В процессах экструзии пластмасс, транспортировки полимеров, производства химических волокон и транспортировки высоковязких расплавов по трубопроводам насосы для повышения давления в трубопроводах расплава в основном используются для стабилизации давления в трубопроводе, повышения непрерывности подачи материала на последующих участках и обеспечения относительно стабильного расхода расплава для последующего оборудования, такого как фильтры, экструзионные головки и дозирующие системы. Стабильность работы насоса для расплава зависит не только от его конструкции, но и тесно связана с достаточностью подачи материала на входе. При недостаточной подаче материала это, как правило, быстро сказывается на рабочем состоянии оборудования.
В первую очередь заметным явлением является затруднение установления давления на выходе или усиление колебаний давления. В нормальных условиях насос повышения давления в трубопроводе расплава обеспечивает непрерывную подачу расплава за счет рабочего объёма зубчатых камер, транспортируя расплав от входа к выходу. Если подача расплава на входе недостаточна, зубчатые камеры не могут быть полностью заполнены, в результате чего эффективная производительность насоса снижается, давление на выходе может то повышаться, то понижаться, а в некоторых случаях давление вообще не поднимается. Для последующих звеньев линии — матрицы, фильтра или системы гранулирования — такие колебания еще больше влияют на стабильность выхода продукта.
Во-вторых, нестабильность расхода также является распространенным явлением. При недостаточной подаче материала насос, хотя и продолжает вращаться, фактически перекачивает недостаточное количество расплава за один оборот, что приводит к перепадам в объеме выхода продукта на последующих участках линии. При использовании на линиях по производству листов, плёнок, труб, волокон или гранул это может проявляться в виде неравномерной толщины изделий, колебаний размеров, неравномерного размера гранул, нестабильности выхода волокон и других проблем. На многих производственных площадках ошибочно считают, что причиной являются неисправности головки, системы вытяжки или грануляции, тогда как фактическая причина может заключаться в недостаточной подаче материала на входе.
В-третьих, могут измениться шум и вибрация корпуса насоса. При работе в состоянии полного заполнения материалом и стабильном давлении шум расплавового насоса обычно остается ровным. При недостаточной подаче материала на входе в зоне зацепления шестерен могут возникать прерывистость подачи материала, локальный холостой ход или скачки давления, в результате чего шум оборудования становится приглушенным, пронзительным или сопровождается нерегулярными колебаниями; в некоторых режимах работы также могут появляться слабые вибрации. Длительная работа в таком состоянии приводит к увеличению нагрузки на шестерни, втулки валов и уплотнительные элементы.
В-четвертых, могут возникнуть аномалии в показателях тока и частоты вращения двигателя. На некоторых производственных линиях используется частотно-регулируемое управление или управление давлением по замкнутому контуру; когда система обнаруживает недостаточное давление на выходе, она пытается повысить частоту вращения для компенсации давления. Однако если подача материала на входе сама по себе не успевает, даже при увеличении частоты вращения трудно добиться стабильного расхода, что, напротив, может привести к ухудшению рабочих условий насоса. В этом случае могут наблюдаться такие явления, как повышение частоты вращения без заметного улучшения давления, колебания тока и частые корректировки системы управления.
В-пятых, это может повлиять на температуру материала и состояние расплава. Недостаточная подача материала часто связана с нестабильной температурой на входе, чрезмерным сопротивлением в трубопроводах, засорением фильтров, слишком высокой вязкостью расплава, недостаточным открытием клапанов или прерывистой подачей материала из экструдера. При недостаточном течении расплава изменяется время локального пребывания, что может привести к неравномерному тепловому воздействию на материал; в серьезных случаях это может повлиять на качество поверхности готовой продукции или стабильность материала.
Причин недостаточной подачи материала через насос повышения давления в трубопроводе расплава много; к наиболее распространённым относятся: недостаточная производительность начального участка экструдера, чрезмерное сопротивление в трубопроводах или фильтрах, нерациональный диаметр впускного трубопровода или способ его подключения, превышение вязкости материала над расчётным диапазоном, заниженные настройки температуры, недостаточное впускное давление, неполное открытие клапанов и т. д. Поэтому при обнаружении вышеуказанных явлений не рекомендуется слепо увеличивать скорость насоса, а следует проводить комплексную оценку с учётом входного и выходного давления, температуры расплава, тока двигателя и состояния подачи сырья на входе.
Для производственных линий, предъявляющих высокие требования к непрерывности работы, при подборе и эксплуатации насоса для повышения давления в трубопроводе расплава особое внимание следует уделять следующим условиям: «достаточная подача на входе, полное заполнение насоса и соответствующее давление на выходе». Только при стабильной подаче на входе насос для расплава может в полной мере выполнять свои функции по стабилизации давления, повышению давления и дозированной подаче, обеспечивая более надежную технологическую основу для последующих этапов производства.
