RPS16-170/180高壓輥磨機智能監(jiān)控系統(tǒng)設計

羅 敏 張 磊

(1.河北鋼鐵集團司家營研山鐵礦有限公司；2.河北鋼鐵集團機電檢修公司)

RPS16-170/180高壓輥磨機智能監(jiān)控系統(tǒng)設計

羅 敏1張 磊2

(1.河北鋼鐵集團司家營研山鐵礦有限公司；2.河北鋼鐵集團機電檢修公司)

通過專用PLC和上位機監(jiān)控軟件，對輥壓機運行過程中所需要的所有操作參數(shù)進行實時監(jiān)測與控制，專門的控制系統(tǒng)既滿足了設備工藝所提出的所有技術要求，又便于用戶操作，操作員除對操作參數(shù)進行設定和偶爾的調(diào)整外，不需進行任何操控。該智能監(jiān)控系統(tǒng)對提高RPS16-170/180高壓輥磨機運行可靠性，保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率等都起到了重要作用。

研山鐵礦 高壓輥磨機 ROLCOX 自動控制

河北鋼鐵集團司家營研山鐵礦本著設備現(xiàn)代化、自動化的原則，引進KHD公司新型、高效、低耗的高壓輥磨機，機器型號為RPS16-170/180，輥直徑1 700 mm，輥寬1 800 mm，給料粒級為12～50 mm的中碎產(chǎn)品。高壓輥磨機運行過程中要求對操作參數(shù)進行實時監(jiān)測，如壓力、電機功率以及輥子間隙等，以保證在運行過程中保持穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量。研山鐵礦在消化吸收國外先進技術的基礎上，開發(fā)設計了與KHD公司輥壓機配套的智能監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用德國西門子公司生產(chǎn)的可編程控制器，通過設計專用控制程序進而滿足設備工藝所提出的技術要求，便于用戶操作，對提高其運行可靠性，保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率等都起到了重要作用。

1 高壓輥磨機的工作原理

高壓輥磨機主體為框架結(jié)構(gòu)，由一個靜輥和一個動輥組成，兩個輥子在主電機的驅(qū)動下做相對轉(zhuǎn)動。其中，動輥被一組液壓缸推動從而做水平方向滑動，并與定輥保持一定的間隙。當預粉碎的礦石靠自重流入兩個旋轉(zhuǎn)的輥子之間時，除了與輥面直接接觸的物料受到輥面直接的壓力外，兩輥間隙內(nèi)的物料還被兩個相對旋轉(zhuǎn)的輥子壓實，物料因承受了多點壓力而被破碎，進而實現(xiàn)連續(xù)粉磨的過程。

2 高壓輥磨機自控系統(tǒng)

高壓輥磨機的自動化系統(tǒng)主要包括PLC和上位機監(jiān)控軟件，PLC選用SIEMENS的SIMATIC S7-300的CPU；上位機監(jiān)控軟件選用SIEMENS的WINCC組態(tài)軟件。輥磨機自動化系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線和中控室連接。為了輥壓機運行安全，主電機的啟動信號總是設定位離散的IO點。系統(tǒng)可對輥縫、壓力、軸承溫度、潤滑等進行檢測并報警，實現(xiàn)對輥磨機本體的保護、自動控制、顯示與報警。高壓輥磨機自動控制系統(tǒng)見圖1。

2.1 主要測量裝置

(1)壓力測量。壓力是通過動輥左右兩側(cè)的壓力傳感器進行測量的，采用兩線制變送器，量程范圍為0～400 bar，輸出信號為4～20 mA。傳感器和變送器集合在一個盒子內(nèi)，一旦接線損壞即發(fā)出故障信號，輥壓機會立即停機。

(2)軸承間距測量。軸承間距在動輥的左右兩側(cè)進行監(jiān)測，因無法直接監(jiān)測2個輥面內(nèi)的輥縫間距，通過監(jiān)測輥子軸承的間距可間接取得輥面之間的間隙。該傳感器為感應式并帶變送器，變送器為4線制，測量范圍為0～100 mm，輸出信號為4～20 mA。一旦接線損壞即發(fā)出故障信號，輥壓機會立即停機。

(3)溫度測量。輥子軸承溫度和減速機油溫均分別采用PT100熱電阻進行監(jiān)測，這些熱電阻均采用3線制接入溫度變送器，變送器采用兩線制，測量范圍為-20～+100 ℃，輸出信號為4～20 mA。一旦接線損壞即發(fā)出故障信號，輥壓機會立即停機。

2.2 上位機操作系統(tǒng)

上位機監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控軟件采用WINCC組態(tài)軟件，由系統(tǒng)總覽畫面、輥壓機液壓系統(tǒng)畫面(見圖2)、輥壓機潤滑系統(tǒng)畫面、歷時趨勢畫面、報警信息畫面組成。系統(tǒng)可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程工藝流程及各參數(shù)的采集顯示、報警、歷史數(shù)據(jù)存儲及趨勢圖、生成報表等監(jiān)控功能。

圖1 高壓輥磨機自動控制系統(tǒng)

圖2 液壓系統(tǒng)畫面

3 ROLCOX系統(tǒng)功能

ROLCOX是輥壓機綜合控制裝置，它對輥壓機驅(qū)動，減速機潤滑油泵，潤滑脂泵，液壓泵和輥壓機正常運行所要求的所有其他元件進行控制。做為一個粉磨工藝的組合單元，輥壓機是一種整體，需要與其他單元之間有相應的聯(lián)鎖回路(如喂料和出料設備等)，所有必需的信號都將在ROLCOX和SCADA之間傳送。

ROLCOX控制程序采用西門子step7語言進行編程，實現(xiàn)的主要控制功能有:①主電機、潤滑油泵、液壓油泵、各電磁閥的起停順序和聯(lián)鎖控制；②主傳動電動機電流不超過額定值的110%，主傳動電機繞組、軸承溫度超限報警停機；③保持輥子平行，并控制兩輥左右側(cè)的間隙差小于6 mm；④保持兩輥間的壓力在設定的范圍內(nèi)恒定；⑤確保減速機油溫大于60 ℃時起動冷卻系統(tǒng)，70 ℃時報警，85 ℃時停機，軸承溫度大于50 ℃時報警、停機；⑥主潤滑泵、攪拌泵運行、停止定時控制；⑦潤滑流量報警等。

3.1 壓力控制功能

液壓系統(tǒng)主要完成的動作包括退輥、進輥、右側(cè)加壓、右側(cè)減壓、左側(cè)加壓、左側(cè)減壓、平行自動控制、壓力自動調(diào)節(jié)等。主要通過對各個電磁閥和液壓電機的控制以及各種液壓系統(tǒng)信號的檢測來實現(xiàn)動輥的移動或加壓等過程。

系統(tǒng)壓力增加，動輥開始向靜輥靠近。液壓系統(tǒng)壓力達到一定壓力誤差之值后，增壓閥按照壓力增壓周期設定的時間以脈沖方式進行增壓[1]，以便使液壓系統(tǒng)在避免出現(xiàn)過壓現(xiàn)象的情況下，準確穩(wěn)定地達到操作壓力設定值。達到設定壓力后增壓閥關閉，液壓泵停止運行。

最大壓力取決于下列壓力值之和，即：操作壓力值+操作壓力最大增加值+壓力誤差值。該壓力受液壓泵限壓閥的最大操作壓力限制。

如果由于物料的變化造成系統(tǒng)壓力超過操作壓力值與壓力誤差值之和時，減壓用電磁閥將根據(jù)壓力降壓周期開停間隔進行調(diào)節(jié)，直至壓力達到操作壓力之后所有閥關閉。壓力控制系統(tǒng)采取對左右壓力進行獨立控制設計。為避免短期壓力波動時電磁閥和液壓泵頻繁動作，當超過設定的壓力偏差值之后延時3 s再進行調(diào)節(jié)。

比壓力控制更重要的是對輥隙幾何形狀的監(jiān)測。保持輥子在平行的情況下運行[2](在誤差范圍內(nèi))是優(yōu)先于保持輥子兩側(cè)壓力一致的首要控制原則。這意味著在對輥隙進行修正后輥子兩側(cè)的實際壓力設定值可能會有不同。

3.2 按輥隙控制設定控制功能

該控制功能允許按料餅厚度隨時調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力[3]。只有當“壓力比”設定值輸入為>0 bar/mm時，該附加功能開始起作用。壓力大于0時，按輥隙設定的特性曲線見圖3。

4 結(jié) 論

高壓輥磨機智能監(jiān)控系統(tǒng)，通過專用控制程序滿足了設備工藝所提出的所有技術要求，便于用戶操作，輥壓機運行過程中，操作人員無需對設備進行任何操作，對提高輥壓機運行可靠性，保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率等都起到了重要作用。

圖3 壓力大于0時，按輥隙設定特性曲線

[1] 任德樹，陳啟鴻.輥壓機料團粉碎機理及在金屬礦山的應用[J].金屬礦山，2007(5)：5-9.

[2] 成大先.機械設計手冊：第二冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002.

[3] 李啟衡.碎礦與磨礦[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1980.

2015-05-18)

羅 敏(1987—)，女，助理工程師，063000 河北省唐山市灤縣響嘡鎮(zhèn)。