficiente, o que desencadeia a proteção contra superaquecimento da bomba de vácuo e afeta a manutenção da pressão negativa; vazamento de ar dos tubos de vácuo (selagem deficiente das junções, tubos danificados) e bloqueio dos filtros (acumulação de condensados voláteis do material), o que leva à infiltração de ar ou ao mau funcionamento do circuito de ar; falha dos materiais em formar uma cavidade fechada ou selagem deficiente da entrada de alimentação, permitindo que o ar externo entre e destrua a pressão negativa; o excesso de voláteis do material que excede a capacidade de processamento da bomba de vácuo também pode causar insuficiente grau de vácuo.
VI. Outras causas comuns de falhas
O ruído anormal durante a operação do equipamento é principalmente causado por danos nos rolamentos, desgaste dos engrenagens (mala combinação e falta de óleo nas engrenagens da caixa de redução), frição entre o parafuso e o cilindro causada por objetos estranhos que entrem no cilindro e impacto solto dos elementos do parafuso; uma espaçamento excessivo entre o cilindro e o parafuso, e uma forte fricção dos materiais no espaçamento também podem gerar ruído anormal. A fratura e a cor irregular dos produtos extrudados podem estar relacionadas ao desgaste do parafuso (redução da capacidade de mistura e transporte de materiais), instalação inadequada da ferramenta (desgaste do bordo da lâmina, velocidade irregular), mistura irregular de materiais (desvio na proporção da fórmula, tempo insuficiente de mistura) ou degradação dos materiais causada por temperatura excessiva; o bloqueio da saída da matriz e a velocidade de tração instável também podem causar a fratura do produto. Além disso, a interferência dos componentes causada pela desalinhamento dos tampões de ajuste do parafuso e pelo desvio de fase levará à operação instável do equipamento e ao aumento da vibração, o que não só afeta a qualidade do produto, mas também acelera o desgaste de componentes de transmissão, como rolamentos e engrenagens, formando um ciclo vicioso.
