2021-01-04
水泥粉磨輥壓機(jī)系統(tǒng)振動(dòng)分析及解決
近年來(lái)，輥壓機(jī)系統(tǒng)在水泥行業(yè)生料粉磨和水泥粉磨環(huán)節(jié)得到廣泛的采用，其物料適應(yīng)性強(qiáng)、操作靈活方便、系統(tǒng)電耗低、占地面積小、設(shè)備維護(hù)量小等一系列優(yōu)點(diǎn)得到水泥業(yè)主的普遍認(rèn)可。伴隨輥壓機(jī)系統(tǒng)能力不斷加大，部分水泥企業(yè)輥壓機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。在此從水泥工藝的角度出發(fā)，以某現(xiàn)場(chǎng)水泥粉磨系統(tǒng)輥壓機(jī)小倉(cāng)產(chǎn)生振動(dòng)及解決過(guò)程為例進(jìn)行探討，以供參考。
1 項(xiàng)目背景
該工程2014年底投產(chǎn)，采用160-150輥壓機(jī)配Φ4.2 m×13 m水泥磨，系統(tǒng)為雙分離部分終粉磨系統(tǒng)。投產(chǎn)后系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，生產(chǎn)P·O 42.5水泥產(chǎn)能約265 t/h，工序電耗27 kWh/t，系統(tǒng)沒(méi)有出現(xiàn)振動(dòng)和其他異常情況。該系統(tǒng)目前運(yùn)行了5年，期間進(jìn)行過(guò)兩次堆焊，自2017年第二次堆焊起，粉磨系統(tǒng)開(kāi)始出現(xiàn)以輥壓機(jī)小倉(cāng)為中心的振動(dòng)，以垂直方向?yàn)橹鳎g歇出現(xiàn)水平方向的振動(dòng)，振幅大小不確定，振動(dòng)狀況有加重趨勢(shì)，逐步波及到臨近樓面，同時(shí)水泥粉磨系統(tǒng)產(chǎn)量下降至約210 t/h，電耗約30 kWh/t。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的問(wèn)題，2019年底我們前往現(xiàn)場(chǎng)，與業(yè)主一同分析出現(xiàn)問(wèn)題的原因，提出改進(jìn)思路，通過(guò)春節(jié)期間業(yè)主方對(duì)水泥粉磨系統(tǒng)相關(guān)修復(fù)整改，目前系統(tǒng)振動(dòng)已經(jīng)消除，產(chǎn)量和水泥成品質(zhì)量、系統(tǒng)電耗都接近投產(chǎn)初期的水平。
2 粉磨系統(tǒng)流程
該粉磨系統(tǒng)為雙分離部分終粉磨，輥壓機(jī)和水泥磨共用一套選粉系統(tǒng)，見(jiàn)圖1。
3 現(xiàn)場(chǎng)狀況
2019年年底現(xiàn)場(chǎng)狀況如下：
（1）輥壓機(jī)系統(tǒng)2014年運(yùn)行初期P·O 42.5水泥產(chǎn)量約265 t/h，電耗約27.5 kWh/t，2019年底產(chǎn)量約210 t/h，電耗約30 kWh/t，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行過(guò)兩次堆焊，每次堆焊后粉磨系統(tǒng)的穩(wěn)定性和產(chǎn)能、電耗等技術(shù)指標(biāo)都有所退步。
圖1 粉磨系統(tǒng)工藝流程
（2）振動(dòng)主要出現(xiàn)在輥壓機(jī)小倉(cāng)所在的10.000 m樓面和相鄰沒(méi)有任何荷載的13.000 m平面，兩個(gè)樓面上下方向（垂直地面）振動(dòng)為主，水平兩種方向振動(dòng)均有，沿著小倉(cāng)檢修軌道方向較為明顯，垂直小倉(cāng)檢修軌道的振動(dòng)幅度較小，各方向的振幅、頻率不一致，有高有低，沒(méi)有明顯規(guī)律，目前輥壓機(jī)小倉(cāng)上方入料溜子目測(cè)不存在振動(dòng)的現(xiàn)象，以前輥壓機(jī)加壓高時(shí)會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象，現(xiàn)在加壓無(wú)振動(dòng)，遠(yuǎn)離輥壓機(jī)小倉(cāng)的兩臺(tái)斗式提升機(jī)頭部現(xiàn)場(chǎng)感覺(jué)振動(dòng)較明顯。
（3）本現(xiàn)場(chǎng)輥壓機(jī)小倉(cāng)為2?800 mm×2?200 mm長(zhǎng)方形倉(cāng)（直段高度1?900 mm，灰斗高度3?400 mm），入料口為1?600 mm×550 mm長(zhǎng)方形。水泥粉磨系統(tǒng)投運(yùn)后并不振動(dòng)，2017年2月第2次堆焊后開(kāi)始出現(xiàn)振動(dòng)，并且振幅越來(lái)越大。后續(xù)業(yè)主自行將入料口改為550 mm×550 mm正方形，同時(shí)在小倉(cāng)內(nèi)部加設(shè)了1 m×1 m的布料板，但現(xiàn)場(chǎng)振動(dòng)依舊明顯。輥壓機(jī)小倉(cāng)下的小車第二次堆焊后沒(méi)有恢復(fù)原有限位裝置，伴隨振動(dòng)，小倉(cāng)產(chǎn)生了沿軌道方向的偏移，同時(shí)輥壓機(jī)小倉(cāng)上方入料溜子的軟連接已經(jīng)產(chǎn)生水平偏心，輥壓機(jī)小倉(cāng)下方溜子軟連接四周高度不一樣。
（4）因系統(tǒng)產(chǎn)能降低，現(xiàn)場(chǎng)提高輥壓機(jī)的磨輥操作壓力至9.0~10.0 MPa（電流43~49 A）。現(xiàn)場(chǎng)為減輕倉(cāng)體振動(dòng)，操作上采用高料位，目前系統(tǒng)產(chǎn)量低，輥縫大，輥壓機(jī)邊緣漏料嚴(yán)重。生產(chǎn)中為實(shí)現(xiàn)更多的物料進(jìn)入磨內(nèi)，解決磨空的問(wèn)題，將選粉機(jī)轉(zhuǎn)速提高到25~26 Hz，調(diào)整后水泥成品比表面積達(dá)380 m2/kg以上，80 μm篩篩余1.2％~1.5％。
（5）業(yè)主在修補(bǔ)輥壓機(jī)斗式提升機(jī)進(jìn)V型選粉機(jī)溜子時(shí)，考慮溜子局部磨損嚴(yán)重，對(duì)階梯上方斜段部分進(jìn)行了改造，在此段溜子的底部墊高了150 mm，后續(xù)循環(huán)斗式提升機(jī)的運(yùn)行狀況出現(xiàn)惡化。
（6）現(xiàn)場(chǎng)反饋輥壓機(jī)和V型選粉機(jī)的斗式提升機(jī)出料口均有返料現(xiàn)象，生產(chǎn)P·O42.5水泥時(shí)輥壓機(jī)循環(huán)斗式提升機(jī)回料多，經(jīng)過(guò)擠壓的物料總是在輥壓機(jī)系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，進(jìn)入選粉機(jī)和水泥磨系統(tǒng)的物料偏少。伴隨輥壓機(jī)運(yùn)行工況的惡化日益明顯，地坑里兩臺(tái)循環(huán)斗式提升機(jī)相繼出現(xiàn)冒灰現(xiàn)象。現(xiàn)場(chǎng)自行從兩臺(tái)斗式提升機(jī)尾部加設(shè)收塵風(fēng)管至V型選粉機(jī)的灰斗，同時(shí)把V型選粉機(jī)的入口負(fù)壓提到1?600~1?800 Pa，初步解決了地坑里循環(huán)斗式提升機(jī)尾部冒灰問(wèn)題。
（7）溫度檢測(cè)：料倉(cāng)四周和溜子兩側(cè)溫度均不一致，相差約10 ℃，由此判斷倉(cāng)內(nèi)物料存在一定的偏料現(xiàn)象。
（8）輥壓機(jī)小倉(cāng)和輥壓機(jī)上的收塵風(fēng)管都已經(jīng)堵死較長(zhǎng)時(shí)間。
4 系統(tǒng)運(yùn)行及振動(dòng)原因分析
4.1 小倉(cāng)方面
（1）本工程輥壓機(jī)小倉(cāng)為方倉(cāng)，入料口為長(zhǎng)方形，這些狀況對(duì)于小倉(cāng)內(nèi)料面穩(wěn)定有一定的不利影響，雖然后續(xù)現(xiàn)場(chǎng)改造為正方形，但現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)料倉(cāng)灰斗各邊溫度不一致，說(shuō)明小倉(cāng)內(nèi)仍有偏料現(xiàn)象，輥壓機(jī)上方2?080 mm長(zhǎng)的料柱內(nèi)物料粒度可能存在不均衡現(xiàn)象。
（2）小倉(cāng)檢修小車沒(méi)有限位，同時(shí)上下軟連接均出現(xiàn)偏心和擠壓變形的狀況，也進(jìn)一步導(dǎo)致輥壓機(jī)料柱不穩(wěn)定，導(dǎo)致輥壓機(jī)和小倉(cāng)間的振動(dòng)相互傳遞的可能。
（3）中間小倉(cāng)灰斗很長(zhǎng)，小倉(cāng)與輥壓機(jī)之間有效溜子距離較短，原有系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)生產(chǎn)狀況較好，當(dāng)生產(chǎn)狀況出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，現(xiàn)有料柱長(zhǎng)度對(duì)形成穩(wěn)定、密實(shí)、飽滿的料柱能力偏差，物料對(duì)輥?zhàn)涌赡墚a(chǎn)生沖擊力。
4.2 輥壓機(jī)方面
（1）輥壓機(jī)小倉(cāng)的振動(dòng)與眾多因素有關(guān)，本工程中輥壓機(jī)2017年2月堆焊后生產(chǎn)狀況出現(xiàn)波動(dòng)，因此認(rèn)為當(dāng)時(shí)堆焊復(fù)原狀況較原裝有一定的差異，同時(shí)近3年的時(shí)間未進(jìn)行堆焊修復(fù)，磨輥磨損嚴(yán)重，現(xiàn)場(chǎng)也反映輥壓機(jī)的側(cè)擋板（或邊護(hù)板）間隙較大，導(dǎo)致物料在輥壓機(jī)內(nèi)漏料短路，輥壓機(jī)系統(tǒng)循環(huán)負(fù)荷加大、料層厚度不一樣等現(xiàn)象。
（2）輥壓機(jī)因?yàn)楦鞣N原因?qū)е伦龉顩r偏差，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)加大壓力的方式，過(guò)高的壓力可能帶來(lái)系統(tǒng)振動(dòng)和能耗增加。
（3）V型選粉機(jī)運(yùn)行狀況不良，導(dǎo)致輥壓機(jī)循環(huán)負(fù)荷較高，輥壓機(jī)內(nèi)粉料偏多，對(duì)料餅形成不利，產(chǎn)生振動(dòng)的可能。
（4）輥壓機(jī)進(jìn)料口閥門為單側(cè)手動(dòng)控制模式，對(duì)料流控制的及時(shí)和可控性產(chǎn)生不利影響，輥壓機(jī)下料不穩(wěn)定，或者斷料，或者沖料，產(chǎn)生振動(dòng)的可能。
4.3 操作方面
（1）V型選粉機(jī)內(nèi)壓差400 Pa，各閥門的開(kāi)度及兩臺(tái)循環(huán)斗式提升機(jī)的電流偏高、水泥磨電流偏高均說(shuō)明輥壓機(jī)循環(huán)負(fù)荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值，充分說(shuō)明V型選粉機(jī)的運(yùn)行工況較差，V型選粉機(jī)的初級(jí)分選沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。
（2）中控操作沒(méi)有使用循環(huán)風(fēng)，熟料溫度相對(duì)較高，中控顯示選粉機(jī)入口風(fēng)溫偏高。為確保選粉機(jī)軸承不會(huì)出現(xiàn)報(bào)警，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)為確保地坑不冒灰，中控畫(huà)面顯示冷風(fēng)閥開(kāi)度50%~60%，分析選粉機(jī)是處于高轉(zhuǎn)速低風(fēng)量的運(yùn)行狀態(tài)，無(wú)法將細(xì)料及時(shí)分選出系統(tǒng)。
（3）由于輥壓機(jī)的循環(huán)負(fù)荷偏高，水泥磨內(nèi)物料偏少，磨機(jī)電流較高，水泥細(xì)度波動(dòng)較大，出磨水泥溫度117~122 ℃。
5 改進(jìn)措施
（1）請(qǐng)輥壓機(jī)供貨商來(lái)檢測(cè)輥壓機(jī)磨輥的磨損情況，通過(guò)專業(yè)修護(hù)保障輥壓機(jī)的邊縫和輥面狀況良好。
（2）將輥壓機(jī)入料口單側(cè)手動(dòng)控制方式改為雙向電動(dòng)控制模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)入輥壓機(jī)物料的有效調(diào)節(jié)。
（3）檢測(cè)V型選粉機(jī)內(nèi)部揚(yáng)料板的磨損狀況，同時(shí)取消斗式提升機(jī)尾部至V型選粉機(jī)灰斗的風(fēng)管，確保V型選粉機(jī)內(nèi)的氣料交換狀況良好，提高V型選粉機(jī)的選粉效率。
（4）請(qǐng)循環(huán)斗式提升機(jī)廠來(lái)對(duì)兩臺(tái)斗式提升機(jī)尾部及軸承出冒灰現(xiàn)象進(jìn)行診斷修復(fù)，同時(shí)取消斗式提升機(jī)尾部至V型選粉機(jī)灰斗的風(fēng)管，避免V型選粉機(jī)內(nèi)物料順著該風(fēng)管進(jìn)入斗式提升機(jī)，解決循環(huán)斗式提升機(jī)尾部冒灰和斗式提升機(jī)底部積料導(dǎo)致的頭部振動(dòng)偏大的問(wèn)題。
（5）更換輥壓機(jī)小倉(cāng)為圓倉(cāng)，倉(cāng)容可保持不變。修改上下的軟連接，并且軟鏈接的接口確保有一定的緩沖空間，避免振動(dòng)傳遞；通過(guò)調(diào)整灰斗的角度，增加灰斗底部的有效料柱高度。
（6）輥壓機(jī)小倉(cāng)自帶的小車增加限位裝置，避免運(yùn)行中小倉(cāng)產(chǎn)生偏移，同時(shí)疏通輥壓機(jī)和輥壓機(jī)小倉(cāng)上的收塵風(fēng)管。
（7）在V型選粉機(jī)入口新增加冷風(fēng)閥，操作上加大循環(huán)風(fēng)機(jī)至V型選粉機(jī)的閥門開(kāi)度，降低V型選粉機(jī)入口負(fù)壓，加大V型選粉機(jī)和組合選粉機(jī)的通過(guò)風(fēng)量，通過(guò)控制混合風(fēng)溫的方式保障選粉機(jī)運(yùn)行工況。
（8）生產(chǎn)中調(diào)整輥壓機(jī)磨輥壓力至合理的范圍。
（9）通過(guò)以上調(diào)整，通過(guò)觀察兩臺(tái)循環(huán)斗式提升機(jī)的電流和磨機(jī)的電流來(lái)了解輥壓機(jī)系統(tǒng)的循環(huán)負(fù)荷變化情況。
6 改造效果
利用春節(jié)期間對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的修復(fù)和改造，改造效果明顯，具體見(jiàn)表1。
表1 改造效果對(duì)比
7 結(jié)束語(yǔ)
輥壓機(jī)粉磨系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)的原因與多種因素有關(guān)，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)各具特點(diǎn)，需要結(jié)合振動(dòng)產(chǎn)生的位置、幅度、頻率、周期及現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)管理多種因素進(jìn)行綜合分析，在業(yè)主對(duì)生產(chǎn)管理精細(xì)化和安全生產(chǎn)日益重視的今天，通過(guò)工藝手段，與廣大水泥生產(chǎn)商共同努力，找出生產(chǎn)中存在的問(wèn)題，解決問(wèn)題、消除隱患，讓工藝設(shè)計(jì)理念融入到生產(chǎn)中，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的完美結(jié)合。
摘自《水泥》
