選礦廠高壓輥磨機(jī)破碎系統(tǒng)的自動(dòng)控制研究

張 勇，尚 旭

(中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司 礦山事業(yè)部， 北京 100038)

選礦廠高壓輥磨機(jī)破碎系統(tǒng)的自動(dòng)控制研究

張 勇，尚 旭

(中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司 礦山事業(yè)部， 北京 100038)

本文介紹了高壓輥磨機(jī)的主要結(jié)構(gòu)和工作原理，分析了其與工藝參數(shù)相關(guān)的調(diào)節(jié)參數(shù)與調(diào)節(jié)方法，并根據(jù)高壓輥磨機(jī)典型的破碎系統(tǒng)配置，研究了高壓輥磨機(jī)本體及破碎系統(tǒng)的自動(dòng)控制方案，并提出了有關(guān)建議。

高壓輥磨機(jī)； 選礦； 自動(dòng)控制

高壓輥磨機(jī)是一種根據(jù)層壓粉碎理論研制的節(jié)能粉碎設(shè)備，自20世紀(jì)80年代在前西德海得堡水泥廠首次工業(yè)應(yīng)用于粉碎加工，其以單機(jī)占地積小、處理能力大、設(shè)備運(yùn)行作業(yè)率高、節(jié)能效果好、操作維修方便等優(yōu)點(diǎn)，在破碎磨蝕較低的水泥行業(yè)迅速推廣應(yīng)用。在金屬礦山行業(yè)，由于碎磨物料對(duì)設(shè)備的磨蝕性較水泥行業(yè)嚴(yán)重，工況條件也更為惡劣，其應(yīng)用推廣較水泥行業(yè)緩慢。隨著近年材料領(lǐng)域的進(jìn)步，高壓輥磨機(jī)輥面磨損的問(wèn)題逐漸得到解決，高壓輥磨機(jī)在金屬礦山領(lǐng)域的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，特別是近10年來(lái)，隨著國(guó)外設(shè)備在國(guó)內(nèi)鐵礦山的成功應(yīng)用及國(guó)產(chǎn)設(shè)備趨于成熟[1]，高壓輥磨機(jī)作為高效節(jié)能設(shè)備在國(guó)內(nèi)礦山的應(yīng)用有快速擴(kuò)大的趨勢(shì)。

在金屬礦山選礦領(lǐng)域，因高壓輥磨機(jī)的產(chǎn)品粒度能達(dá)到較細(xì)(小于3 mm)，通常替代常規(guī)三段一閉路破碎工藝中的細(xì)碎設(shè)備或用作常規(guī)三段破碎后的第四段超細(xì)碎設(shè)備，國(guó)外也有將高壓輥用于半自磨流程中作為頑石破碎的應(yīng)用。

1 高壓輥磨機(jī)的主要結(jié)構(gòu)與工作原理

高壓輥磨機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、減速傳動(dòng)裝置、擠壓輥、機(jī)架、液壓加壓裝置、潤(rùn)滑裝置、喂料裝置及電氣控制部件組成。擠壓輥由一個(gè)固定輥(定輥)和一個(gè)可在導(dǎo)軌上作水平運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)輥組成(動(dòng)輥)，輥面覆蓋耐磨輥套。每個(gè)輥由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)通過(guò)一個(gè)帶有萬(wàn)向軸的減速機(jī)驅(qū)動(dòng)。由液壓站驅(qū)動(dòng)的液壓缸為施壓部件，用來(lái)調(diào)節(jié)動(dòng)輥的移動(dòng)，并根據(jù)所給物料的性質(zhì)提供合適的壓力。高壓輥磨機(jī)組成結(jié)構(gòu)如圖1所示，其甘油潤(rùn)滑站圖中未示意出。

1.給料斗 2.給料調(diào)節(jié)閥 3.動(dòng)輥 4.定輥 5.機(jī)架 6.電機(jī) 7.減速機(jī) 8.液壓缸 9.液壓站圖1 高壓輥磨機(jī)結(jié)構(gòu)圖

高壓輥磨機(jī)的工作原理如圖2所示：經(jīng)過(guò)高壓輥磨機(jī)配套的壓載料斗壓實(shí)的物料，以擠滿給料方式給入高壓輥磨機(jī)的動(dòng)輥與定輥之間，其中動(dòng)輥在液壓活塞的推動(dòng)下向定輥靠攏擠壓物料，動(dòng)輥與定輥相互平行、相向旋轉(zhuǎn)，將物料嚙合帶入兩輥間的高壓擠壓區(qū)，進(jìn)行破碎。在物料通過(guò)兩輥間最小寬度之前，物料受到的壓力隨輥面間距的減小而不斷增大，在動(dòng)輥強(qiáng)大的推力擠壓下，兩個(gè)輥?zhàn)右簤毫δ軌蜻_(dá)到50～300 MPa，物料顆粒相互擠壓，逐漸密實(shí)，顆粒之間互相傳遞壓力，當(dāng)應(yīng)力強(qiáng)度達(dá)到顆粒壓碎強(qiáng)度時(shí)，顆粒即開(kāi)始粉碎。物料在經(jīng)過(guò)最小間隙b處時(shí)，壓力最大，之后壓力變小，物料排出高壓輥磨機(jī)，完成破碎過(guò)程。由于在這個(gè)過(guò)程中除了料餅表面直接同輥面接觸并受到輥面作用力外，料餅內(nèi)部顆粒相互間也受到力的作用遭到粉碎，這種粉碎稱作粒群粉碎或?qū)訅悍鬯閇2]。由于這種層壓粉碎為粒群性破碎，且易沿晶界體界面發(fā)生破碎，其效率與效果高于球磨機(jī)的隨機(jī)性與貫穿性破碎，所以高壓輥磨機(jī)用于球磨機(jī)前替代部分粗磨的工作對(duì)選礦節(jié)能與提高部分選別指標(biāo)有益。

圖2 高壓輥磨機(jī)原理圖

2 高壓輥磨機(jī)的主要調(diào)節(jié)參數(shù)與調(diào)節(jié)方法

高壓輥磨機(jī)作為破碎設(shè)備，其主要工藝參數(shù)有2個(gè)：一是破碎效果，即產(chǎn)品的粒度粗細(xì)；二是處理能力，即設(shè)備的單位通過(guò)能力。

從高壓輥磨機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理可以看出，高壓輥磨機(jī)的動(dòng)輥擠壓力是其破碎效果好壞的重要參數(shù)，通常壓力越大，其破碎效果越好。根據(jù)高壓輥磨機(jī)相關(guān)研究的結(jié)論，高壓輥磨機(jī)的粉碎效果也就是產(chǎn)品粒度取決于兩輥間距最小處附近的壓強(qiáng)峰值，在設(shè)計(jì)與實(shí)際生產(chǎn)中常用比壓力f表示：

(1)

式中f—比壓力，N/mm2；F—液壓系作用于動(dòng)輥上的總推力，N；D—輥徑，mm；L—輥?zhàn)拥膶挾?，mm。

通過(guò)研究表明，隨著動(dòng)輥壓力的提高，單位能耗會(huì)增加，粉碎物料產(chǎn)品的細(xì)度變細(xì)，但輥磨壓力存在一臨界值，當(dāng)達(dá)到臨界值時(shí)，繼續(xù)增大壓力，粉碎效果不再明顯增加，壓力的臨界值與被粉碎物料的抗破碎強(qiáng)度特性有關(guān)。另外，輥壓增加，處理能力有降低的趨勢(shì)，且過(guò)高的壓力會(huì)降低輥?zhàn)拥氖褂脡勖黐3]。因此，對(duì)于某一具體物料，比壓力的大小一般通過(guò)輥壓試驗(yàn)得出，它是一個(gè)在單位處理能力、單位能耗、產(chǎn)品粒度分布及磨損率之間尋找平衡點(diǎn)的最佳值。在具體生產(chǎn)中，高壓輥磨機(jī)產(chǎn)品粒度的控制，直接取決于其比壓力的大小，而比壓力直接由動(dòng)輥液壓缸壓強(qiáng)決定，其維系的壓強(qiáng)越大，作用在動(dòng)輥上的總推力就越大。

從高壓輥磨機(jī)的工作原理上可以發(fā)現(xiàn)，高壓輥磨機(jī)的處理能力與其輥?zhàn)拥某叽纭⑤佔(zhàn)拥霓D(zhuǎn)速及動(dòng)輥與定輥之間的寬度相關(guān)，高壓輥磨機(jī)的處理能力通常用如下公式表示[4]：

Q=3600Kb·d·L·ν·ρ

(2)

式中Q—通過(guò)量，t/h；Kb—邊界系數(shù)，一般取0.7～0.8，在小輥徑大輥寬時(shí)，取0.85～0.95；

d—輥間距，m；

L—輥寬，m；

ν—輥表速度，m/s；

ρ—料餅在壓實(shí)狀態(tài)下的容積密度，t/m3。

從公式(2)中可以看出，對(duì)于一個(gè)具體的礦山，在設(shè)備與物料確定后，輥寬L是不變的，壓餅容積密度ρ是相對(duì)穩(wěn)定的，僅有輥間距d與輥速ν是可調(diào)整的參數(shù)。因此，高壓輥磨機(jī)的處理量控制主要是對(duì)輥速與輥間距的控制。

高壓輥磨機(jī)的輥速，取決于電機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此要實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓輥磨機(jī)的輥速控制通常要求電機(jī)變頻，通過(guò)變頻器對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速。另外，研究表明，輥速對(duì)產(chǎn)品粒度影響不大，但隨輥速的提高，輥面和軸承磨損量會(huì)增加，并導(dǎo)致設(shè)備振動(dòng)加劇，將嚴(yán)重影響設(shè)備的使用壽命[3]。因此高壓輥磨機(jī)的輥速一般在一個(gè)比較合理范圍內(nèi)進(jìn)行變頻調(diào)整。

對(duì)于高壓輥磨機(jī)輥間距的調(diào)整，相對(duì)于輥速的調(diào)整要復(fù)雜些。高壓輥磨機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，物料通過(guò)定輥與動(dòng)輥之間時(shí)，在兩輥間壓力作用下被擠碎，在物料被壓輥擠壓的過(guò)程中，物料對(duì)壓輥的反作用將會(huì)使高壓輥磨機(jī)動(dòng)輥產(chǎn)生回退力，向動(dòng)輥上施壓并維持定輥與動(dòng)輥之間的間隙，輥隙穩(wěn)定是由液壓控制系統(tǒng)完成的。因此輥縫寬度取決于液壓系統(tǒng)對(duì)動(dòng)輥的作用力和被擠壓物料顆粒床對(duì)動(dòng)輥反作用力之間的動(dòng)態(tài)平衡，而且與初始間距、預(yù)緊力、液- 氣壓力系統(tǒng)的剛度特性、顆粒床料層的壓縮特性等參數(shù)有關(guān)，所以輥間距并不是一個(gè)可以直接控制的參數(shù)。

在上述影響輥間距的因素中，液壓系統(tǒng)對(duì)動(dòng)輥的作用力與被擠壓物料顆粒床是主要因素，前者取決于系統(tǒng)壓力，后者取決于給料量的多少。

當(dāng)高壓輥磨機(jī)動(dòng)輥與定輥間隙上方的喂料量充足的情況下，由于輥間隙間的物料不可能被完全壓縮，因此在一般情況下壓力的大小會(huì)造成壓縮程度上的不同，因而造成輥間隙的不同，造成通過(guò)能力的不同。雖然壓力增加會(huì)增加容積密度，但一般輥隙減小造成通過(guò)量的影響超過(guò)容積密度增加產(chǎn)生的影響。所以，在其他條件不變的情況下，壓力增加會(huì)造成輥間隙的減小與處理能力的下降。但由于壓力的變化通常會(huì)造成產(chǎn)品粒度、磨損及單位能耗的變化[5]，因此通常對(duì)處理量的調(diào)節(jié)不采用壓力作為調(diào)節(jié)參數(shù)，而是把它作業(yè)調(diào)節(jié)輥壓產(chǎn)品細(xì)度的參數(shù)。

對(duì)給料物料的調(diào)節(jié)，通常是通過(guò)調(diào)節(jié)安裝在高壓輥磨機(jī)內(nèi)的給料漏斗下料口的開(kāi)度大小來(lái)實(shí)現(xiàn)的。圖3為1種可調(diào)節(jié)給料漏斗的示意圖，它主要有3部分組成，一為漏斗主體，即不可動(dòng)部分，二為流量調(diào)節(jié)板，它位于漏斗的最下部漏斗一側(cè)，為漏斗的一部分，它能按一定斜度上下移動(dòng)。三是調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與裝置，主要由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的蝸桿機(jī)構(gòu)組成。

圖3 調(diào)節(jié)漏斗示意圖

其調(diào)節(jié)的原理為：當(dāng)需要增大給礦量時(shí)，蝸桿在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的帶動(dòng)下將流量調(diào)節(jié)板向斜上方移動(dòng)，使給料漏斗的下部開(kāi)口變大，使給入動(dòng)、定輥間的物料增多，由于之前動(dòng)輥嚙入礦量未達(dá)其最大值，因此給礦量的增加會(huì)使嚙入礦量增加，使輥間距變大，從而使單位通過(guò)量增加，增大高壓輥磨機(jī)的通過(guò)能力。反之亦然。由于給料量的增加或減少會(huì)促使輥間距的變化，而這種間距的變化會(huì)對(duì)動(dòng)輥產(chǎn)生反作用力，使動(dòng)輥液壓缸中高壓氣體的空間增大或減少，從而使作用在動(dòng)輥產(chǎn)上的推力自動(dòng)增大或減少。據(jù)研究，輥壓與取用功率成線性關(guān)系[3]，所以也使輸入的功率自動(dòng)增加或減少，使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到新的平衡。

這種在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輥壓機(jī)物料通過(guò)量的方式，能自動(dòng)優(yōu)化壓輥機(jī)的操作壓力，對(duì)產(chǎn)品細(xì)度的影響較小，能保持輥壓機(jī)的穩(wěn)定操作[4]。

因此，目前國(guó)內(nèi)對(duì)輥壓機(jī)通過(guò)量調(diào)節(jié)的主要方式為兩種，即變頻器調(diào)節(jié)輥速與調(diào)節(jié)漏斗調(diào)節(jié)給礦量，在這兩種方式中，變頻調(diào)速對(duì)系統(tǒng)的擾動(dòng)更小些，更平穩(wěn)些，但變頻器價(jià)格較貴，而通過(guò)調(diào)節(jié)漏斗方式在投資上相對(duì)較經(jīng)濟(jì)。

3 高壓輥磨機(jī)的控制系統(tǒng)

高壓輥磨機(jī)的控制按范圍劃分可分為高壓輥磨機(jī)自身系統(tǒng)控制和高壓輥磨機(jī)破碎系統(tǒng)控制。

3.1 高壓輥磨機(jī)自身系統(tǒng)控制

高壓輥磨機(jī)自身系統(tǒng)的控制主要圍繞設(shè)備自身穩(wěn)定工作的控制，主要包括給定壓力的穩(wěn)定控制、動(dòng)輥與定輥平行度的控制，以及對(duì)軸承、減速器冷卻系統(tǒng)、甘油潤(rùn)滑系統(tǒng)的安全運(yùn)行檢測(cè)與控制等，其中壓力控制是同工藝參數(shù)最為相關(guān)的環(huán)節(jié)。高壓輥磨機(jī)的主要檢測(cè)參數(shù)見(jiàn)圖4。

圖4 高壓輥磨機(jī)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)示意圖

圖中P1與P2代表兩壓力傳感器分別對(duì)動(dòng)輥兩側(cè)液壓缸的推力檢測(cè)，通過(guò)對(duì)液壓缸的壓強(qiáng)數(shù)據(jù)檢測(cè)可以計(jì)算出作用于動(dòng)輥上的總推力，從而得出設(shè)備工作時(shí)對(duì)物料的比壓力f。雖然比壓力f是關(guān)系高壓輥磨機(jī)產(chǎn)品細(xì)度的主要控制參數(shù)，但對(duì)于破碎產(chǎn)品細(xì)度的在線檢測(cè)比較困難，生產(chǎn)中一般根據(jù)人工篩析產(chǎn)品粒度或檢測(cè)循環(huán)量的變化趨勢(shì)情況等方法人工手動(dòng)設(shè)定工作壓力，因此設(shè)備在正常工作時(shí)，壓力一般為定值控制運(yùn)行。正常工況下P1與P2比較穩(wěn)定，當(dāng)其值波動(dòng)時(shí)，如過(guò)鐵保護(hù)時(shí)，由于動(dòng)輥受到的反作用力會(huì)迅速增加，使液壓缸內(nèi)液壓迅速上升超過(guò)安全閥設(shè)定壓力而迅速開(kāi)啟泄壓，使動(dòng)輥進(jìn)一步后退，將鐵件排出，之后壓力信號(hào)再引導(dǎo)高壓泵重新啟動(dòng)，增加系統(tǒng)的壓力，使其保持原有設(shè)定壓力上。

S1與S2代表對(duì)動(dòng)輥與定輥間隙兩端輥距的檢測(cè)，兩者數(shù)值一樣，則代表其相互平行，若不一致，則說(shuō)明動(dòng)輥出現(xiàn)了歪斜現(xiàn)象，需要進(jìn)行調(diào)整。兩輥間距不等一般由于給礦粒度的偏析造成的，若不及時(shí)調(diào)整，會(huì)造成物料在輥?zhàn)觾蓚?cè)受力大小的不均，使輥面不均衡磨損，同時(shí)還可能造成輥釘?shù)姆钦嗔选＿@時(shí)需要調(diào)整液壓缸的壓力大小，如增加輥縫寬側(cè)的液壓推力，使輥隙寬度減少，直到兩端相等。

T1、T2、T3、T4為高壓輥兩輥軸承的溫度檢測(cè)，通過(guò)對(duì)其監(jiān)測(cè)可確保動(dòng)輥與定輥運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量能及時(shí)由冷卻水帶走，當(dāng)溫度升高超過(guò)設(shè)定值時(shí)說(shuō)明冷卻水系統(tǒng)或軸承出現(xiàn)了故障需要排除。

P5為對(duì)動(dòng)、定輥甘油潤(rùn)滑系統(tǒng)管路的給油壓力檢測(cè)，若潤(rùn)滑時(shí)管路壓力過(guò)高，則可能存在管路或設(shè)備故障不能加入油酯，危及設(shè)備運(yùn)行安全需處理。

T5與T6分別為減速器的溫度檢測(cè)，其值超過(guò)正常值時(shí)可能是出現(xiàn)了冷卻系統(tǒng)問(wèn)題或傳動(dòng)功率過(guò)大問(wèn)題，P3與P4減速器油冷系統(tǒng)回油壓力的檢測(cè)，其壓力過(guò)小可能由油路的堵塞或冷卻油站的問(wèn)題造成。

由于高壓輥磨機(jī)的電機(jī)裝機(jī)功率都較高，電機(jī)都會(huì)帶有溫度的檢測(cè)，保證電機(jī)在允許溫升范圍內(nèi)運(yùn)行，電控部分通常會(huì)設(shè)電流的檢測(cè)，監(jiān)測(cè)電機(jī)在允許的額定功率下運(yùn)行。

以上的檢測(cè)與控制，都是依靠設(shè)備自身的控制系統(tǒng)完成，不需其他工藝設(shè)備參與，屬于設(shè)備自主控制。

3.2 高壓輥磨機(jī)破碎系統(tǒng)的工藝參數(shù)控制

高壓輥磨機(jī)破碎系統(tǒng)在選礦系統(tǒng)中放在不同的破碎段上其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有所不同，但破碎閉路篩分流程是最常見(jiàn)與最有代表性的流程，其設(shè)備系統(tǒng)見(jiàn)圖5。

圖5 高壓輥磨機(jī)破碎系統(tǒng)圖

在高壓輥閉路破碎系統(tǒng)中，有緩沖礦倉(cāng)、給料皮帶、壓載料斗、高壓輥磨機(jī)、排礦皮帶、閉路篩、篩上返回皮帶，另外在給料皮帶上一般還有金屬探測(cè)器與除鐵器。通常的檢測(cè)參數(shù)有緩沖礦倉(cāng)的料位檢測(cè)、壓載料斗的重量檢測(cè)(料位檢測(cè))、給礦、排礦及閉路篩上返回皮帶的重量檢測(cè)。在這個(gè)系統(tǒng)中，主要的工藝參數(shù)控制包括穩(wěn)定給料控制、處理量調(diào)節(jié)控制及產(chǎn)品粒度控制。

高壓輥閉路破碎系統(tǒng)在理想狀態(tài)下，即來(lái)礦量不變、礦石性質(zhì)(硬度、粒度)穩(wěn)定、高壓輥壓力、轉(zhuǎn)速與通過(guò)能力匹配，則各設(shè)備的進(jìn)出礦量是不變的，但實(shí)際上理想狀態(tài)是不可能出現(xiàn)的，因?yàn)榈V石性質(zhì)不可能一樣的，雖然總體性質(zhì)變化不大，但具體到某個(gè)時(shí)間段上肯定會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。在高壓輥轉(zhuǎn)速與壓力不變的情況，物料所需要的破碎壓力不同會(huì)造成其輥縫寬度的波動(dòng)，而當(dāng)輥縫變化后，根據(jù)公式(2)，設(shè)備的通過(guò)能力會(huì)變化，也就是引起下料量的變化，而下料量的變化會(huì)使壓載料斗的料位出現(xiàn)波動(dòng)，當(dāng)其低于高壓輥磨機(jī)所需的最低壓載高度時(shí)，就會(huì)影響設(shè)備的正常工作，反之則會(huì)出現(xiàn)礦石溢出漏斗的事故，因此必須根據(jù)壓載料斗料位的變化調(diào)整料斗給礦量的多少，使料斗料位保持在合理的范圍內(nèi)，也就是要對(duì)高壓輥磨機(jī)實(shí)行穩(wěn)定給料控制。由于壓載料倉(cāng)主要起物料壓實(shí)作用，存儲(chǔ)量并不大，通常采用抗干擾能力更好的稱重傳感器來(lái)間接檢測(cè)料位。在圖5中稱重傳感器測(cè)得的信號(hào)用于調(diào)節(jié)1#皮帶給料機(jī)的帶速，使給料量與通過(guò)量達(dá)到新的平衡，控制料斗料位，其控制原理見(jiàn)圖6。

圖6 高壓輥磨機(jī)壓載斗料位控制原理圖

一般情況下，礦石的性質(zhì)變化并不會(huì)特別劇烈，特別是高壓輥磨機(jī)通常用于第三段破碎，經(jīng)過(guò)前面兩段破碎后的物料粒度通常不大，粒度分布也較均勻，因此壓載料斗中料位的變化并不很頻繁，因此料斗料位與皮帶給礦機(jī)間的單因素控制系統(tǒng)就能滿足選廠正常生產(chǎn)的要求，這也是目前大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)的控制方式。

但有時(shí)生產(chǎn)中可能出現(xiàn)其他情況，如多臺(tái)高壓輥磨機(jī)工作，其中一臺(tái)停機(jī)檢修后需要其他設(shè)備增加處理能力，或高壓輥磨機(jī)工作制度與前面中碎相同，碎礦短期內(nèi)提高處理能力超過(guò)了高壓輥前的緩沖倉(cāng)的調(diào)節(jié)能力時(shí)，需要提高高壓輥磨機(jī)的處理能力。根據(jù)前面的分析，提高高壓輥磨機(jī)的處理能力有兩種方案，一種通過(guò)調(diào)頻提高輥磨機(jī)的轉(zhuǎn)速，另一種是增大輥磨機(jī)給礦漏斗的下料口開(kāi)度，增加給料量。這兩種手段生產(chǎn)中都有采用，配有變頻器的高壓輥一般采用變頻方案，多用于進(jìn)口高壓輥磨機(jī)中，而未配變頻器的高壓輥磨機(jī)，一般采用調(diào)節(jié)漏斗開(kāi)度的方式，多用于國(guó)產(chǎn)高壓輥磨機(jī)上。在前一方案中，正常生產(chǎn)時(shí)高壓輥磨機(jī)的漏斗開(kāi)度一般是調(diào)到最大開(kāi)度，而輥速較低一些，后一方案，由于輥速不能調(diào)整，因此其正常生產(chǎn)時(shí)漏斗的開(kāi)度要留有一定富余，輥速相對(duì)要高些。

在增大對(duì)高壓輥處理量調(diào)節(jié)前，其前面的緩沖礦倉(cāng)會(huì)因給礦量的增加而使料位首先升高，當(dāng)超過(guò)設(shè)定料位高度后，料位信號(hào)轉(zhuǎn)化為高壓輥磨機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)信號(hào)增大高壓輥的輥速，通過(guò)量增加，壓料倉(cāng)的料位下降較快，低于設(shè)定值后，料位信號(hào)又轉(zhuǎn)換為給料皮帶帶速調(diào)整信號(hào)，加快給料速度，促使緩沖礦倉(cāng)料位降低，直至達(dá)到設(shè)定的合理料位區(qū)間。

若是采用調(diào)節(jié)漏斗，其回路控制原理與輥速調(diào)節(jié)相同，只是緩沖料倉(cāng)的位置信號(hào)將轉(zhuǎn)化為給料調(diào)節(jié)漏斗中蝸桿位移量的大小，控制漏斗下部開(kāi)口的大小，從而引起高壓輥通過(guò)量的變化。兩種調(diào)節(jié)方式的原理見(jiàn)圖7。

圖7 高壓輥磨機(jī)處理量調(diào)節(jié)原理圖

在高壓輥磨機(jī)破碎系統(tǒng)中，對(duì)產(chǎn)品的粒度控制一般是采用閉路篩分工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)的，若生產(chǎn)中產(chǎn)品粒度變粗，則篩上返回量增加，即循環(huán)量增加，造成高壓輥磨機(jī)的通過(guò)量要增加，功耗增加，由于新給礦量并沒(méi)變化，所以增加的功耗也就用于礦石粒度的細(xì)度控制。生產(chǎn)中可根據(jù)皮帶稱得到的循環(huán)負(fù)荷的變化趨勢(shì)，研究礦石性質(zhì)是否發(fā)生變化，決定是否需要調(diào)節(jié)高壓輥磨機(jī)的設(shè)定壓力，使設(shè)備的工作參數(shù)更為合理。

3.3 高壓輥磨機(jī)破碎系統(tǒng)的其他控制

為了保證高壓輥磨的正常安全工作，特別是其破碎作業(yè)系統(tǒng)與球磨機(jī)同時(shí)24小時(shí)連續(xù)工作，還需要其他檢測(cè)、控制系統(tǒng)。

(1)對(duì)破碎系統(tǒng)中的工藝設(shè)備與輔助設(shè)備按流程要求順序進(jìn)行自動(dòng)啟動(dòng)或停車，實(shí)現(xiàn)連鎖控制，保證設(shè)備啟、停安全。

(2)高壓輥磨機(jī)給料除鐵控制。由于高壓輥磨機(jī)輥縫較窄，輥間壓力大，破碎帶較短，在有硬質(zhì)金屬件通過(guò)時(shí)很容易使輥面受損，造成輥面磨損加快，輥壓效果變差等不良影響，因此除掉輥壓機(jī)給料中的鐵件或金屬件是高壓輥磨機(jī)安全運(yùn)行的重要保證。通常，在給料皮帶上會(huì)設(shè)置兩道除鐵裝置，第一道為電磁除鐵器，通常是常開(kāi)方式連續(xù)工作，將給料中的易除鐵件除去，第二道一般安裝在給料皮帶頭部，采用帶翻板的漏斗，當(dāng)金屬探測(cè)器檢測(cè)到物料中還含有未除盡的金屬件，信號(hào)經(jīng)延遲后控制翻板將含金屬物料排出。

(3)對(duì)系統(tǒng)中各設(shè)備的潤(rùn)滑點(diǎn)進(jìn)行潤(rùn)滑監(jiān)控。作為關(guān)鍵設(shè)備的高壓輥磨機(jī)其自身有比較完善的自動(dòng)潤(rùn)滑與監(jiān)控制手段，保證其長(zhǎng)期安全運(yùn)行，而系統(tǒng)中的其他設(shè)備，如篩分設(shè)備、皮帶輸送設(shè)備，通常是靠人工進(jìn)行加油潤(rùn)滑與巡檢，容易疏忽遺漏，影響系統(tǒng)的作業(yè)率，可以采用自動(dòng)潤(rùn)滑、監(jiān)測(cè)裝置保證設(shè)備的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

(4)對(duì)系統(tǒng)中設(shè)備與構(gòu)件的磨損件、易損件進(jìn)行運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)，達(dá)到壽命周期報(bào)警提示，及時(shí)組織更換，以降低非計(jì)劃停車發(fā)生的概率。

4 結(jié)語(yǔ)

目前國(guó)內(nèi)高壓輥磨機(jī)在金屬礦山領(lǐng)域的應(yīng)用正逐步推廣，其超細(xì)碎運(yùn)用在鐵礦山磁性鐵選別方面對(duì)節(jié)約磨礦成本效果明顯，應(yīng)用也日趨成熟，對(duì)其設(shè)備的控制策略，主要集中在前述的幾個(gè)方面，具體到不同的廠家，其有所不同，但都能根據(jù)自身設(shè)備的情況提供合適的回路控制方案，保證設(shè)備良好工作。

在高壓輥破碎系統(tǒng)控制上，國(guó)內(nèi)多數(shù)礦山多關(guān)注連鎖啟停與除鐵保護(hù)，對(duì)系統(tǒng)的整體作業(yè)率的控制關(guān)注不足，沒(méi)有注重輔助配套設(shè)備投入與信息化方面的建設(shè)，高壓輥細(xì)碎系統(tǒng)作業(yè)率的提高間接造成了對(duì)生產(chǎn)管理標(biāo)準(zhǔn)的提高，而實(shí)際生產(chǎn)中管理習(xí)慣的延續(xù)影響到高壓輥系統(tǒng)的作業(yè)率，從而影響到其與磨礦設(shè)備同時(shí)運(yùn)行方案的實(shí)現(xiàn)，而只有在這種方案中才能充分發(fā)揮“多碎少磨”節(jié)能的優(yōu)勢(shì)。因此，提高高壓輥磨機(jī)破碎系統(tǒng)的整體自動(dòng)化控制水平，是高壓輥磨機(jī)今后在選礦工藝中充分發(fā)揮出設(shè)備優(yōu)勢(shì)的重要保證。

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Research on HPGR Circuit Automatic Control System in Mineral Cracking Processing

ZHANG Yong， SHANG Xu

(Mine Department, China ENFI Engineering Corporation, Beijing 100038, China)

The paper introduces the structure and grinding principle of HPGR, analyses the processing parameters and control method, studies the automatic control system of HPGR, and gives some suggestions according to typical grinding circuit with HPGR.

high-pressure grinding rolls(HPGR)； mineral processing； automatic control

2013-09-02

張勇(1981-)，男，四川瀘州人，工程師，碩士研究生，主要從事選礦設(shè)計(jì)工作。

尚旭(1981-)，男，遼寧錦州人，工程師，碩士研究生，主要從事礦山設(shè)計(jì)工作。

TD453

B

1003-8884(2014)01-0004-05