美卓HP系列破碎機給礦系統改造設計

郭 華

(河鋼集團礦業有限公司石人溝鐵礦，河北 唐山 064200)

0 引言

近年來國內大量引進國外先進的破碎機。在眾多國外先進的破碎機中，美卓公司HP系列的中、細碎設備圓錐破碎機，具有處理能力高，結構簡單和維護方便的特點，能大幅度提高選礦廠的生產效率。但由于無相應配套的給礦系統與進口設備匹配，使得破碎機難以實現均勻給礦，運行料位不穩定，設備故障率偏高，導致襯板磨損不均勻、環跳大、釋放缸和鎖緊缸漏油、銅套磨損等故障問題頻發。

1 給料斗設計

1.1 存在問題

原設備無相應的給礦料斗，由于給礦靠調節給礦膠帶速度來實現，當膠帶速度變化時，給料落點也會出現相應的變化，導致大部分情況下物料無法落到分料盤上部，出現給料偏析、不均等問題，同時由于物料高速拋落產生大量揚塵，給環保工作帶來很大壓力。原給礦情況見圖1[1]。

圖1 原給礦情況

1.2 設計方案

在原給礦膠帶機頭安裝一緩沖料斗，物料經料斗緩沖后，正對分料盤，既解決了物料布料不均出現偏析的問題，又降低了現場揚塵，設計給礦結構見圖2。該給料斗可根據不同型號、不同給礦粒度選擇不同尺寸。

圖2 設計給礦情況

2 料位控制系統改造設計

2.1 存在問題

原設備配套使用的料位控制系統采用手動調節膠帶速度來實現擠滿給礦，但由于礦石中含水量、含泥量及粒徑大小的變化都會影響上部料斗給到上礦膠帶的礦量，從而導致破碎機料位變化頻繁，需要不斷手動進行調整修正，很難保證破碎機料位的穩定。

2.2 設計方案

HP系列破碎機工作時的料位是相對穩定的，不允許出現較大波動，以HP500為例，其工作時料位要求在分料盤上方300 mm，該設計采取一種最為簡單可靠無滯后的PID控制方式來實現料位的穩定。

破碎機給礦采用緩沖倉直接自然落料到上礦膠帶上的設計，無給料閘板或電振等給料設施，膠帶機采用變頻器控制，給礦量大小直接受膠帶速度控制。當礦石含水量、含泥量和粒度等發生變化而影響膠帶上物料厚度時，通過調整膠帶速度即可修正給礦量，給礦機構見圖3。

圖3 給料機構

因此可以僅采用破碎腔料位作為單一變量，將用來檢測料位的超聲波料位計的輸出信號給PID控制器的變頻器，控制膠帶傳動電機運轉頻率，實現精確穩定給礦的目的，控制系統結果圖見圖4[2]。

圖4 控制系統結構圖

3 應用效果

3.1 生產指標提升

該設計在冀東某磁鐵礦已得到成功應用，該礦年設計原礦處理能力200 萬t，裝備有HP500圓錐破碎機3臺，根據2018年至2020年生產情況比較，改造后HP500圓錐破碎機生產效率和-12 mm產率有了顯著提高，臺時能力由原460 t/(臺·h)提高到510 t/(臺·h)，平均提高50 t/(臺·h)；-12 mm產品產率由原41.1%提高到48.5%，平均提高7.4%；作業率由原57.4%降到51.7%，降低了6.7%，生產指標取得了明顯的提升。

生產指標提升情況見表1。

表1 生產指標提升情況

3.2 備品備件使用壽命延長

通過該設計改造，消除了圓錐破碎機給料偏析和料位不穩的問題，使得襯板在整個使用周期始終處于均勻磨損狀態，消除了偏磨現象，使用壽命明顯延長；同時圓錐破碎機的環跳現象得以緩解，使得銅套、鎖緊缸、釋放缸、座襯等的使用壽命也明顯延長，降低了破碎機的使用成本、縮短了檢修時間。由2018年至今檢修維護數據統計，各部件使用壽命見表2。

表2 改造前后各部件使用壽命

由表2可知，采用該設計后襯板使用壽命延長了由原來的312 h延長至353 h，延長了41 h；上銅套和下銅套使用壽命延長了50%以上；鎖緊缸使用壽命延長一倍；釋放缸和座襯板使用壽命延長50%以上。

4 效益分析

1)該設計在冀東某磁鐵礦的應用使HP500圓錐破碎機各部件的使用壽命均得到了明顯延長，僅襯板消耗一項每年可節約資金23 萬元，其他備件節約資金約8 萬元，直接經濟效益31 萬元/年。

2)該設計使在冀東某磁鐵礦的圓錐破碎機臺時能力提高10%以上，因此相應的破碎系統產能增加了10%以上，但由于該礦采礦設計能力限制，導致產能無法進一步提高，所以作業率進一步降低。因膠帶、篩子等其他設備設施的使用成本與破碎機生產效率成反比，破碎機臺時能力的提高使得其他設備設施運行成本降低10%以上，年可節約運行成本10 萬元以上。

5 結語

該設計具有結構簡單、運行穩定的特點，僅需對給料斗進行改造，在原設備裝備的基礎上即可實現。該系統在冀東某磁鐵礦投入運行后，圓錐破碎機運行的動態穩定性有了極大的提高，運行中不存在物料偏析的情況，料位的穩定，破碎機可保持擠滿給礦的狀態，消除了襯套偏磨、環跳等現象，襯板使用壽命延長13%以上，銅套、釋放缸等的故障率降低50%以上，鎖緊缸使用壽命延長一倍；破碎機生產效率的提高擴大了破碎系統的產能，進一步降低了破碎系統的單位運行成本。