技术 | 水泥粉磨辊压机关键环节智能化控制

在水泥联合粉磨系统运行时，一旦石灰石、石膏、混 合材等原料粒度控制不到位，就会造成辊压机喂料不稳定，挤压辊两侧辊缝偏差大，导致整个设备震动大，故障率增加，制约了整个系统的产能及效率发挥。如何提高设备的适应性，而且根据工况自动调节，是迫切需要解决的问题，此时对辊压机智能化应用就应运而生，具体的改进方案如下。

1 挤压辊自动纠偏系统

对于辊压机设备，影响效率的主要因素就是在物料 破碎时，辊轴两侧辊缝的波动，会直接影响到设备破碎物料的效果，导致设备工作效率下降。以往在遇到两侧辊缝不平衡时，只能通知操作人员前往现场人工调节物料流向，调节时间长，速度慢，而且容易造成设备停机，对于物料性能不太好的企业，如果频繁的停机，不仅仅对设备损害较大，而且极大地影响了生产效率。

针对这一问题的优化方案是，结合辊缝波动位移检 测反馈的信号，通过在液压系统中增加快速加压、慢速卸荷等自动化控制手段，即辊缝偏大的一侧，控制液压泵启动，快速加压，提高工作压力，将大块物料快速破碎，恢复两侧辊缝平衡；如果通过快速加压，不能恢复两侧辊缝平衡，则另一侧通过控制慢速卸荷电磁阀，降低压力，以增大辊缝，保证两侧辊缝恢复平衡，从而实现设备在运行中，能够根据当前辊缝波动的趋势，自动快速调节辊缝。 

2 进料装置系统优化

早期辊压机进料装置采用的是手轮丝杆调节式，在 遇到异常工况时，通过手动现场调整喂料量，达不到及时 调节的作用，而且人工劳动强度非常大，不能满足客户的使用需求。 

为解决这一问题，远程操作控制的喂料装置应运而 生。该装置主要由一组气动双层棒条阀和电液动进料装置共同组成，气动双层棒条阀通过4组或6组气缸控制(根据辊压机大小进行匹配)，实现快速开启或关闭辊压机喂料通道。电液动进料装置主要由2组或4组电液动推杆 (根据辊压机大小进行匹配)控制辊压机进料阀板的开启或关闭。该喂料系统被独立于辊压机设备以外的PLC进行控制，同时操作控制终端设在DCS控制室，可由操作人员实现电液动进料装置的任意开度控制，从而实现设备的精细化喂料操作，同时免除了设备现场的人工操作需求，大大降低了人工劳动强度。

3 设备重要部件在线智能监控

对于辊压机来说，轴承、减速机及电机等重要部件 的运行质量，直接影响到辊压机稳定性、可靠性。因此， 对这些部件进行监控、故障诊断及预防是非常重要的。但是实际情况是多数客户的专业技术人员的水平有限，很难提前发现这些部件出现问题，无法提前做好检修准备，等到故障发生时被迫停机检修，不仅仅造成设备备件保供的困难，而且会给客户的生产造成较大的损失。如图1所示，未及时发现行星轮轴承出现故障，在轴承带病运行一段时间后，因轴承滚动体脱落进入行星机构中，造成大齿圈碎裂，导致减速机报废，被迫临时停产等待更换新的减速机，对生产造成较大损失。

为解决上述问题，我们在设备的重要部件中，如主 轴承、减速机、主电机关键零部件上，增加了不同型号 (根据震动频率确定)的振动传感器，通过采集现场设备运行时轴承、齿轮等产生的振动信号，经过电脑计算分析，生成振动包络频谱，与正常运行状态下的频谱进行对比分析，见图2，从而判断出零部件是否正常，并且可以在出现问题的早期阶段，发出警报，告知部件失效的时间，可提前准备检修工作，减少突发故障给企业造成的损失。

4 智能化效果

上述各项智能化项目已摩海螺水泥工厂推广应用，取得了显著的效果，具体如下。 

4.1 挤压辊自动纠偏系统

通过对现场设备运行时的辊缝位移监测，可以查看当前设备运行时辊缝波动趋势及位移大小，通过辊缝运行趋势的对比，可以明显看出，有纠偏控制的设备，其左右两侧辊缝波动趋势相对一致，能够保证辊缝相对稳定，提高设备对破碎物料的效率。辊缝运行趋势的对比见图3。

4.2 进料装置优化系统 

通过对现场设备的改造，将原来现场手动控制的进 料方式，改变成DCS中控集中控制，有效地提高设备运行效率，见图4。

4.3 设备重要部件在线智能监控 

下面是海螺某水泥厂应用案例：在减速机水平、垂直方向安装振动传感器，见图5。辊压机减速机测点布置见图6。监测数据频谱见图7。

远程在线监测系统于2018年5月份时，检测到高速轴轴承异常振动，发出警报信息，技术人员在对频谱进行分析后，及时通知减速机出现的异常，提前做好了各项检修准备工作，并在2018年1明实施计划检修，更换了相关轴承零件。

通过在线监控系统的及时报警，组织了计划性检修， 有效地避免了减速机突发性故障对生产造成的重大影响。检修后监测数据频谱图见图8。

5 智能化发展趋势

目前，设备运行的自动化程度越来越高，人的劳动强度也逐步下降，但是设备始终脱离不开人的远程操作及调节，这也造成了同样的设备，由不同的人员去操作，产能发挥的差异性很大，主要是每个操作人员的操作习惯不同造成的。

如何让这种差异性减小甚至消失，即让设备运行脱 离人为操作因素的影响，就是辊压机智能化需要解决的主要问题。 

如果能够让设备实现自动操作，根据工况实时自动 调节，那么就可以极大程度地摆脱人为操作因素的影响。为此，需要将设备运行时的压力、辊缝、电流波动，与粉磨系统的一系列影响水泥产能、成品质量和设备稳定运行等参数进行数据汇总及分析，与不同工况下的最佳匹配参数进行比对，从而建立数学计算模型，找出最佳匹配规律，最终实现在设备运行时，采用各信号采集器，将以上所需的参数进行收集并分析，由电脑程序自动根据参数变化，通过各种执行器调节相对应的设备或部件的工作状态，实现辊压机设备的智能化运行，并形成专家控制系统，最终降低或消除人为操作因素造成的影响。 

6 结束语

辊压机是联合粉磨系统提高产量和降低电耗的核心设备，只有辊压机运行稳定，能效充分发挥，才能够提高粉磨系统的产量，降低粉磨系统电耗。随着对粉磨系统运行稳定性和智能化要求的逐步提高，辊压机设备智能化是发展的必然趋势，同时只有将智能化的辊压机设备与粉磨系统进行匹配融合，才能够更进一步地体现联合粉磨粉磨系统的优越性，企业的经济效益才能得到充分的发辉。

来源：《中国建材湖州煤山南方水泥技术部》

作者：徐明

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