提高輥壓機做功能力的影響因素分析

馬順龍，趙陽

近年來，隨著水泥裝備技術的迅猛發展，“輥壓機+球磨機”水泥聯合粉磨系統中的輥壓機規格不斷向“大直徑、寬輥面”發展，與之配套的球磨機直徑則逐步由φ4.2m 向φ3.8m、φ3.2m減小?！唉?40cm-80cm 輥壓機+φ3.8m×13m 球磨機”的配置逐步向“φ180cm-160cm 輥壓機+φ3.8m×13m 球磨機”改變，水泥聯合粉磨系統臺時產量增加了1 倍，粉磨工序電耗由34kW·h/t.cl 降至26kW·h/t.cl。影響輥壓機做功的因素較多，包括輥壓機的喂料閥及輥面、側擋板間隙、輥縫、輥壓機工作壓力、中間倉和喂料下料溜子、V型選粉機、熟料粒徑等，本文主要介紹以上因素對輥壓機做功能力的影響，以及如何提高輥壓機做功效率，保持輥壓機持續穩定運行，發揮輥壓機料床擠壓產生的物料“微裂”效果，維持輥壓機做功電流在額定電流的90%±5%。

1 輥壓機

1.1 喂料閥及輥面

輥壓機料床擠壓工作原理見圖1。如圖1 所示，系統通過調節喂料閥的開合，控制物料向下運動，通過兩輥擠壓逐步密實至大顆粒破碎后，再以“料擠料”形式將物料壓實，形成料餅并通過擠壓區。輥壓機喂料閥下方是三角形料床擠壓工作區，輥壓機磨輥直徑越大，三角形區域開口越大，物料擠壓通過量則越大。磨輥輥面上的齒線或柱點越鋒利，磨輥的咬合力越大，擠壓的物料量越多。

圖1 輥壓機料床擠壓工作原理

聯合粉磨系統的主要磨損為輥壓機輥面及側擋板的磨損，輥面磨損導致磨輥咬合力下降，直接影響物料擠壓量；側擋板磨損導致密封不嚴，易漏料。從側擋板三角區域的磨損面積可以看出，擠壓料床的高度h1＜R/2，當喂料閥開至最大時，閥底高度應＞h1，否則喂料閥不僅影響輥面齒線或柱點的功能，而且會占用物料通道，減弱物料下行壓力，甚至會對擠壓料床產生擾動。

一些老舊輥壓機起初沒有配備喂料閥，后經改造加裝了喂料閥，有的喂料閥規格過大，造成閥底過深，輥壓機工作電流難以達到上位，在取消或重新更換喂料閥后，輥壓機工作電流上升，“微裂”細粉量增加，臺時產量提高。有的制造廠家在輥壓機定輥側采用固定插板，動輥側采用調節閥，以充分打開喂料通道，這種結構優于雙側均采用調節閥。

輥壓機輥面出現磨損時，應及時進行在線焊補，或采用耐磨損的“柱釘”輥面。從使用情況看，點面（柱釘）、點面線（菱形方塊）的輥面優于齒狀線型堆焊的輥面。輥面堆焊修復時，應同步修復兩個磨輥，且修復后應保持磨輥直徑不變，否則磨輥線速度會發生改變，運轉時兩輥產生相對交錯位移，不僅會加劇輥面磨損，也會對擠壓料床產生擾動，不利于料床穩定。因此，輥壓機運轉過程中，當兩個電機電流相差較大時，應檢測兩個磨輥的直徑誤差。

1.2 側擋板間隙

料床擠壓在封閉狀態下進行，為保證磨輥兩側不漏料，輥壓機側擋板與磨輥端面間隙要求＜5mm。由于物料與側擋板間通過擠壓摩擦向下移動，側擋板下半部分的磨損最為嚴重，須1～2個月調整或補焊一次。若能將側擋板磨損區域設計為內雙層密封，可有效延長側擋板使用周期。

側擋板間隙大，則漏料多，磨輥邊緣擠壓料床受擾動，物料被細破碎。漏料嚴重時，若出輥壓機提升機電流超高運行，則操作者需調小喂料閥開度，此時輥壓機處于低位工作電流運行，臺時產量下降。因此，需經常檢查側擋板間隙，停機后從輥壓機底部進入檢查更加精準。巡檢過程中，若發現喂料閥背部有細料堆積，且緩慢向一側流動，則該側必然漏料嚴重。若輥壓機運轉輥縫偏差大，則磨輥運轉易產生軸向推力，磨輥軸承“跑套”，造成兩輥邊緣錯位，產生＞10mm 的縫隙，難以密封，這種情況下，往往采取在側擋板上堆焊的措施改進密封。若采用雙層密封結構的側擋板，則其焊有的凸臺仍具有一定的密封作用。若要從根本上解決輥縫偏差大的問題，則需在小倉入料端對物料顆粒離析現象進行糾偏。

1.3 輥縫

輥壓機的原始輥縫S0=（磨輥直徑/1 000）±2mm，當熟料顆粒大，物料綜合水分低，輥面狀況好時，原始輥縫采用+2mm控制，反之則采用-2mm控制。輥壓機運行時，輥縫撐開S1，料餅厚度隨磨輥規格不同而不同，φ140cm 輥壓機料餅厚度＜35mm，φ180cm 輥壓機料餅厚度＜45mm。輥壓機運行時，動輥產生一個行程ΔS=S1-S0，動輥通過油缸頂到氮氣囊儲能后，對料床產生一個反作用力，ΔS越大，動輥反作用到料床的力就越大，物料微裂效果越好。若輥面磨損，S0增大，則ΔS減小，動輥反作用力減弱，工作壓力降低，破碎物料能力下降，因此，應定期檢測輥壓機原始輥縫的變化，及時調整兩輥間距。用不同規格的圓鋼插入兩輥間，可進行輥縫測量，但需考慮兩個輥面齒線凹凸深度尺寸對測量值的影響，往往磨輥中部寬度的磨損最為嚴重，S0最終值應按各段平均計算。

在線修復輥面時，須先將耐磨層厚度堆焊至磨輥直徑的設計尺寸，再堆焊點線，否則修復后的輥徑會偏小。若輥徑偏小，在調整原始輥縫時，設備的調整板將被迫取消，導致使用過程中輥面磨損后，無法再調整輥縫，甚至被迫通過切削限位鐵進行輥縫調整。輥壓機運行時，若動輥一側不作往復移動，那么該側可能存在氮氣囊壓力泄漏或氮氣囊膠皮破損的問題。正常時，氮氣囊充壓應達到輥壓機工作壓力的65%～75%，采用加壓泵充氣可以消除氮氣瓶壓力對氮氣充壓的影響。

1.4 輥壓機工作壓力

輥壓機工作壓力一般在8～12MPa，早期的輥壓機多為“窄輥面、高壓力”運行，而目前的輥壓機多采用“寬輥面、中壓力”運行。輥壓機工作壓力是動輥撐開并反作用于料餅上的壓力，即料床“料擠料”的壓力。在熟料粒度大、綜合水分低、V 型選粉機效率高的工況下，輥壓機適應于更高的工作壓力。

若熟料中的細料多、小倉細粉量大、料床薄，則強制喂料易造成料床破壞，輥壓機產生振動，造成沖料，出輥壓機提升機無法工作，需花費大量人力清理。當出現這種情況時，除了提高V型選粉機效率外，還要縮窄下插輥壓機下料溜子，為料床提供更加密實穩定的料壓。此外，輥壓機的逆止閥在運行中有時會出現泄壓，造成操作不穩定，停機時應對逆止閥、過濾網進行清洗，保持液壓油純凈。

在使用濕渣、脫硫石膏作原料時，有些水泥廠擔心料餅在V型選粉機中的打散效果不好，以低壓力控制輥壓機運行，導致輥壓機做功低，二次循環粉磨物料量及細粉量增加，嚴重影響系統產量。實際上，V 型選粉機本身具有逆流烘干作用，當料餅第一次未打散，循環至70℃～80℃時，物料會快速凝結、烘干，形成一定硬度的塊狀物，再次通過輥壓機時就能夠被輕松打散。因此，輥壓機操作需以運行電流為前提，進行加壓操作。

2 中間倉與喂料下料溜子

為了實現物料飽和式擠壓，輥壓機入料上方需有一定的料壓，如何將料壓作用至料床至關重要。

2.1 中間倉

中間倉底部設計高度一般要求＞2.5m，運行時中間倉倉位要求保持60%～70%容量。中間倉倉壁易粘附物料，形成較厚的板結料，影響倉重的零點調節，還會導致倉壁摩擦系數增加，實際儲量減少，影響物料的下行壓力。為了減小中間倉倉壁磨損，可在倉壁及錐部焊接耐磨筋板，但這種方式易產生物料粘附，而且會降低倉壁邊緣物料的下滑力,不是最優選；也有公司采取增加小倉高度的改造措施，如，將下料溜子向倉內部上方延伸，實際改造效果并不佳；若在中間倉倉壁尤其是錐部，鋪設高分子聚乙烯襯板，則不易產生物料粘附，可降低倉壁摩擦，是較好的解決方法，同時，需定期清理積料；改變中間倉錐部角度及降低倉壁摩擦阻力，是中間倉改進的方向。

2.2 下料溜子

圖2 為下料溜子示意。如圖2 所示，輥壓機布簾式軟連接用于中間倉上下體承重脫離，有利于小倉荷重傳感器零點調整。棒狀閥門用于氣動閘閥檢修時，控制物料下料；氣動閘閥用于輥壓機停機或異常情況時，緊急關閉下料溜子。下料溜子呈矩型（a×b），b尺寸與磨輥寬度一致，a尺寸從上到下逐漸縮窄，物料在下料溜子內下移過程中受擠壓，更加密實。

圖2 下料溜子示意

棒狀閥門因其棒孔存在間隙，導致輥壓機運轉時易竄灰，造成環境污染，實踐證明，可以取消棒狀閥門。取消棒狀閥門，不僅可以改善輥壓機周邊環境，而且可以杜絕運行中使用棒條帶來的料壓損失。檢修氣動閘閥時，盡可能用完小倉物料，剩下的少許物料放入提升機，開機后再轉回中間倉。輥壓機停機時氣動閘閥關閉，閥體上部下料溜子中的物料呈壓實狀態，易粘附板結，尤其是使用脫硫石膏、濕渣時，氣動閘閥滑道易被板結料卡死，因此a1尺寸不能過大，以免造成插板行程過長。若采用雙向氣動閘閥，則可使插板行程減半，大大提高設備運行可靠性。為避免氣動閘閥被板結料卡死，還需經常檢查清理下料溜子中的邊角粘附料，減少下料溜子管壁阻力。下料溜子易磨損，應采用耐磨復合鋼板制作，不應在下料溜子窄邊焊接耐磨筋板，狹小的擠壓空間會嚴重阻礙料壓的延續，造成輥壓機電流下降。

在輥壓機上殼體與喂料閥之間還存在一定的空間，國內某輥壓機生產廠家將下料溜子延伸至輥壓機殼體下方，延伸的下料溜子起到強制喂料的作用，物料向下擠壓更加密實，料床更加穩定，可以彌補輥面咬合力的不足。延伸下料溜子深度以不影響喂料閥開合工作為前提，應留有一定的間隙。

下料溜子a3尺寸與熟料顆粒級配、V型選粉機效率（細粉量）、物料綜合水分及輥面磨損情況有關，在定輥一側，將a3尺寸設計成可靈活調節的方式最為理想。在φ180cm-160cm 輥壓機上，當a3尺寸為300mm時，輥壓機運行電流最大，這與φ180cm-140cm 輥壓機運行結果一致。在φ140cm-80cm 輥壓機上延伸下料溜子，a3尺寸為300mm 時，輥壓機電流負荷由55%升至75%，發現喂料閥過深，影響料床通道，取消喂料閥后（用棒閥調整喂料量），輥壓機運行電流達到90%額定負荷，臺時產量大幅提升。若將喂料閥、氣動閥、棒閥一并取消，在下料溜子下部（a2=400mm）采用雙向可遠程控制的電動螺旋閘閥，沿輥軸方向對開布置，控制喂料，不僅可以糾偏輥縫，而且可以集喂料閥和氣動閥作用于一體，使設備更具可靠性。

3 V 型選粉機

3.1 V型選粉機物料的均布

設計過程中，常采用3～4路均分管路進入V型選粉機，強制均布物料。從輥壓機實際臺時產量與出輥提升機設計能力來看，小規格輥壓機臺時產量與小倉回粉量之比約為1∶4，規格為φ1.8m 的輥壓機臺時產量與小倉回粉量之比約為1∶3，該規格輥壓機小倉物料回粉量占比高，因此需重視回粉中的細粉量對輥壓機運行電流的影響。V 型選粉機運行時，一些大塊板結料、雜物等易造成入料管道、進口分布格柵堵塞，選粉效率下降，輥壓機運行電流降低，需重點巡檢V型選粉機入口部位。

3.2 V型選粉機的用風

V 型選粉機用風是影響其選粉效率的重要因素。V 型選粉機入料越向下運動，物料分散越均勻，將有限的風量在V型選粉機下部以U型路徑通過，可提高選粉效率。

轉子式選粉機的基本工作原理是均布物料，格柵均布通風，轉子轉動產生內外壓差，壓差越大，選粉越細。V型選粉機的工作原理類似，在風速相同的情況下，增加V 型選粉機進出口壓差，V 型選粉機效率提高，輥壓機電流上升。V型選粉機出口風依次通過旋風筒、循環風機、動態選粉機、大布袋收塵器及風機，風門較多，易相互干擾，需統籌考慮。當V型選粉機的風、料與出磨三分離選粉機共用一體時，應適當提高V型選粉機轉速，盡可能多拉風，增加系統負壓，對V型選粉機、三分離選粉機均有利。

3.3 物料入小倉與入V型選粉機對比

在采用濕渣、脫硫石膏作原料時，輥壓機臺時產量呈下降趨勢，某項目將物料入小倉改為入V型選粉機，在操作不變的情況下，輥壓機臺時產量下降10%，運行3d后改回物料入小倉的設計，臺時產量恢復正常。該項目風機風量均100%使用，物料改入V 型選粉機后，V 型選粉機通風阻力增大，風量降低，選粉效率下降，輥壓機臺時產量降低。在生料輥壓機設計方案中，物料先入V型選粉機的方案居多，也有改為先入小倉的案例，表現為出V 型選粉機提升機電流下降，V 型選粉機通風阻力降低，系統風量增加，輥壓機臺時產量提高15%。

對水泥粉磨系統來說，在采用輥壓機前，降低能耗多主張“多破少磨”的方式；采用輥壓機后，若要發揮其擠壓“微裂”的優勢，應采取“多壓少磨”的方式，其方法就是增加輥壓機的物料通過量，保持穩定的高負荷擠壓。輥壓機擠壓效果好時，入磨細粉一半以上達到成品細度，且比表面積很高。若采用打散機選粉，其入磨指標與V型選粉機相比差距較大，應采用V型選粉機對其進行替換改造。

4 熟料顆粒粒徑與物料綜合水分

4.1 熟料顆粒粒徑

熟料顆粒粒徑在10～50mm 時，對輥壓機料床較為適宜，由于輥壓機小倉中回粉料占70%～80%，熟料顆粒粒徑對輥壓機運行電流影響較大，配料站入庫出庫物料的離析及回轉窯熟料庫庫側物料的外放均會對熟料級配產生影響。露天堆存產生的板結料，內返輥壓機時應采用篦條加以清理，大塊板結料（＞150mm）易造成輥壓機電流瞬間跳動，嚴重時造成輥壓機跳停。當熟料中細粉占比較多時，輥壓機運行電流下降，在喂料閥開度最大的情況下，輥壓機運行電流仍無法達到上位時，需進一步調整輥壓機原始輥縫、下料溜子、氮氣囊壓力。

4.2 物料綜合水分

為降低生產成本，水泥廠往往采用水分較大的濕粉煤灰、濕渣、脫硫石膏等原料，物料綜合水分較高，當綜合水分＞2%時，輥壓機電流明顯下降，臺時產量降低10%～15%。其原因是物料綜合水分高時，輥壓機料床擠壓，物料顆粒間產生滑動，輥面咬合力下降，造成料床變薄，輥壓機物料通過量降低。在這種情況下，應縮小原始輥縫，減小ΔS的變化，調整下料溜子，為料床提供更加密實的下行壓力，增加物料通過量。

5 結語

通過調節喂料閥，大部分輥壓機能夠控制運行電流，但也有受物料、設備磨損等因素影響，輥壓機電流達不到額定電流90%±5%的情況，我們應重視輥壓機各運行環節的檢查，并提出對應的解決方案，為發揮輥壓機良好做功能力創造條件。