張振國,王卡卡,黎富強

(云南馳宏鋅鍺股份有限公司,云南 會澤 654200)

0 引言

球磨機是利用鋼球作為介質(zhì)對礦物或大型物料進行破碎或研磨的大型機械,廣泛用于選礦、建材、冶金、化工等行業(yè),球磨機主要分為干式球磨機和濕式球磨機兩種[1]。云南馳宏鋅鍺股份有限公司會澤冶煉分公司鋅焙燒系統(tǒng)所用球磨機為干式球磨機,主要用于將鋅焙砂礦進行研磨,是鋅焙燒系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備。

本文介紹了干式球磨機監(jiān)控系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)存在的問題,通過對球磨機監(jiān)控系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)的優(yōu)化改造,解決了球磨機長期以來存在的反復(fù)性自動停機和軸瓦易磨損問題,并實現(xiàn)在DCS 系統(tǒng)進行監(jiān)控,提升設(shè)備運行的安全穩(wěn)定性,減少設(shè)備非計劃性停機,保障沸騰焙燒系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

1 球磨機主要配置和技術(shù)參數(shù)

云南馳宏鋅鍺股份有限公司會澤冶煉分公司6萬t/a 粗鉛、10 萬t/a 電鋅冶煉廠及冶煉渣綜合處理系統(tǒng)2013 年11 月建成投產(chǎn),球磨機主要工藝參數(shù)如下:

球磨機型號:Φ2.1 ×3.0 m

給砂粒度:＜20 mm

排砂粒度:-200 占80%,-80 占100%

筒體轉(zhuǎn)速:23.8 r/min

最大裝球量:17 t

生產(chǎn)能力:20～25 t/h

主電機型號:YR5001-8 280 kW 10 kV 745 r/min

主減速機型號:ZDY400-4.5-Ⅱ

主軸承潤滑站型號:XYZ-25

球磨機共2 臺,1 用1 備,是會澤冶煉分公司鋅焙燒沸騰系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備,主要由主電機、傳動部裝置、進料部裝置、出料部裝置、主軸承部裝置、回轉(zhuǎn)部裝置(筒體部、進料螺旋及出料螺旋)、基礎(chǔ)部裝置、稀油潤滑站、控制系統(tǒng)組成(如圖1 所示)。球磨機控制系統(tǒng)采用S7-300PLC 系統(tǒng),控制球磨機的啟停、調(diào)節(jié)和保護。球磨機前后軸瓦潤滑采用稀油站強制循環(huán)潤滑方式,稀油站配置2 臺油泵,1 用1備,由球磨機PLC 控制。

圖1 球磨機結(jié)構(gòu)示意圖

2 球磨機運行使用中存在的問題及原因分析

2.1 球磨機監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題及原因分析

2.1.1 監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題

球磨機在日常運行過程中,每月3～4 次出現(xiàn)不明原因停機故障,在控制柜界面和DCS 運行監(jiān)控界面都沒有明確故障指示(見圖2),僅控制柜上綜合故障報警燈亮。因此,對球磨機智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實施勢在必行[2]。

圖2 球磨機控制柜

2.1.2 監(jiān)控系統(tǒng)異常的原因分析

(1)導(dǎo)出PLC 控制程序,查找球磨機啟動和停機條件

啟動條件:從圖3 球磨機啟動程序可知,可選擇從就地控制箱按鈕啟動,或者選擇從遠程啟動。目前的操作方式僅從就地控制箱啟動,啟動條件:A.選擇到就地控制箱,B.本柜停止未按下,C.就地控制箱停止未按下,D.無綜合故障停機,E.球磨機準備好。

圖3 球磨機啟動程序

停止條件:從圖4 球磨機停止程序可知,停止條件:A.觸發(fā)綜合故障停機,B.球磨機未備妥,C.按下停止按鈕。從圖5 球磨機可觸發(fā)綜合故障停機程序可知,可觸發(fā)綜合故障停機的情況:A.高壓柜故障,B.油壓故障,C.電機前軸溫度高高報,D.電機后軸承溫度高高報,E.電機繞組A 相溫度1 高高報,F.電機繞組A 相溫度2 高高報,G.電機繞組B 相溫度1 高高報,H.電機繞組B 相溫度2 高高報,I.電機繞組C 相溫度1 高高報,J.電機繞組C 相溫度2 高高報,K.磨機前軸溫度高高報,L.磨機后軸溫度高高報。

圖4 球磨機停止程序

圖5 球磨機可觸發(fā)綜合故障停機程序

(2)球磨機實際運行參數(shù)

A.磨機前軸溫度高高報65 ℃,高報55 ℃

B.磨機后軸溫度高高報65 ℃,高報55 ℃

C.電機前軸溫度高高報75 ℃,高報70 ℃

D.電機后軸溫度高高報75 ℃,高報70 ℃

E.電機繞組A 相溫度1 高高報65 ℃,高報70 ℃

F.電機繞組A 相溫度2 高高報65 ℃,高報70 ℃

G.電機繞組B 相溫度1 高高報65 ℃,高報70 ℃

H.電機繞組B 相溫度2 高高報65 ℃,高報70 ℃

I.電機繞組C 相溫度1 高高報65 ℃,高報70 ℃

J.電機繞組C 相溫度2 高高報65 ℃,高報70 ℃

(3)原因分析

①球磨機電機繞組運行參數(shù)設(shè)置不合理

電機型號:YR5001-8,絕緣等:F,功率:280 kW。高報設(shè)置為70 ℃,高高報65 ℃,高高報比高報低,且F 級絕緣電機繞組溫度報警值設(shè)置偏低。

②在球磨機參數(shù)顯示界面上沒有具體的報警顯示,操作人員不能直觀判斷停機原因,導(dǎo)致停機時不能及時判斷故障。

2.2 球磨機潤滑系統(tǒng)存在的問題及原因分析

(1)長期以來,球磨機供油溫度偏高,以至軸瓦溫度較高(一般在65 ℃以上),導(dǎo)致軸瓦、軸徑磨損加速,壽命大幅降低。說明油冷卻系統(tǒng)設(shè)計存在問題,需要檢查油路、水路,保證其潤滑和冷卻[3]。

(2)球磨機前后軸瓦每年均出現(xiàn)過軸瓦磨損現(xiàn)象,原因之一油路不暢,導(dǎo)致潤滑油量不足,潤滑效果不佳,冷卻不及時[3]。

(3)球磨機前后軸瓦潤滑供油量,由操作人員通過觀察孔觀察油量大小來控制手動閥門進行調(diào)節(jié),由于觀察角度及日常觀察不方便原因,造成潤滑不足而出現(xiàn)軸瓦加速磨損,存在輸油管路原設(shè)計的重大缺陷-缺少油流監(jiān)測點[4-5]。

(4)潤滑油噴淋裝置對軸瓦噴淋效果不良,潤滑油噴淋大小不一,軸瓦表面潤滑不均勻,且潤滑油飛濺至軸瓦兩側(cè)后從密封處漏出,造成潤滑油損失,物料被油污染,現(xiàn)場環(huán)境污染嚴重。

3 球磨機改進及應(yīng)用

3.1 球磨機監(jiān)控系統(tǒng)改進及應(yīng)用

球磨機監(jiān)控系統(tǒng)改進及應(yīng)用如圖6 和圖7 所示,具體情況如下:

圖6 球磨機DCS 監(jiān)控系統(tǒng)改進前示意圖

圖7 球磨機DCS 監(jiān)控系統(tǒng)改進后示意圖

(1)修改電機繞組溫度高報值和高高報值,修改高報值90 ℃,高高報130 ℃。

(2)增加球磨機至DCS 通訊的顯示點,將每個停機連鎖條件引至DCS 進行顯示,并做歷史數(shù)據(jù)存儲,故障停機時可追溯停機原因,快速查找故障點。

(3)重新安裝油站出口油壓變送器,并設(shè)置停機連鎖值,將油壓值引DCS 進行顯示。

(4)電動機運行電流引入DCS 進行顯示,并做歷史數(shù)據(jù)存儲,同時根據(jù)電動機額定電流值,通過編寫程序,設(shè)置電流報警值,方便操作人員直觀判斷設(shè)備運行負荷狀態(tài)。

改造后,球磨機高壓電動機運行負荷進行有效監(jiān)控,避免設(shè)備負荷過大忽然停機事故,保障設(shè)備穩(wěn)定、長周期運行,有利于生產(chǎn)組織、工藝穩(wěn)定控制。

3.2 球磨機潤滑系統(tǒng)改進及應(yīng)用

3.2.1 球磨機稀油站油冷卻器系統(tǒng)改進及應(yīng)用

球磨機稀油站油冷卻器系統(tǒng)改進及應(yīng)用,具體情況如下:

(1)如圖8、圖9 所示,在球磨機稀油站上并聯(lián)安裝一套油冷卻器,每套油冷卻器的供回水、進出油管安裝閥門進行單獨控制,通過調(diào)節(jié)冷卻水流量可控制所需油溫,避免原換熱面積不足造成冷卻效果達不到目的。

圖9 改造后油冷卻器系統(tǒng)

圖8 改造前油冷卻器系統(tǒng)

改造前,軸瓦溫度偏高(一般在65 ℃以上),導(dǎo)致軸瓦、軸徑磨損加速,壽命大幅降低;改造后,軸瓦溫度可控制在正常運行范圍中(50 ℃以下),延長使用壽命。同時,可實現(xiàn)在單臺油冷卻器出現(xiàn)故障時,設(shè)備不停機處理。在夏天氣溫較高時,可同時運行兩套油冷卻器,避免油溫過高對設(shè)備的影響。

(2)其他優(yōu)化改進內(nèi)容

一是在稀油站冷卻水供水主管上安裝Y 型號過濾器;二是稀油站內(nèi)安裝凈油板。

優(yōu)化改進后達到的效果:一是通過Y 型號過濾器過濾鐵銹和污泥雜質(zhì),避免油冷卻器水側(cè)容易結(jié)垢降低油冷卻器冷卻效果。二是定期取出凈油板清理潤滑油中磁性雜質(zhì),延長潤滑油使用壽命。

3.2.2 球磨機軸瓦噴淋裝置改進及應(yīng)用

將原球磨機進出端中空軸軸瓦的直噴型噴淋裝置改為花灑型噴淋裝置(如圖11 所示)。根據(jù)球磨機進出端中空軸軸瓦寬度和潤滑、冷卻實際要求,利用花灑沐浴工作原理,將原直噴型噴淋裝置改為花灑型噴淋裝置,使?jié)櫥蛧娏芫徛?、均?軸瓦潤滑、冷卻達到最佳狀態(tài)。制作特點如下:(1)噴淋裝置空腔內(nèi)填充緩沖用的瓷環(huán);(2)噴淋裝置面板大小根據(jù)軸瓦寬度而制作;(3)噴淋裝置面板中心Φ100為無孔;(4)噴淋裝置面板孔徑為Φ4 均勻分布;(5)潤滑所需流量通過進油管道門控制;(6)潤滑壓力通過溢流閥門控制。

圖11 改造后潤滑油噴淋效果

改造后,潤滑油噴淋緩慢、均勻,軸瓦潤滑、冷卻達到最佳狀態(tài),延長密封件使用壽命,減少潤滑油損耗。

3.2.3 球磨機軸瓦供油油量監(jiān)控優(yōu)化

在球磨機前后軸瓦供油管上加裝流量計,并將流量信號引入DCS 進行監(jiān)控及報警(如圖7 所示)。日常根據(jù)球磨機進出端中空軸軸瓦潤滑油量、冷卻實際需要,通過帶流量表及遠程輸出的流量計,可直觀地觀察供油量及遠程監(jiān)管。

圖10 改造前潤滑油噴淋效果

改造特點為前后軸瓦供油管各安裝一只流量計:(1)此流量計帶流量指針表盤及遠程輸出功能;(2)可通過現(xiàn)場和遠程觀察供油量;(3)可根據(jù)實際溫度及需油量,觀察流量表,通過流量計前閥門調(diào)節(jié)所需流量;(4)控制簡單,實際前后軸瓦均勻、定量進行供油潤滑、冷卻。

4 結(jié)束語

優(yōu)化改進完成后,提升了球磨機運行的穩(wěn)定性,解決了以往存在的問題。

(1)監(jiān)控系統(tǒng)保護精確、可靠性強,達到遠程監(jiān)控球磨機運行狀態(tài),實現(xiàn)故障停機時可追溯停機原因,快速查找故障點。通過歷史檢測數(shù)據(jù),判斷設(shè)備運行缺陷,更好發(fā)揮預(yù)知維修作用。

(2)潤滑系統(tǒng)優(yōu)化改進后,實現(xiàn)設(shè)備不停機處理單臺油冷卻器故障和日常清洗維護,避免夏天氣溫高后造成油溫過高對設(shè)備的影響;通過Y 型號過濾器過濾鐵銹和污泥雜質(zhì),避免油冷卻器水側(cè)容易結(jié)垢降低油冷卻器冷卻效果;定期取出凈油板清理潤滑油中磁性雜質(zhì),延長潤滑油使用壽命;將原直噴型噴淋裝置改為花灑型噴淋裝置,使?jié)櫥蛧娏芫徛?、均?軸瓦潤滑、冷卻達到最佳狀態(tài)。