三道鎖風(fēng)閥在生料粉磨中的應(yīng)用
生產(chǎn)用原料經(jīng)QCS配料系統(tǒng)精確計算出各組分的配入量，通過電子調(diào)速皮帶秤計量后送至磨口，再經(jīng)回轉(zhuǎn)下料器喂入磨內(nèi)粉磨。由于石料等入磨速度高，使回轉(zhuǎn)下料器分格輪葉片邊緣部分磨損速度較快。磨損后，一方面造成系統(tǒng)漏風(fēng)嚴重，難以操作且磨體磨損嚴重，產(chǎn)量下降;另一方面因各種原料的顆粒大小不均，經(jīng)常出現(xiàn)葉片與外殼之間卡料現(xiàn)象，導(dǎo)致回轉(zhuǎn)下料器過負荷跳閘、失速報警并導(dǎo)致立磨連鎖跳停。
1、原料粉磨系統(tǒng)現(xiàn)狀簡述
中國聯(lián)合水泥集團有限公司南陽分公司(以下簡稱“我公司”)目前擁有一期3000t/d、二期6000t/d二條熟料生產(chǎn)線，其原料磨分別采用丹麥FLS公司Atox37.5和Atox50立磨，且均采用回轉(zhuǎn)下料器進行入磨喂料，并承擔(dān)系統(tǒng)鎖風(fēng)功能。
生產(chǎn)用原料經(jīng)QCS配料系統(tǒng)精確計算出各組分的配入量，通過電子調(diào)速皮帶秤計量后送至磨口，再經(jīng)回轉(zhuǎn)下料器喂入磨內(nèi)粉磨。由于石料等入磨速度高，使回轉(zhuǎn)下料器分格輪葉片邊緣部分磨損速度較快。磨損后，一方面造成系統(tǒng)漏風(fēng)嚴重，難以操作且磨體磨損嚴重，產(chǎn)量下降(磨損后期產(chǎn)量只能達到220t/h和440t/h左右，原設(shè)計能力分別為260t/h和510t/h);另一方面因各種原料的顆粒大小不均，經(jīng)常出現(xiàn)葉片與外殼之間卡料現(xiàn)象，導(dǎo)致回轉(zhuǎn)下料器過負荷跳閘、失速報警并導(dǎo)致立磨連鎖跳停。為改變這一狀況，曾棄回轉(zhuǎn)下料器而改用旁路溜子直接入磨;這樣雖然減少了立磨系統(tǒng)停機次數(shù)，但入磨溜子無鎖風(fēng)措施，導(dǎo)致噴口環(huán)風(fēng)速降低，漏風(fēng)量較大，直接導(dǎo)致中控操作困難，無法提高磨機的臺時產(chǎn)量。而隨著我公司兩條熟料線窯系統(tǒng)產(chǎn)能的進一步提高，原料磨系統(tǒng)的臺時壓力越來越大，運轉(zhuǎn)率要達到90%以上才能滿足窯系統(tǒng)的正常生產(chǎn)運行。這樣，對原料立磨的日常維護帶來了極大困難，使立磨系統(tǒng)長時間帶病運行，嚴重影響了設(shè)備使用壽命，增加了生產(chǎn)運營成本。
2、改造方案及其實施
2.1、改造方案的確定
眾所周知，立磨是負壓作業(yè)，負壓的穩(wěn)定性和大小以及磨內(nèi)料層厚度及均勻程度，直接關(guān)系到立磨運行的穩(wěn)定性及其產(chǎn)、質(zhì)量。因此在粉磨操作過程中，其主要控制參數(shù)有入磨溫度、入磨負壓、磨內(nèi)溫度、磨內(nèi)負壓等。例如：若喂料過程中配料秤波動較大并導(dǎo)致下料不穩(wěn)定、磨內(nèi)料層波動較大時，將加大磨機操控難度且影響磨機的產(chǎn)質(zhì)量;同時液壓系統(tǒng)會不斷地進行補壓和泄壓，甚至直接導(dǎo)致磨輥研磨磨體，引起磨機震動過大，磨內(nèi)襯板磨損較快，嚴重時會把液壓拉桿拉斷，造成不必要的損失。又如回轉(zhuǎn)下料器分格輪葉片邊緣部分磨損后，就會導(dǎo)致系統(tǒng)漏風(fēng)嚴重，磨內(nèi)負壓降低。
經(jīng)對二臺原料磨運行進行多方考察、論證和研究，決定采用鑲有耐磨襯板的三道鎖風(fēng)閥代替原有回轉(zhuǎn)下料器，既解決了鎖風(fēng)問題，又解決了磨損問題。因為三道鎖風(fēng)閥既有超強的鎖風(fēng)效果，且具有使用方便、運行平穩(wěn)、動作可靠、維護簡單及可自由設(shè)定下料時間并能平穩(wěn)地敷設(shè)入磨物料等優(yōu)點。
2.2、三道鎖風(fēng)閥的組成及原理
三道鎖風(fēng)閥由三道鎖風(fēng)閥板及耐磨襯板、液壓系統(tǒng)(包括液壓缸、油泵、電磁閥、加熱器以及管道組成)、電控系統(tǒng)等組成。自上而下設(shè)有的三道閥板(#1、#2、#3)全部由液壓缸控制，分別對應(yīng)三個電磁閥來控制每個液壓缸的循環(huán)動作。
運行中，首先#1電磁閥得電，#2電磁閥不得電，#3電磁閥剛失電，即#1閥板執(zhí)行開動作，#2閥板全閉，#3閥板執(zhí)行關(guān)動作;隨后#2電磁閥得電執(zhí)行閥板開動作，#3電磁閥不得電閥板全閉，#1電磁閥剛失電執(zhí)行閥板關(guān)動作;以此執(zhí)行一個循環(huán)后重新開始下一個循環(huán)(見表1)。這樣在三道閥工作過程中，始終有一個鎖風(fēng)閥處于關(guān)閉狀態(tài)，從而起到強的鎖風(fēng)效果;只有一個閥板處于打開狀態(tài)進行立磨的喂料作業(yè)。由于一個循環(huán)間隔時間僅為2s(可根據(jù)實際情況，隨意調(diào)整間隔時間)，因此可確保喂料的均勻性和磨內(nèi)料層厚度的穩(wěn)定性。
表1 三道鎖風(fēng)閥的閥位狀態(tài)的循環(huán)變化
2.3、三道鎖風(fēng)閥改造方案的實施
利用立磨系統(tǒng)大修期間，我們對一期和二期原料磨進行了回轉(zhuǎn)下料器替換為三道鎖風(fēng)閥的改造。以一期原料立磨系統(tǒng)為例，其改造實施作業(yè)如下。
(1)利用切割、焊接等技術(shù)，進行原回轉(zhuǎn)下料器的拆除和三道鎖風(fēng)閥的安裝工作;從液壓站敷設(shè)6根液壓油管，分別安裝在三個液壓缸上，作為其上腔和下腔的供油管道;利用PLC程序自動驅(qū)動電磁換向閥的導(dǎo)通和關(guān)斷，實現(xiàn)氣缸帶動閥板的關(guān)閉和打開;把原有的回轉(zhuǎn)下料器電機線改造為三道鎖風(fēng)閥系統(tǒng)的電源線，系統(tǒng)控制柜電源盤安裝在現(xiàn)場合適位置。
(2)現(xiàn)場三道鎖風(fēng)閥與中控室之間，一要敷設(shè)自動化控制多芯電纜一根，用于備妥、運行、驅(qū)動、停止、#1限位、#2限位、#3限位、液位低報警、液位極低報警、溫度極低報警、溫度低報警、溫度高報警、溫度極高報警信號的傳輸與控制;二要敷設(shè)自動化屏蔽電纜一根，使液壓站供油壓力進入中控室。另外，電控系統(tǒng)控制柜至液壓油站之間敷設(shè)電纜三根，用作電機線、加熱器線、電磁閥線、液位和溫度等控制電纜;電控系統(tǒng)控制柜至現(xiàn)場敷設(shè)液壓缸限位電纜一根，用于#1限位、#2限位、#3限位控制。
(3)液壓站上安裝一塊有4路輸出的溫度顯示儀表，并設(shè)有溫度極低報警(15℃)、溫度低報警(30℃)、溫度高報警(40℃)、溫度極高報警(50℃)。另液壓站液位控制設(shè)有液位低報警、液位極低報警和濾油器堵塞報警等功能。
(4)控制柜內(nèi)安裝可編程序控制器PLC(S7-300)一臺，控制整個系統(tǒng)的自動化運行�？刂乒耖T上安裝現(xiàn)場啟停按鈕及各種報警指示以及循環(huán)時間控制器(具體來設(shè)定每個閥的運行時間)等，控制柜防護等級達IP54，基本適應(yīng)水泥行業(yè)的環(huán)境。
(5)三道閥的氣缸上分別設(shè)置限位接近開關(guān)，每個氣缸工作完畢后，接近開關(guān)動作，由此來監(jiān)控每個閥板的運行情況。接近開關(guān)的信號傳輸至PLC內(nèi)部，用于判斷其閥板是否工作至全開限位以及判斷其動作時間是否超過設(shè)定的閥板運行時間。
(6)增加三道鎖風(fēng)閥系統(tǒng)的連鎖功能。如三道閥故障跳停，則設(shè)置磨機連鎖自動抬輥，同時延時跳停立磨主電機功能。如果三道閥未運行，則設(shè)置入磨三通氣動閘板閥不能打至入磨位置，從而很好地保護了設(shè)備的安全可靠運行。
3、技改效果
我公司#1、#2原料立磨系統(tǒng)喂料鎖風(fēng)系統(tǒng)改造前后運行參數(shù)見表2。
從表2數(shù)據(jù)不難看出，本次改造達到了良好的改造效果，具體如下。
(1)兩臺磨機的磨內(nèi)差壓得到了很大的提高(提高了0.07MPa左右)，這說明三道閥起到了很好的鎖風(fēng)效果。
(2)改造后兩臺磨機的產(chǎn)量均有7%左右的提高幅度，其中#1磨的料層波動幅值明顯下降，立磨運行震動值下降、穩(wěn)定性提高;但#2磨的料層厚度波動幅度變大了(達30mm)，因而造成立磨運行振動值提高了0.3mm/s，但不影響整個磨機的穩(wěn)定運行。
(3)其他效益。一是節(jié)約了電能，以3000t/d線為例原設(shè)計回轉(zhuǎn)下料器電機功率為11kW，現(xiàn)在液壓系統(tǒng)總功率不超過5kW，運行比較經(jīng)濟環(huán)保;二是大大地提高了磨機的運轉(zhuǎn)率，現(xiàn)在基本上月運轉(zhuǎn)率都可達到98%以上;三是因料層厚度的增加減少了磨機的磨損，延長了磨輥的使用期限，維護工作量大大較少。
