2021-01-04
水泥粉磨輥壓機系統振動分析及解決
近年來，輥壓機系統在水泥行業生料粉磨和水泥粉磨環節得到廣泛的采用，其物料適應性強、操作靈活方便、系統電耗低、占地面積小、設備維護量小等一系列優點得到水泥業主的普遍認可。伴隨輥壓機系統能力不斷加大，部分水泥企業輥壓機系統出現振動現象。在此從水泥工藝的角度出發，以某現場水泥粉磨系統輥壓機小倉產生振動及解決過程為例進行探討，以供參考。
1 項目背景
該工程2014年底投產，采用160-150輥壓機配Φ4.2 m×13 m水泥磨，系統為雙分離部分終粉磨系統。投產后系統運行穩定，生產P·O 42.5水泥產能約265 t/h，工序電耗27 kWh/t，系統沒有出現振動和其他異常情況。該系統目前運行了5年，期間進行過兩次堆焊，自2017年第二次堆焊起，粉磨系統開始出現以輥壓機小倉為中心的振動，以垂直方向為主，間歇出現水平方向的振動，振幅大小不確定，振動狀況有加重趨勢，逐步波及到臨近樓面，同時水泥粉磨系統產量下降至約210 t/h，電耗約30 kWh/t。針對現場出現的問題，2019年底我們前往現場，與業主一同分析出現問題的原因，提出改進思路，通過春節期間業主方對水泥粉磨系統相關修復整改，目前系統振動已經消除，產量和水泥成品質量、系統電耗都接近投產初期的水平。
2 粉磨系統流程
該粉磨系統為雙分離部分終粉磨，輥壓機和水泥磨共用一套選粉系統，見圖1。
3 現場狀況
2019年年底現場狀況如下：
（1）輥壓機系統2014年運行初期P·O 42.5水泥產量約265 t/h，電耗約27.5 kWh/t，2019年底產量約210 t/h，電耗約30 kWh/t，現場進行過兩次堆焊，每次堆焊后粉磨系統的穩定性和產能、電耗等技術指標都有所退步。
圖1 粉磨系統工藝流程
（2）振動主要出現在輥壓機小倉所在的10.000 m樓面和相鄰沒有任何荷載的13.000 m平面，兩個樓面上下方向（垂直地面）振動為主，水平兩種方向振動均有，沿著小倉檢修軌道方向較為明顯，垂直小倉檢修軌道的振動幅度較小，各方向的振幅、頻率不一致，有高有低，沒有明顯規律，目前輥壓機小倉上方入料溜子目測不存在振動的現象，以前輥壓機加壓高時會出現振動現象，現在加壓無振動，遠離輥壓機小倉的兩臺斗式提升機頭部現場感覺振動較明顯。
（3）本現場輥壓機小倉為2?800 mm×2?200 mm長方形倉（直段高度1?900 mm，灰斗高度3?400 mm），入料口為1?600 mm×550 mm長方形。水泥粉磨系統投運后并不振動，2017年2月第2次堆焊后開始出現振動，并且振幅越來越大。后續業主自行將入料口改為550 mm×550 mm正方形，同時在小倉內部加設了1 m×1 m的布料板，但現場振動依舊明顯。輥壓機小倉下的小車第二次堆焊后沒有恢復原有限位裝置，伴隨振動，小倉產生了沿軌道方向的偏移，同時輥壓機小倉上方入料溜子的軟連接已經產生水平偏心，輥壓機小倉下方溜子軟連接四周高度不一樣。
（4）因系統產能降低，現場提高輥壓機的磨輥操作壓力至9.0~10.0 MPa（電流43~49 A）。現場為減輕倉體振動，操作上采用高料位，目前系統產量低，輥縫大，輥壓機邊緣漏料嚴重。生產中為實現更多的物料進入磨內，解決磨空的問題，將選粉機轉速提高到25~26 Hz，調整后水泥成品比表面積達380 m2/kg以上，80 μm篩篩余1.2％~1.5％。
（5）業主在修補輥壓機斗式提升機進V型選粉機溜子時，考慮溜子局部磨損嚴重，對階梯上方斜段部分進行了改造，在此段溜子的底部墊高了150 mm，后續循環斗式提升機的運行狀況出現惡化。
（6）現場反饋輥壓機和V型選粉機的斗式提升機出料口均有返料現象，生產P·O42.5水泥時輥壓機循環斗式提升機回料多，經過擠壓的物料總是在輥壓機系統內循環，進入選粉機和水泥磨系統的物料偏少。伴隨輥壓機運行工況的惡化日益明顯，地坑里兩臺循環斗式提升機相繼出現冒灰現象。現場自行從兩臺斗式提升機尾部加設收塵風管至V型選粉機的灰斗，同時把V型選粉機的入口負壓提到1?600~1?800 Pa，初步解決了地坑里循環斗式提升機尾部冒灰問題。
（7）溫度檢測：料倉四周和溜子兩側溫度均不一致，相差約10 ℃，由此判斷倉內物料存在一定的偏料現象。
（8）輥壓機小倉和輥壓機上的收塵風管都已經堵死較長時間。
4 系統運行及振動原因分析
4.1 小倉方面
（1）本工程輥壓機小倉為方倉，入料口為長方形，這些狀況對于小倉內料面穩定有一定的不利影響，雖然后續現場改造為正方形，但現場檢測料倉灰斗各邊溫度不一致，說明小倉內仍有偏料現象，輥壓機上方2?080 mm長的料柱內物料粒度可能存在不均衡現象。
（2）小倉檢修小車沒有限位，同時上下軟連接均出現偏心和擠壓變形的狀況，也進一步導致輥壓機料柱不穩定，導致輥壓機和小倉間的振動相互傳遞的可能。
（3）中間小倉灰斗很長，小倉與輥壓機之間有效溜子距離較短，原有系統穩定時生產狀況較好，當生產狀況出現波動時，現有料柱長度對形成穩定、密實、飽滿的料柱能力偏差，物料對輥子可能產生沖擊力。
4.2 輥壓機方面
（1）輥壓機小倉的振動與眾多因素有關，本工程中輥壓機2017年2月堆焊后生產狀況出現波動，因此認為當時堆焊復原狀況較原裝有一定的差異，同時近3年的時間未進行堆焊修復，磨輥磨損嚴重，現場也反映輥壓機的側擋板（或邊護板）間隙較大，導致物料在輥壓機內漏料短路，輥壓機系統循環負荷加大、料層厚度不一樣等現象。
（2）輥壓機因為各種原因導致做功狀況偏差，現場通過加大壓力的方式，過高的壓力可能帶來系統振動和能耗增加。
（3）V型選粉機運行狀況不良，導致輥壓機循環負荷較高，輥壓機內粉料偏多，對料餅形成不利，產生振動的可能。
（4）輥壓機進料口閥門為單側手動控制模式，對料流控制的及時和可控性產生不利影響，輥壓機下料不穩定，或者斷料，或者沖料，產生振動的可能。
4.3 操作方面
（1）V型選粉機內壓差400 Pa，各閥門的開度及兩臺循環斗式提升機的電流偏高、水泥磨電流偏高均說明輥壓機循環負荷遠遠大于設計值，充分說明V型選粉機的運行工況較差，V型選粉機的初級分選沒有實現。
（2）中控操作沒有使用循環風，熟料溫度相對較高，中控顯示選粉機入口風溫偏高。為確保選粉機軸承不會出現報警，同時現場為確保地坑不冒灰，中控畫面顯示冷風閥開度50%~60%，分析選粉機是處于高轉速低風量的運行狀態，無法將細料及時分選出系統。
（3）由于輥壓機的循環負荷偏高，水泥磨內物料偏少，磨機電流較高，水泥細度波動較大，出磨水泥溫度117~122 ℃。
5 改進措施
（1）請輥壓機供貨商來檢測輥壓機磨輥的磨損情況，通過專業修護保障輥壓機的邊縫和輥面狀況良好。
（2）將輥壓機入料口單側手動控制方式改為雙向電動控制模式，實現對進入輥壓機物料的有效調節。
（3）檢測V型選粉機內部揚料板的磨損狀況，同時取消斗式提升機尾部至V型選粉機灰斗的風管，確保V型選粉機內的氣料交換狀況良好，提高V型選粉機的選粉效率。
（4）請循環斗式提升機廠來對兩臺斗式提升機尾部及軸承出冒灰現象進行診斷修復，同時取消斗式提升機尾部至V型選粉機灰斗的風管，避免V型選粉機內物料順著該風管進入斗式提升機，解決循環斗式提升機尾部冒灰和斗式提升機底部積料導致的頭部振動偏大的問題。
（5）更換輥壓機小倉為圓倉，倉容可保持不變。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，避免振動傳遞；通過調整灰斗的角度，增加灰斗底部的有效料柱高度。
（6）輥壓機小倉自帶的小車增加限位裝置，避免運行中小倉產生偏移，同時疏通輥壓機和輥壓機小倉上的收塵風管。
（7）在V型選粉機入口新增加冷風閥，操作上加大循環風機至V型選粉機的閥門開度，降低V型選粉機入口負壓，加大V型選粉機和組合選粉機的通過風量，通過控制混合風溫的方式保障選粉機運行工況。
（8）生產中調整輥壓機磨輥壓力至合理的范圍。
（9）通過以上調整，通過觀察兩臺循環斗式提升機的電流和磨機的電流來了解輥壓機系統的循環負荷變化情況。
6 改造效果
利用春節期間對系統進行相關的修復和改造，改造效果明顯，具體見表1。
表1 改造效果對比
7 結束語
輥壓機粉磨系統產生振動的原因與多種因素有關，每個現場各具特點，需要結合振動產生的位置、幅度、頻率、周期及現場生產管理多種因素進行綜合分析，在業主對生產管理精細化和安全生產日益重視的今天，通過工藝手段，與廣大水泥生產商共同努力，找出生產中存在的問題，解決問題、消除隱患，讓工藝設計理念融入到生產中，最終實現設計與生產的完美結合。
摘自《水泥》
