KHD（洪堡）輥壓機的國產化升級改造

宋思遠中建材（合肥）粉體科技裝備有限公司，安徽合肥 230002]

0 前言

早期，國內水泥廠較多使用KHD輥壓機，目前大部分水泥廠仍繼續使用。KHD輥壓機系統采用“恒輥縫式”控制模式，采用大壓力小蓄能器對物料進行擠壓，同時系統對物料粒度進行嚴格控制；通過調節比例方向閥的開度大小，對兩側輥縫和輥縫偏差進行控制，使其始終在設置范圍內，避免偏輥現象的發生。

HZ某廠#1磨采用RP BVP 20-170/180輥壓機+Ф4.2m×13m的聯合粉磨系統，長期運行后發現輥壓機設備存在輥面局部磨損嚴重，設備振動加劇，傳動系統中液力耦合器的破損率高等問題。當物料粒度不均時，系統頻繁對輥縫進行糾偏，比例方向閥的開度經常在20%～80%來回轉換，閥芯磨損加劇，同時對油液清潔度要求非常高，在使用過程中經常出現堵塞故障，需要經常清洗。為此，對該系統輥壓機進行了國產化升級改造。

1 技改原因

1.1 輥壓機“邊緣漏料”現象嚴重

由于KHD輥壓機進料裝置的側擋板是貼合在輥軸端面上，密封效果的好壞與側擋板內側面和輥軸端面間的距離有關，當側擋板磨損嚴重或側擋板頂桿松動導致間距太大時，“邊緣漏料”現象加劇，系統循環負荷增加，使用壽命大幅度降低。因此，“邊緣漏料”現象與現場檢修工的操作水平以及檢修頻次密切相關。另外，由于該廠的輥壓機進料裝置已經使用十多年，控制通過量的調節插板結構兩年前也已經失效，目前已無法調節使用，不能在線將系統參數與進料裝置開度進行連鎖控制，影響設備運行以及系統產量。

1.2 傳動系統中的液力耦合器損壞率高，輥面的使用壽命低

KHD輥壓機液壓系統采用“恒輥縫”控制模式，通過調節比例方向閥的開度，調整輥子兩端的壓力，實現輥子兩端的輥縫處于控制范圍內。整個系統剛度大，柔性差，對輥壓機本體及傳動設備不利，當大塊物料通過時，傳動系統的尖峰負荷會急劇增加，嚴重影響傳動系統的可靠性，尤其是液力耦合器的突然爆裂，對現場人員安全以及生產連續性造成一定的挑戰；與此同時，輥面的局部應力也突然增加，造成輥面不均勻磨損，或出現局部剝落現象，降低了輥面的整體使用壽命。另外，由于比例方向閥的通徑非常小，且開度經常在20%～80%來回轉換，因此對油液清潔度要求非常高，閥芯抗污染性能差，且輥壓機粉磨系統的粉塵是普遍存在的，致使此比例方向閥經常需要清洗，并經常導致停機，使用成本高。

2 改進措施

2.1 使用HFCG“恒壓力”液壓控制系統

使用HFCG“恒壓力”液壓控制系統，增強液壓系統柔性，減少傳動系統的尖峰負荷，以保護輥壓機本體及傳動設備，降低輥面出現坑洞的可能性；與此同時取消液力耦合器，減少故障點。另外，HFCG液壓控制系統采用電磁球閥+節流閥的新型糾偏方式來代替比例方向閥的功能（見圖1），這兩類閥的通徑都比較大，不會出現堵塞問題。

圖1 糾偏模塊原理圖

2.2 使用HFCG騎輥式輥壓機電動進料裝置

高霖[1]提出，騎輥式輥壓機電動進料裝置大幅度減少了輥壓機的邊緣漏料，使得經過輥壓機的物料都經過高壓充分擠壓，提高了設備的粉碎效率；同時，邊緣漏料的減少帶來料餅提升機負荷的降低，有助于提高選粉精度，減少磨損降低能耗。該進料裝置采用騎輥式雙層側擋板（專利號：2014201626215）解決了輥壓機的邊緣漏料問題（見圖2）。該騎輥式雙層側擋板的內層板騎在磨輥上方，外形尺寸與輥面相貼合并匹配，設有很小的間隙，避免受擠壓的物料從縫隙中逃逸；騎輥式雙層側擋板的外層板設置在輥軸端面外，與輥軸端面留有很小的間隙，對從內層板泄露的物料進行二次阻攔，兩層結構共同制約輥壓機的邊緣漏料問題。該進料裝置獨特的騎輥式設計結構改善輥壓機在使用中出現的邊緣漏料、磨輥端面磨損及側擋板更換難等問題，提高輥壓機的擠壓效果、穩定性和可靠性；與此同時，降低了系統的循環負荷，減少了料餅提升機電流。

圖2 兩種輥壓機側擋板結構

3 改造前后運行參數對比

相同工況下，取改造前（2019年1月）和改造后（2019年3～5月）連續生產P·O42.5R（配比：熟料：81.5%，天然石膏：3%，脫硫石膏：3.1%，礦渣：8.4%，石灰石：4%）超過20h以上的數據參數進行對比分析，見表1。

改造后，相同工況下，P·O42.5R平均產量提高7.7 t/h，改造前平均值182.1t/h，改造后平均值189.8 t/h；料餅提升機電流顯著下降，改造后料餅提升機單邊電機功率平均值為90 kW，改造前平均值為1020kW；輥壓機電機電流下降5%，基本維持在額定電流的70%左右，并且電流波動范圍變小，活動輥和固定輥電流從未超過額定電流的90%；綜合系統來看，噸水泥電耗下降2.2 kWh/t。

改造后，設備已安全穩定運行3個月，結果表明，液壓系統的故障率明顯降低，操作更加簡單。由于糾偏閥的通徑增加，閥的清洗次數明顯下降，目前還未有清洗記錄。

表1 改造前后運行參數對比

4 結語

（1）騎輥式進料裝置的使用減少了輥壓機的邊緣漏料，使待擠壓物料被包裹在密閉腔內，提高了輥壓機的擠壓效果，有助于提高選粉精度，所以系統產量得到一定提升；同時，邊緣漏料的減少帶來料餅提升機負荷降低，減少磨損降低能耗；另外，“恒壓力”液壓系統的使用，穩定了輥壓機電流，減少了電流波動，降低了電流尖峰負荷，提高傳動系統的可靠性。

（2）改造后，在滿足成品細度的質量指標前提下，生產P·O42.5R時系統產量提高了7.7 t/h，噸水泥電耗下降2.2 kWh/t。按照平均180 t/h的臺時產量和80%的運轉率計算，平均每年可節省2 775 000 kWh電，同時提產54000t，提產降耗效果顯著，產生良好的經濟和社會效益。