一、国产辊压机系统现状

我国自上世纪八十年代引进德国KHD公司辊压机技术以来，国产辊压机的规格，辊径由Φ*mm发展到Φ*mm，装机功率由kW×2发展到kW×2，配套磨机的产量由70t/h发展到t/h；早期的辊压机在使用中存在的问题也得到很多的改进，使用效果也有很大的提高。但其采用低压大循环的控制方式及配置没有改变，挤压效果差，产生的料饼很少，没有达到辊压机的理想效果。我们要使用好一台设备，首先对其原理、参数、结构、工艺要有充分的认识。

二、辊压机设计的主要参数

1、辊压机工作原理

辊压机采用一对相向运动的辊子（其中一只固定辊一只活动辊），使用液压力通过活动辊作用在拉入两辊之间的物料上，并将其挤压粉碎。

2、工作压力

压力是决定辊压效果的最基本参数。辊压机总力F（kN）=n·S·Pr式中：n一液压缸数S一液压缸有效面积（m2）Pr一液压系统压力（MPa）平均辊压Pcp（KN/m2）Pcp＝2F/D·Bsinα式中：D一磨辊直径（m）B—磨辊有效宽度（m）α---压力角或称咬入角（°）投影压力PT（KN/m2）PT=F/B·D实际上真正对辊压效果起作用的是最大辊压。以两辊中心连线为0度，压力角起始于8.3度，终止于—1.6度，而最大尖峰压力位于1.5度，尖峰压力略大于平均压力的2倍。

3、辊速

辊压机的辊速有两种表示方法：一种是以辊子圆周线速度V表示；另一种是以辊子转速表示。辊子的圆周线速度与产量、功率消耗和运行的平稳性有关。辊速高，产量也大，但过高的转速使得辊子与物料之间的相对滑动增大，咬合不良，使辊子表面磨损加剧，对辊压机的产量也产生不利影响。

目前一般辊速在1-1.75m/s之间，也有人提出，辊速不允许超过1.5m/s；辊子线速度：一般在1.0-1.7m/s，目前大多在1.5-1.7m/s。

4、料饼厚度

辊压机的通过量公式为Q=·B·s·υ·γ（t/h）式中：B---辊压机宽度（m）s----料饼厚度（m）υ----辊压机线速度（m/s）γ----料饼容重（t/m3）

一般料饼厚度≈0.02D，如果辊压降低料饼将变厚，这说明辊压机能力（通过量）将随辊压降低而增加。

5、控制方式

主要有2种：1、恒压力，2、恒辊缝。

三、国产辊压机系统存在问题的分析

1、目前国产辊压机大多采用低压大循环的控制方式,压力偏低,其平均辊压在60-80Mpa，尖峰压力约-Mpa，产生的细粉比例少,细度0.08mm筛余在80-90%,0.9mm以上占50%左右，挤压效果差；

2、辊缝的控制有两种方式，一种为恒压力控制，一种为恒辊缝控制；其电机运行电流都波动较大，PLC控制大多采用德国西门子，运行辊缝和压力波动较大；加上回辊压机细粉偏多，有时会产生剧烈共振。

3、目前大多辊压机进料装置为物料经过料仓后直接冲到辊缝，将物料拉入两辊之间，即我们通常所说的辊压机的拉入角进行挤压；流量调节幅度有限且难以精确稳定控制；同时料仓有仓位高低，还有物料离析现象，有时导致辊压机震动大；改进的进料装置，有些可以控制开度，但效果不佳，未能达到有效控制。

4、辊压机运行电流波动大，辊压机配置电机功率偏低，实际使用功率更低。

四、辊压机升级改造措施

1、新增辊压机辊缝调整装置（专利号ZL.8），采用高压小循环的控制方式，油缸缸径配置偏小，更换缸径大的油缸，液压系统在低压强下运行更为稳定。采用高压小循环的控制方式，接近挤碎物料的极限压力，能够形成料餠，辊压机出料口细粉含量大大增加，易磨性大大提高。

2、改造辊压机进料装置，采用新型多方位进料装置控制进料（专利技术），多方位调节控制，达到合适的物料流量；同时辊子运行更加平稳，使辊压机达到稳定的运行状态。

3、改进PLC的控制，在原有数据控制不变的情况下，把压强、辊缝控制单独增加一个PLC控制(采用西门子SIMATICS7-,结合西门子SINAMICS驱动产品及SIMATIC人机界面产品)；CPU标配的以太网接口，支持PROFINET、TCP、UDP、ModbusTCP等多种工业以太网通信协议；利用一根普通的网线即可将程序下载到PLC中，省去了专用编程电缆，经济快捷。达到稳定压强,压强控制范围更小。接近挤碎物料的极限压强，能够形成大量料餠，辊子运行更加平稳；这样辊压机电流波动小，电流可以达到额定电流的80-90%，比较稳定，辊压机做功提高，这标志辊压机对物料输入了粉碎所需的能量。

五、粉磨系统存在问题的分析

1、目前联合粉磨系统的设计中，配料是稳定可控的，经辊压机挤压后的物料为粉料、1-3mm颗粒、大于3mm颗粒、料饼，经V选或打散机选去细粉入磨，回料仓的物料会出现离析、流量的不稳定，加上喂料控制的不可控，辊压机料仓仓位波动很大，给料的波动也很大。

2、入磨的物料的流量没有计量，不能直观反映和判断，靠操作辊压机系统经验调节，实际操作难度大；操作主要依赖于人工完成，智能控制的程度较低，然而由于人工操作多数是依赖于操作员的经验，出于各种因素，往往会导致磨机、选粉机等粉磨系统中关键设备的运行波动较大，易造成磨机处于过负荷或欠负荷的状态。

3、磨机负荷状态在中控很难直观判断，听磨音也是技术，不易掌握；通过磨机电流、提升机电流也要有相当的经验。细度、比表等检测数据滞后1小时以上，难以及时进行调整。

六、联合粉磨智能控制系统1、增加粉磨智能控制系统

智能控制系统接入方式简单易行，该接入方式不需要改变原有的工控以太网中的过程控制程序，只需要在工控以太网中接入工业安全网闸，连接智能控制系统服务器，并通过防火墙隔离连接办公网络，在原DCS系统的OPC通信接口开放的基础上，通过OPC技术读取DCS系统的数据即可，智能控制系统的安装、调试都在该计算机中完成，并且该智能控制系统独立于DCS系统，不会对原有DCS系统带来任何影响，实施方式安全易行。如图所示。

根据辊压机+管磨系统工艺流程设计，水泥磨控制系统预设计以下控制器，主要是由辊压机仓重控制器、辊压机负荷控制器、管磨负荷控制器、选粉机风压控制器、水泥磨系统决策值决策器等组成。系统整体控制方案如下所示：

2、辊压机负荷控制器基本控制构成

操作变量：辊压机喂料挡板

被控变量：辊压机出料斗提电流

参考变量：辊压机电流、辊压机振动

辊压机出料斗提电流反映辊压机碾压物料的多少，并且辊压机斗提电流不能过高，本控制器通过辊压机喂料挡板自动控制可以稳定辊压机辊压物料量，从而稳定辊压质量和产量，并且保证辊压机电流和振动相对稳定，不超过一定限制。辊压机负荷控制器设计思路如图所示。

3、球磨负荷控制器基本控制构成

操作变量：循环风机转速

被控变量：出磨提升机电流

参考变量：磨主机电流、回粉量、选粉机转速

循环风机转速作为连接水泥辊压机系统和水泥管磨系统的中间设备，在稳定两个系统的运行中起到了重要的作用。循环风机的转速决定了进入水泥磨物料的多少，而出磨提升机电流能够很好的反映磨机内的负荷状态。本控制器通过出磨提升机电流控制循环风机转速，实现对水泥磨磨内的负荷进行控制。由于水泥磨负荷估计是综合考虑估计实现的，因此本系统会通过多变量：出磨提升机电流、磨主机电流、回粉量等量值综合实现水泥磨的软测量，如果只考虑出磨提升机电流（根据负荷控制思想类似），其管磨负荷优化控制器设计思路如下图所示。

4、选粉机风压控制器基本控制构成

操作变量：尾排风机转速、循环风挡板

被控变量：选粉机入口负压

参考变量：选粉机转速、出磨提升机电流

选粉系统压力的合理控制，对水泥粒度的精准选择起到关键性作用。选粉系统压力的控制的主要目的是配合选粉机转速，使通过选粉机的水泥粒度达到合格成品的要求，以便选粉机和尾排风机能够工作在最佳状态，进而稳定整个水泥磨系统的用风系统，最终达到稳定系统、降低能耗的目的。选粉机系统风压控制器设计方案如下图所示。

5、水泥磨系统目标值决策器基本控制构成

辅助变量：如有在线粒度分析仪可接入，如无可输入生产品种选择、45μm控制值、选粉机频率历史值综合、出磨斗提电流历史值综合、辊压机仓位历史值综合、出辊压机斗提电流历史值综合、选粉机入口负压历史值综合

决策变量：45μm控制决策值、选粉机频率决策值、出磨斗提电流决策值、辊压机仓位决策值、出辊压机斗提电流决策值、选粉机入口负压决策值

参考变量：原料配比

水泥粉磨整体系统的合理控制，对水泥的粒度精准选择、系统稳定、优化产能具有关键性作用。在生产不同产品时，需要系统自动完成对每个控制器决策值的自动决策和优化，使智能控制系统以最短的时间完成品种转换控制，进而大大缩短因品种转换带来的系统不稳定的时间。使水泥粒度达到合格成品的要求，最终达到稳定系统、降低能耗的目的。水泥磨系统决策值决策控制器设计方案如下图所示。

6、效益分析

（1）通过辊压机技术升级改造，使辊压机做功充分发挥，辊压机出料口细粉大大增加，比原来0.08mm筛余降低10%左右；入磨比表面积在原来的基础上提高40~60㎡/kg；提高台时产量10%~20%

（2）采用智能控制系统提高水泥粉磨过程的自动化、智能化水平。在保证质量的前提下，避免过粉磨，减轻设备损耗，达到节能降耗，可节约电耗3-5度/吨水泥。

●部分案例：●

（1）巢湖恒信，Ф3.8×13m水泥磨闭路配套辊压机Ф×（鹏飞），台时产量从吨/小时提高到吨/小时，电耗22度/吨水泥。

（2）华润水泥，Ф4.2×13m水泥磨开路配套辊压机Ф×（合肥院），台时产量从吨/小时提高到吨/小时，电耗23度/吨水泥。

（3）金隅冀东，Ф3.8×13m水泥磨开路配套辊压机Ф×（合肥院），台时产量从吨/小时提高到吨/小时，电耗24度/吨水泥。

上饶市匠芯机械设备有限公司技术邵步华13711036

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