立磨料层厚度及磨辊、磨盘磨损量的在线检测设计及应用

立磨料层厚度及磨辊、磨盘磨损量的在线检测设计及应用

许润辉

(上海云统创申智能科技有限公司上海200000)

关键词：立磨料层厚度磨损量极限限位装置在线检测

立式磨粉机作为制粉系统的主要设备，具有系统简单、技术先进、可靠性高、生产效率高、功耗低、故障率低等优点，现阶段被广泛应用于电力、冶金、化工、非金属等行业。立式磨粉机在节能降耗方面所产生的综合效益越来越被使用厂家认可，在现代工业生产中所发挥作用越来越明显。但使用过程中磨盘上料层厚度及磨辊、磨盘磨损量的在线检测，一直是使用厂家和设计者的一个难题。

我公司是提供智能破碎、智能制粉成套生产线服务的高新技术企业，主导产品中包括CIMS800～3400系列立式磨粉机，此系列设备生产效率的高低与磨盘内存料厚度有直接关系，磨盘内没有存料或者存料少一方面会导致生产效率低，另一方面增加了磨盘与磨辊之间磨耗，使得设备损耗快，所以用户在立式磨粉机使用过程中经常会提出下面两个问题：

1、用什么办法能让我们随时都知道磨机内磨盘上的料层厚度？

2、磨机在运行后期由于磨盘、磨辊的磨损出现了产能下降，磨损到什么程度就该堆焊磨盘或磨辊，它们的磨损量极限到底是多少？有没有一个好的措施，能让用户在不停磨的情况下，直接知道磨盘、磨辊的磨损量是多少？

经过在生产现场的实地改造，这些问题得到了很好的解决，下面我就以φ2.2立磨为例，将改造方案介绍给读者，与同仁共勉。

首先我介绍一下立磨的工作原理及结构简介：

CLMS型立式磨机作为一种新型节能粉磨设备，其工作原理是：

电动机驱动减速机带动磨盘转动，需粉磨的物料由锁风喂料设备送入旋转的磨盘中心，在离心力作用下，物料向磨盘周边移动，进入粉磨辊道。在磨辊压力的作用下，物料受到挤压、研磨和剪切作用而被粉碎。同时，热风从围绕磨盘的风环高速均匀向上喷出，粉磨后的物料被风环处的高速气流吹起，一方面把粒度较粗的物料吹回磨盘重新粉磨，另一方面对悬浮物料进行烘干，细粉则由热风带入分离器进行分级，合格的细粉随同气流出磨，由收尘设备收集下来即为产品，不合格的粗粉在分离器叶片作用下重新落至磨盘，与新喂入的物料一起重新粉磨，如此循环，完成粉磨作业全过程。

如下图示：物料在离心力作用下，向磨盘周边移动，进入磨辊与磨盘组成的通道，形成料层，料层厚度为△C。磨辊装置与传动臂的刚性连接，磨辊根据物料厚度的变化，通过轴可绕固定点（轴承中心）O点作微摆动。当料层厚度为△C增大时，θ角变大。立磨在运行的过程中，研磨过程是上、下壳体组成的封闭空间里完成的，料层厚度△C的变化是看不出来的，只看见传动臂在有规律地不停的振动，通过下图可以发现，料层厚度△C的变化其实就是M点的上下变动，也就是说可以通过M点位移变化，来确定料层的厚度△C数值。M点的轨迹是以O为圆心半径的圆。因为磨辊与传动臂的刚性连接，我们可以在传动臂上找到一个K点,与M点位移相同。通过测量K点的位移变化，从而测量出研磨的料层厚度。

在云南诚乾公司φ2.2立磨现场，我们在传动臂上安装了一套翻辊极限限位装置。在机架的内侧的合适位置上安装了行程开关，限位开关的控制信号与加载油站的电控相连锁，实现了立磨翻辊上、下极限限位功能，同时，在限位挡块上安装有指针，指针的移动通过旁边的刻度标尺，就能直接读出料层的厚度。并且通过对0刻度的特殊预设，就能够直接读出磨盘和磨辊的磨损量。

如下图示：翻辊极限限位装置由限位架、限位挡块、上行程开关、下行程开关、行程开关架及刻度尺组成。限位架现场焊接在传动臂上，与限位挡块组装在一起。磨辊作上抬辊或下落辊时，限位挡块就随着传动臂作左右摆动。根据计算，我们选择在上图K点位置焊接限位架，并通过对限位架按计算好的角度调整，使限位挡块左右移动的位移与磨辊抬、落辊的位移一致。上行程开关、下行程开关通过行程开关架定好安装在固定的机架上。行程开关的型号为YBLX-ME/8108（微型滚轮摇臂式微动触碰限位器）。触点动作后的电流信号与立磨加载油站的电控柜相连，从而实现了立磨磨辊上、下抬落辊的限位功能。在限位挡块端头指针处安装上刻度尺，这样磨辊离开磨盘的尺寸就可通过指针与刻度尺直接反应出来。

下面重点介绍如何通过本装置实现立磨磨辊上、下限位的精准定位，即上、下限位开关安装位置的调试确定。

首先，将磨辊在不加压的情况下自然落辊，让磨辊利用自重落在磨盘上，观察限位挡块所处的位置，并在限位挡块端头指针处的固定架上划线做标记。由于新安装的磨机磨盘衬板有一定的不平整度，将磨盘转动位置，沿120度角不同的三个位置落辊，并做标记，取三个标记的中间位置为有效标记，确定为刻度尺的零点。沿指针轨迹方向订上刻度尺，刻度尺的零点与标记线对齐。

其次，下限位行程开关位置的确定。众所周知，为了避免磨辊与磨盘之间直接接触，从而不产生干磨，磨辊与磨盘之间的间隙为15～20mm。我们把下限位设定为磨盘与磨辊的间隙为20mm。将磨抬起，转动磨机，向下落辊，把下限位行程开关安装在使限位挡块与行程开关触发时，限位挡块指针正好停在刻度值在20mm处。这样每次落辊时，限位挡块向右移动，在限位挡块指针到数值是20处正好触发下限位行程开关动作，通过油站的电控，实现落辊时的自动停辊。为了验算落辊时停辊位置是否准确，工人进磨用塞尺对磨盘与磨辊间的间隙进行测量，间隙正好是约20mm。

用相同的方法，我们对上限位行程开关位置进行了确定。考虑到立磨在正常运行时料层厚度在50-80mm之间。磨辊的抬辊高度L设定为120mm，把上限位行程开关安装在限位挡块指针到数值是120时，正好能让限位挡块触发上限位行程开关动作的位置。磨机正常抬辊时，磨辊上行，限位挡块随着传动臂向左移动，当限位挡块指针到数值是120处，正好让触发上限位行程开关动作，通过联锁的油站电控，实现抬辊时的自动停辊。通过进磨对磨盘与磨辊间的间隙进行测量，向上抬辊过程中，磨辊离开磨盘衬板高度约120mm时停磨辊。

按照上述方法，我们对剩下的二个磨辊的翻辊极限限位装置进行了安装与调试。实现了三个磨辊的同步落、抬辊的精准极限限位。向下落辊时，在磨辊与磨盘间隙约为20mm时，下限位行程开关动作，信号通过联锁的油站电控让磨辊卸荷停辊。此时限位挡块指针指到到刻度尺数值为20；当磨辊需要向向上抬辊时，在磨辊抬高到与磨盘间隙约为120mm时，上限位行程开关动作，磨辊卸荷停辊。此时限位挡块指针指到刻度尺的数值为120。

因为在立磨正常运行时，限位挡块指针指到刻度尺的数值就是磨辊离开磨盘间隙大小，也就是料层厚度，故我们就可以通过针指到刻度尺的数值来直接读出立磨运行时的料层厚度。实时直观地了解料层的厚度，对控制给料量、物料循环比等重要参数有利，保障立磨平稳、可靠、高效地运行。

在立磨使用初期（磨辊、磨盘没有磨损），磨辊自然落在磨盘上时（磨辊与磨盘间隙为0）,限位挡块指针正好指在刻度值在O上。若立磨使用一段时间后，磨辊、磨盘都有了一定的磨损，此时再让磨辊落在磨盘上时，限位挡块指针就不再指向刻度值在O了，而是磨辊继续下落，这样限位挡块就继续右移，限位挡块指针就指到负值了，若是指到-40，说明磨辊与磨盘的实际磨损值为40mm。这就实现了磨辊与磨盘磨损量的在线检测，为立磨磨辊与磨盘何时需要在线堆焊提供依据。

综上所述：立磨在加装了立磨翻辊极限限位装置后，有效地实现了三个功能：

1）对立磨抬辊、落辊进行了准确的上、下限位；

2）在立磨的运行过程中，随时都能直观地知道料层的厚度。保证立磨平稳、可靠、高效运行；

3）实现了磨辊与磨盘磨损量的在线检测，为立磨磨辊与磨盘何时需要在线堆焊提供依据。

该磨机已运行2年多，产量稳定在35t/h左右，比设计产量提高近20%，成品细度比表面积达350-380m2/g。本装置设计与应用，为用户带来了极大的便利，使用效果良好，取得良好的使用和经济价值。本设计已申请了专利，并在公司的立磨中全系列推广应用。