2021-01-04
水泥粉磨輥壓機系統(tǒng)振動分析及解決
近年來，輥壓機系統(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、操作靈活方便、系統(tǒng)電耗低、占地面積小、設(shè)備維護量小等一系列優(yōu)點得到水泥業(yè)主的普遍認可。伴隨輥壓機系統(tǒng)能力不斷加大，部分水泥企業(yè)輥壓機系統(tǒng)出現(xiàn)振動現(xiàn)象。在此從水泥工藝的角度出發(fā)，以某現(xiàn)場水泥粉磨系統(tǒng)輥壓機小倉產(chǎn)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(chǎn)，采用160-150輥壓機配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)沒有出現(xiàn)振動和其他異常情況。該系統(tǒng)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(tǒng)開始出現(xiàn)以輥壓機小倉為中心的振動，以垂直方向為主，間歇出現(xiàn)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(tǒng)產(chǎn)量下降至約210 t/h，電耗約30 kWh/t。針對現(xiàn)場出現(xiàn)的問題，2019年底我們前往現(xiàn)場，與業(yè)主一同分析出現(xiàn)問題的原因，提出改進思路，通過春節(jié)期間業(yè)主方對水泥粉磨系統(tǒng)相關(guān)修復(fù)整改，目前系統(tǒng)振動已經(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，輥壓機和水泥磨共用一套選粉系統(tǒng)，見圖1。
3 現(xiàn)場狀況
2019年年底現(xiàn)場狀況如下：
（1）輥壓機系統(tǒng)2014年運行初期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)場進行過兩次堆焊，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）振動主要出現(xiàn)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(guī)律，目前輥壓機小倉上方入料溜子目測不存在振動的現(xiàn)象，以前輥壓機加壓高時會出現(xiàn)振動現(xiàn)象，現(xiàn)在加壓無振動，遠離輥壓機小倉的兩臺斗式提升機頭部現(xiàn)場感覺振動較明顯。
（3）本現(xiàn)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(tǒng)投運后并不振動，2017年2月第2次堆焊后開始出現(xiàn)振動，并且振幅越來越大。后續(xù)業(yè)主自行將入料口改為550 mm×550 mm正方形，同時在小倉內(nèi)部加設(shè)了1 m×1 m的布料板，但現(xiàn)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(fù)原有限位裝置，伴隨振動，小倉產(chǎn)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(jīng)產(chǎn)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(tǒng)產(chǎn)能降低，現(xiàn)場提高輥壓機的磨輥操作壓力至9.0~10.0 MPa（電流43~49 A）?，F(xiàn)場為減輕倉體振動，操作上采用高料位，目前系統(tǒng)產(chǎn)量低，輥縫大，輥壓機邊緣漏料嚴重。生產(chǎn)中為實現(xiàn)更多的物料進入磨內(nèi)，解決磨空的問題，將選粉機轉(zhuǎn)速提高到25~26 Hz，調(diào)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(yè)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(xù)循環(huán)斗式提升機的運行狀況出現(xiàn)惡化。
（6）現(xiàn)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(xiàn)象，生產(chǎn)P·O42.5水泥時輥壓機循環(huán)斗式提升機回料多，經(jīng)過擠壓的物料總是在輥壓機系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，進入選粉機和水泥磨系統(tǒng)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(huán)斗式提升機相繼出現(xiàn)冒灰現(xiàn)象?，F(xiàn)場自行從兩臺斗式提升機尾部加設(shè)收塵風(fēng)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(huán)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(cè)溫度均不一致，相差約10 ℃，由此判斷倉內(nèi)物料存在一定的偏料現(xiàn)象。
（8）輥壓機小倉和輥壓機上的收塵風(fēng)管都已經(jīng)堵死較長時間。
4 系統(tǒng)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(nèi)料面穩(wěn)定有一定的不利影響，雖然后續(xù)現(xiàn)場改造為正方形，但現(xiàn)場檢測料倉灰斗各邊溫度不一致，說明小倉內(nèi)仍有偏料現(xiàn)象，輥壓機上方2?080 mm長的料柱內(nèi)物料粒度可能存在不均衡現(xiàn)象。
（2）小倉檢修小車沒有限位，同時上下軟連接均出現(xiàn)偏心和擠壓變形的狀況，也進一步導(dǎo)致輥壓機料柱不穩(wěn)定，導(dǎo)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(tǒng)穩(wěn)定時生產(chǎn)狀況較好，當(dāng)生產(chǎn)狀況出現(xiàn)波動時，現(xiàn)有料柱長度對形成穩(wěn)定、密實、飽滿的料柱能力偏差，物料對輥子可能產(chǎn)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(guān)，本工程中輥壓機2017年2月堆焊后生產(chǎn)狀況出現(xiàn)波動，因此認為當(dāng)時堆焊復(fù)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(fù)，磨輥磨損嚴重，現(xiàn)場也反映輥壓機的側(cè)擋板（或邊護板）間隙較大，導(dǎo)致物料在輥壓機內(nèi)漏料短路，輥壓機系統(tǒng)循環(huán)負荷加大、料層厚度不一樣等現(xiàn)象。
（2）輥壓機因為各種原因?qū)е伦龉顩r偏差，現(xiàn)場通過加大壓力的方式，過高的壓力可能帶來系統(tǒng)振動和能耗增加。
（3）V型選粉機運行狀況不良，導(dǎo)致輥壓機循環(huán)負荷較高，輥壓機內(nèi)粉料偏多，對料餅形成不利，產(chǎn)生振動的可能。
（4）輥壓機進料口閥門為單側(cè)手動控制模式，對料流控制的及時和可控性產(chǎn)生不利影響，輥壓機下料不穩(wěn)定，或者斷料，或者沖料，產(chǎn)生振動的可能。
4.3 操作方面
（1）V型選粉機內(nèi)壓差400 Pa，各閥門的開度及兩臺循環(huán)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(huán)負荷遠遠大于設(shè)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(xiàn)。
（2）中控操作沒有使用循環(huán)風(fēng)，熟料溫度相對較高，中控顯示選粉機入口風(fēng)溫偏高。為確保選粉機軸承不會出現(xiàn)報警，同時現(xiàn)場為確保地坑不冒灰，中控畫面顯示冷風(fēng)閥開度50%~60%，分析選粉機是處于高轉(zhuǎn)速低風(fēng)量的運行狀態(tài)，無法將細料及時分選出系統(tǒng)。
（3）由于輥壓機的循環(huán)負荷偏高，水泥磨內(nèi)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(yè)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(cè)手動控制方式改為雙向電動控制模式，實現(xiàn)對進入輥壓機物料的有效調(diào)節(jié)。
（3）檢測V型選粉機內(nèi)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(fēng)管，確保V型選粉機內(nèi)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(huán)斗式提升機廠來對兩臺斗式提升機尾部及軸承出冒灰現(xiàn)象進行診斷修復(fù)，同時取消斗式提升機尾部至V型選粉機灰斗的風(fēng)管，避免V型選粉機內(nèi)物料順著該風(fēng)管進入斗式提升機，解決循環(huán)斗式提升機尾部冒灰和斗式提升機底部積料導(dǎo)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(diào)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(chǎn)生偏移，同時疏通輥壓機和輥壓機小倉上的收塵風(fēng)管。
（7）在V型選粉機入口新增加冷風(fēng)閥，操作上加大循環(huán)風(fēng)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(fēng)量，通過控制混合風(fēng)溫的方式保障選粉機運行工況。
（8）生產(chǎn)中調(diào)整輥壓機磨輥壓力至合理的范圍。
（9）通過以上調(diào)整，通過觀察兩臺循環(huán)斗式提升機的電流和磨機的電流來了解輥壓機系統(tǒng)的循環(huán)負荷變化情況。
6 改造效果
利用春節(jié)期間對系統(tǒng)進行相關(guān)的修復(fù)和改造，改造效果明顯，具體見表1。
表1 改造效果對比
7 結(jié)束語
輥壓機粉磨系統(tǒng)產(chǎn)生振動的原因與多種因素有關(guān)，每個現(xiàn)場各具特點，需要結(jié)合振動產(chǎn)生的位置、幅度、頻率、周期及現(xiàn)場生產(chǎn)管理多種因素進行綜合分析，在業(yè)主對生產(chǎn)管理精細化和安全生產(chǎn)日益重視的今天，通過工藝手段，與廣大水泥生產(chǎn)商共同努力，找出生產(chǎn)中存在的問題，解決問題、消除隱患，讓工藝設(shè)計理念融入到生產(chǎn)中，最終實現(xiàn)設(shè)計與生產(chǎn)的完美結(jié)合。
摘自《水泥》
