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，其物料適應性強、操作靈活方便、系統(tǒng)電耗低、占地面積小、設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)相關修復整改，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、電耗等技術指標都有所退步。
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(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，也進一步導致輥壓機料柱不穩(wěn)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(tǒng)穩(wěn)定時生產(chǎn)狀況較好，當生產(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，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(xiàn)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(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，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(xiàn)報警，同時現(xiàn)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(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，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(nèi)物料順著該風管進入斗式提升機，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管。
（7）在V型選粉機入口新增加冷風閥，操作上加大循環(huán)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(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(tǒng)產(chǎn)生振動的原因與多種因素有關，每個現(xiàn)場各具特點，需要結合振動產(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，讓工藝設計理念融入到生產(chǎn)中，最終實現(xiàn)設計與生產(chǎn)的完美結合。
摘自《水泥》
