辊压机设计.docx

1、辊压机设计摘要：首先，论文对辊压机的工作原理及主要构造做了简要说明；其次，对辊压机的主要技术参数进行了计算，其中包括辊径、辊宽、最小辊隙、工作压力、生产能力和传动功率等。所以，如何杜绝上述物料对球磨机的负面影响，充分发挥辊压机高效节能的特点成为挤压粉磨系统工艺控制技术如何进一步完善优化的重要课题。关键词： 辊缝； 挤压； 粉磨 前言自20世纪90年代中期第一台双驱动高压辊磨机问世后，高压辊磨技术得到迅速的发展。高压辊磨机是在传统辊机的基础上改进而成的，通过给活动辊施以高压使得边界受约束的物料通过两个相向转动的辊子受挤碎产生细粒级。高压辊磨机主要有工作辊、传动系统、压力系统、机架、给料和排料装置

2、、控制系统组成。工作辊包括固定辊和可动辊，轴和轴承座。固定辊和可动辊的规格和架构相同，工作辊由辊芯和辊套组成，磨损后辊套可以更换。两工作辊安装在同一水平面上且互相平行，同步相向运转。固定辊的轴承座定位于机架上，可动辊的轴承座能沿上下机架的导轨前后移动，并与施压部件相连，传递工作压力。辊磨过程中，辊磨压力与两个辊子之间的间隙存在一定的关系，压力越大，辊间隙越小，但不是线性函数关系。任何物料挤压都有一个极限值，施加压力时，当超过这个极限值后，再大的压力也不能减小辊间隙，同时辊磨效果也不会增加。过大的压力只能产生两个结果：辊子表面损坏和增加能量消耗。因此，辊磨压力的大小一定要合适。为了解决这一问题，

3、高压辊磨机通常是依靠计算机控制系统在线检测和自动操作，来保证各种工作参数在正常范围内。用于铁精矿磨矿的高压辊磨机的工作辊面上设有栓钉，物料嵌布在栓钉之间，形成抗磨损的保护层，抗磨损层的高度和栓钉的高度一致。球团厂的高压辊磨机的辊面工作寿命超过两年。 辊压机对物料进行有效粉碎采用的是大能量一次性输入的单颗粒粉碎群体化，亦即粒间粉碎的原理，其实现粉碎原理的方式是采用一对相向转动的磨辊，一只为活动辊，一只为固定辊。其中活动辊轴承座与提供压力的液压系统相连，固定辊固装在主机架内腔。活动辊在液压系统压力的作用下向物料施以高压，将持续通过两磨辊之间压力区的物料以挤压粉碎的方式有效粉碎。通过高倍显微镜观察，

4、可以发现被粉碎的物料表面布满裂纹，这说明不仅物料的粒度被大幅度减小，其易磨性也获得显著改善，这将对粉磨系统的大幅度增产节能起到至关重要的作用。以辊压机和球磨机组成的预粉磨系统大大降低了电耗，主机电耗可降到30KWh/t。辊压机问世初期碰到了一些技术问题，诸如喂料粒度太大引起断续震动；喂料粒度波动导致辊压机时开时停；出料不均使得后续球磨机难以适应；辊面磨损大影响辊压机的运转率等等。经过10多年的努力，这些问题正在逐步得到解决，因此辊压机也逐步大型化。工艺系统上也从原来的单纯预粉磨、混合粉磨进展到联合粉磨。在联合粉磨中，辊压机和选粉机组成圈流，生产出中间产品后再进入后续球磨机进行最终粉磨。由于联合

5、粉磨系统能够更大发挥辊压机的作用，整个系统的单位电耗也随着辊压机作用的增大而减小。因此辊压机联合粉磨系统成为当前大型化水泥粉磨系统的主导方案。辊压机技术的在我国的引进和推广应用历经二十年，迄今为止，不论在设备制造技术或系统工艺技术方面都取得了长足的发展，设备制造技术的不断优化和系统工艺技术持续的推陈出新给这项新技术带来了强大的生命力，节能幅度达30%以上。优异的技术经济指标在给广大用户带来了显著经济效益的同时，也为我们获得了广阔的发展前景。可以乐观地说，在目前能源极度紧缺的形势下，这项节能效果显著的粉磨新技术已经成为各水泥生产企业粉磨技术改造扩建项目的主要首选方案.1.辊压机主体结构高压辊磨机

6、是由电机、减速机、扭力支撑架、定辊机构、动辊机构、液压系统、控制系统、干油润滑系统、水循环系统等部分组成。高压辊磨机生产流程及工作原理如图1-1。1)电机通常在物料供应和生产需求平稳的工况下，可选用定速高压电机作为辊子转动的动力源；而对于生产波动比较大的工况，则选用变频调速高压电机为佳。图1-1 高压辊磨机生产流程及工作原理2)减速机与电机的联接减速机通过液力偶合器、万向连轴器与电机联接，能够保证启动平稳，同时允许电机中心与减速机中心有较大位移。减速机采用行星齿轮传动，配备有外置油泵式油水循环冷却系统，它通过一种胀缩盘与辊子传动轴直接联接，方便可靠。是辊压机的核心部件，主要由磨辊主轴、主轴承、

7、可水平移动的轴承及端面热电阻等组成。其主要功能是向物料输出低速、重负荷的挤压粉碎力。工作转速为23.75rpm，工作温度100。3)辊子作为碾磨工具，要求其表面材料的强度和耐磨性非常好，故多数厂家是采用粉末冶金技术在辊子表面镶一定厚度的耐磨层。辊子表面不仅镶有特殊材料制成的耐磨层，还均匀镶嵌有强度很高的柱钉。在运行过程中，柱钉间会粘附一定厚度的物料，对辊子表面起到很好的保护作用，降低辊面磨损，通常情况下，辊子寿命可达到一年半到两年。辊子依靠装配有多排圆柱滚子轴承和双排推力调心滚柱轴承的轴承座支撑，定辊轴承座直接固定在机架上，动辊轴承座可以在机架滑道上来回移动，从而增大或减小辊间隙，调整施加给物

8、料的压力。4)减速机扭力支撑架用于支撑减速机。由于设备运行过程中，动辊减速机随动辊不断地来回移动，因而对支撑架提出了极高的要求。作为整个辊压机的基础，承受辊压机工作过程中的挤压粉碎力。5)液压系统它是整个高压辊磨机的核心部件，是辊磨机辊压力的来源。其动作过程大致如下：启动高压辊磨机，物料进入两辊子之间，推动动辊向后移动，间隙限位开关动作，液压马达启动，压力油经过滤器、电液比例换向阀、单向阀，经阀座直接进入动辊两侧的液压缸，推动动辊反向移动，提供辊压力。液压缸进油管路上装有压力表和压力传感器(与控制系统连通)，当液压缸的工作压力达到初始设定压力时，液压马达停止运转，电液比例换向阀换向到中位，油路

9、中止。5)控制系统它是高压辊磨机的中枢系统，接收来自液压系统，干油润滑系统、减速机电机传动系统、进料系统的压力、温度、流量、电流量、速度、位移值等信号，经分析处理后，优化参数，实施闭路控制，自动操作，以充分发挥辊磨机的作用。6)干油润滑系统用于对动辊、定辊轴承座的润滑和密封，采用开路润滑，油脂经过润滑部位后，直接外排。系统工作时，轴流径向柱塞泵将干油从桶中抽出，输出管路上装有安全阀，对油泵起到保护作用，油脂经油脂分配器分成两路，分别送到高压辊磨机辊子的两侧，再经过油脂分配器，分配到各润滑点。油脂分配器是由几个活塞组成，循环动作，向外分配油脂，任一活塞不动作，其他活塞全部不能动作，整个分配器失效

10、。同样，任何一个油脂分配器不工作，则其他油脂分配器也不能工作，整个系统就会失效。保证各游动及旋转部件具有可靠的润滑条件，确保其工作寿命。.7）液压系统其主要作用是液压弹簧并兼备液压保护功能。液压系统主要由泵站、阀台和主油缸三大部分组成。液压系统工作时，四只主油缸通过大管径管路与两只蓄能器相连通，使得它们之间的压力始终相同，油缸的动态特性灵敏，其固有频率完全跟踪得上频繁、快速下落的物料的变化频率。先导式溢流阀主要对液压系统进行保护，具有动态响应灵敏、流量大的特点，使磨辊间一旦进入异物，系统压力升高时，它能及进打开卸压，保护主机设备。阀台上另设有高性能压务传感器和电接点压力表，政党情况下，由压力传

11、感器负责液压压力的控制、显示。电接点压力表只用为后备控制。8)循环冷却水系统用于冷却整个设备，保证轴承座、辊子和减速机运行时处于正常温度范围内。2.辊压机电气系统辊压机是集机、液、电气自动化为一体的设备，各专业相互融合、渗透。但我国在大型化产品；耐磨材料的寿命；液压系统的可靠性；传动结构形式；自动化控制方面与国外相比存在较大差距。辊压机早期的技术仅仅局限于挤压预粉磨工艺，该工艺虽然给粉磨系统带来了一定的增产节能效益，但同时也暴露了辊压机设备本身固有的技术缺陷，辊压机侧挡板尽管设置了弹性顶紧装置以减少边缘漏料，但仍有一定量未经有效挤压的物料从磨辊边缘通过；物料之间由于物理性能差异造成的选择性粉碎

12、现象使得挤压后的料饼中仍存在少量未经有效挤压，易磨性未获得有效改善的物料颗粒；设备卸压启动造成大量未经有效挤压粉碎的物料通过辊压机。上述物料在进入球磨机后长时间滞留在磨中，将会造成粉磨系统产量的波动。所以，如何杜绝上述物料对球磨机的负面影响，充分发挥辊压机高效节能的特点成为挤压粉磨系统工艺技术如何进一步完善优化的重要课题。辊压机的控制主要分为三大部分：参数检测通过各类测量元件将温度、压力、位移、电流等物理参数送至控制室，集中显示并参与控制;电气控制采用机旁优先原则，实现辊压机各电动机、电磁阀的手动自动切换，即可现场在机旁按钮箱上控制（主要用于检修时），亦可在控制室操作（正常运行时）;自动控制采

13、用PLC 可编程控制器与触摸屏实现辊压机的全自动控制、综合故障及控制参数的在线修改等功能。主控制柜包括:DCS、现场控制柜 、现场设备 、提升机 、辊压机 、高压柜 、液阻柜 、无功补偿、气动阀 。辊压机系统是一个典型的机电一体化技术产品，全系统集成了数十个检测系统和控制单元，为了提高辊压机的运转效率，保证辊压机的安全运行，该系统采用了的PLC控制。主要包括：1.电源系统， （1）上位机DCS：PLC电源DC24V、外部开关量或com电源AC220V（2）主控柜：油泵电机、油站加热器电源AC380V、PLC电源24VDC、触摸屏电源24VDC、温度位移变送器隔离模块等电源24VDC、交流控制回

14、路电源220VAC。（3）现场控制柜：DC24(来自主控柜)、AC220V、AC380V（4）现场油站控制柜：PLC电源（来自主控柜）、AC220V（5）高压柜：电机电源：10KV、DC220V、AC220V、AC100V（6）液阻柜：AC220V、DC24V（7）辊缝变送器电源DC24V、气动阀电源：24VDC、液压系统电磁阀电源24VDC2、检测系统（1）.主电机电流检测辊压机的电流检测是通过高压柜的电流变送器420MA模拟信号送至主控柜信号隔离模块，再通过隔离模块送至DCS和PLC AI通道进行运算处理，通过触摸屏和中控上位机显示。通过对电流检测来看辊压机运行状况。（2）.温度检测辊压机

15、温度检测比较多，包括辊系左右轴承4个温度，减速机轴承2个温度，电机绕组2个温度，电机前后轴承4个温度，油站3个油温。温度检测都是采用Pt100热电阻检测，热电阻感应到温度变成相应阻值送至主控柜温度变送器，通过变送器变送2路420MA信号送至DCS和PLC AI通道经过运算处理，再通过触摸屏和中控上位机显示。通过对温度检测来看辊压机运行检测（3）.压力信号检测辊压机辊缝调节靠液压站产生高压来控制活动辊水平移动。压力检测都靠高精度压力传感器来完成检测的，压力传感器感应到压力变成相应阻值通过在集成在传感器变送器变送420MA，送至现场控制柜数显仪和主控柜的隔离模块，通过隔离模块变送2路420MA信号

16、送至DCS和PLC AI通道经过运算处理，再通过触摸屏和中控上位机显示。通过对压力检测来控制辊压机辊缝。（4）.辊缝检测辊压机辊缝检测靠位移传感器来完成检测，分别装在辊压机两侧轴承座上。位移传感器感应到间隙通过在集成在传感器变送器变送420MA，送至现场控制柜数显仪和主控柜的隔离模块，通过隔离模块变送2路420MA信号送至DCS和PLC AI通道经过运算处理，再通过触摸屏和中控上位机显示。通过对辊缝间隙检测来控制物料料饼和料的均匀度。（5）.进料位置检测辊压机进料位置检测靠拉绳改变阻值来完成检测，感应到阻值通过现场柜变送器变送2路420MA，分别送至现场控制柜数显仪和主控柜的隔离模块，通过隔离

17、模块变送2路420MA信号送至DCS和PLC AI通道经过运算处理，再通过触摸屏和中控上位机显示。通过对进料位置检测来控制下料的开度。3.主要控制单元（1）.减速机油站减速机油站对减速机轴承进行冷却及润滑作用。油站电气设备主要有2台油泵、1台油温加热器、多个温度检测及差压压力表。油站有独立的控制柜。控制柜配套与稀油润滑设备的控制，控制具有两台低压油泵电机、加热器及仪器仪表控制。两台低压油泵电机一备一用，加热器控制油箱温度，仪器仪表对油系统进行监测和控制。电控柜采用PLC以实现自动控制、保护及故障报警功能，并与辊压机主控柜联接。1.稀油站原理（2）.稀油站控制重点1）运行之前，若油箱油温低于下限

18、值(38)时，加热器自动工作；油箱油温高于上限值(42)时，加热器自动关闭。2）运行过程中，两油泵一备一用，供油压力低于下限设定值(0.12MPa)时，备用油泵自动工作，当供油压力达到设定值(0.3MPa)时，备用泵自动停止。3）压低：在运行过程中，低压供油压力低于下限设定值(0.12MPa)时，备用油泵自动工作,此时请巡视人员注意观察现场的润滑设备；若低压压力持续低于下限设定值(0.12MPa) 待10秒钟后，故障指示亮，电铃报警，同时发出主机停车信号。（3）.稀油站与主控柜联系当油站控制柜打到中控，油站正常，油站备妥到主控柜，再由主控柜到中控，此时，中控收到油站备妥，中控可以发出油站驱动（

19、稀油站、干油站、液压油站）先到主控柜，主控柜发出各个油站驱动可控制油站的启动或停机。油站启动后，1号油泵运行则触点闭合，2号油泵运行则触点闭合，加热器运行则触点闭合。当系统压力稳定且供油温度高于下限设定值(25)后，允许主机启动信号到高压柜，高压柜有备妥信号，此时便可以启动主机。主机运行中，若油站出现轻故障，报警继电器动作，报警信号到主控柜；若油站出现重故障，则停车报警继电器动作，故障信号到主控柜。（4）液压系统辊压机在运行过程中，物料通过固定辊与活动辊之间时，在两辊的压力作用下而被挤碎。在物料被压辊挤压的过程中，物料对压辊的反作用力将会使辊压机活动辊产生回退力，向活动辊上施压并维持固定辊与活

20、动辊之间的辊隙稳定是由液压控制系统完成的。（1）液压系统由3部分组成1）液压站主要由油箱、液压泵、电动机、高压过滤器、电加热器、冷却器、压力表、电磁换向阀、单向阀、溢流阀等元器件组成，液压站提供液压缸工作压力。2）液压缸分别置于活动辊两侧，对称装配在端部件上。液压缸施压于活动辊两侧轴承座上，从而传递到两辊之间的物料上。3）组合控制阀块主要由集成块、蓄能器、电磁换向阀、节流阀、单向阀、溢流阀、压力传感器、快速卸荷阀组及测压接头组成。液压缸内液压油的补充及排泄，均由组合控制阀块上相关液压元器件进行控制。 （5）.液压站控制重点1）液压站油箱内液压油油位由一个液位控制器进行检测，设置为低位报警，延时

21、5分钟后，报警信号如未消除，将会发出辊压机停机报警信号。2）当油温低于15时，加热器对油箱内液压油进行加热；当液压油温度达到25时，电加热器断电。3）液压泵在运行中，如液压站油箱内油温达到40时，应将液压站冷却器供水管路上冷却水阀门打开，向冷却器供水冷却液压油。4）液压站运行中滤油压差达到设定值时，安装在过滤器上的压差发讯器发出报警电气讯号，同时压差发讯器指示灯亮，应在停机时更换滤芯。（6）.液压站电控原理当液压站油位、油温正常，主控柜发出液压站启动备妥信号。中控或现场控制柜发出启动信号，主控柜启动液压泵，液压站低负荷运。主机运行中，若油站低油位报警，5分钟后，报警信号如未消除，将会发出辊压机

22、停机报警信号。液压站运行中滤油压差达到设定值时，压差报警，应在停机时更换滤芯。为避免液压油站长时间空载运行，辊压机在中控模式运行时，左侧和右侧加/减压电磁阀在10 分钟内均未动作液压油站自动停机，直到左侧或右侧加压电磁阀动作时液压油站自动启动。4.组合模块辊压机运行过程中，活动辊两端与固定辊的间隙由设置在活动辊两端的位移传感器进行检测。当活动辊两端间隙发生变化，需要调节时，根据控制程序发出的信号，组合控制阀块上相关电磁换向阀动作，对液压缸压力进行加压或减压调节（加压时液压站上电磁换向阀通电，同时组合控制阀块上的电磁换向阀A通电换向，液压油进入液压缸，液压缸工作压力上升；当需要减压时，组合控制阀

23、块上的电磁换向阀B通电换向，液压缸内液压油通过此阀件回到液压站油箱，液压缸内压力开始下降），改变活动辊两端液压缸的推力，从而调整活动辊的位置，对活动辊间隙偏差进行纠偏调整。当活动辊纠偏完成后，恢复保压运行工况。组合控制阀块上设置的溢流阀A、溢流阀B，对液压缸的最高工作压力进行了限制。当液压缸活塞端压力超过安全溢流阀的设定压力值时，溢流阀开启卸压，降低液压缸活塞端的压力。组合控制阀块设置有快速卸压阀（见图21，电磁换向阀C），当主控程序发出快速卸压信号时，电磁换向阀C通电动作，迅速将液压缸活塞端的工作压力卸压。组合阀块靠检测辊缝和压力，依靠主控柜程序控制电磁阀，实现对液压缸加压、减压的控制。辊压

24、机控制方式是恒辊缝控制，控制程序有自动纠偏工作程序。辊压机停机，快速泄压电磁阀工作，辊缝退到最大。1. 干油站系统2.电机启动/停止当备妥信号（包括减速机稀油站允许主机启动信号）满足时，可以启动电机。主电机合闸，会返回运行信号到主控柜和DCS。当电机故障，现场和中控可以发出分闸信号，电机停止。DCS驱动为长驱。3.气动阀启动/停止我们3台辊压机都用的气动阀，气动阀来控制下料。气动阀有两种状态，即开位置和关位置。当辊压机稳定开启或者调试时，可以启动气动阀，当气动阀完全开启时会返回气动阀开位置信号到主控柜。当辊压机要停机前，现场和中控驱动信号没了，气动阀关闭。分为两种工作方式，手动和远控。中控驱动

25、为长驱。所选辊压机都用的气动阀，气动阀来控制下料。气动阀有两种状态，即开位置和4.进料装置开度控制辊压机进料口有2个进料装置，通过进料开度的控制物料料饼的形成。进料装置由2个电动阀控制开度及开度检测传感器组成。它有2种工作方式，即现场柜手动控制和中控给定自动控制，由现场柜转换开关实现，手动/中控信号返回到中控。若中控式自动，中控给定开度后，由主控程序相应控制达到给定值。若手动控制，现场手动达到我们期望的值。“机旁”方式下,可以在触模屏上或现场柜上进行辊压机设备操作.如开油站.开主电机之类.其操作方法:把油站起动完以后，在现场柜上把辊压机的预加压加到设定值。等待辊压机系统备妥信号上来之后，再打起

26、动预告，开主电机。在主电机起动完毕以后才可以开气动投料，此时系统运行信号上来。“中控”方式下，运行时，现场柜和触摸屏都不能开任何设备（除干油站外），“中控”起动油站，油站起动完毕后，液压站会根据预加压力的设定值进行自动加压，加到设定值后停止“中控”等待系统备妥上来以后，开始进行起动预告，然后起动主电机，一般先起固定辊主电机再起活动辊，两台电机起动间隔时间一般设为30秒，在起动完毕之后，开气动阀投料运行。此时系统运行信号上来。5辊压机系统备妥、运行、报警、故障当系统满足下图中备妥查询绿色条件，主控柜发出辊压机系统备妥信号到DCS，DCS发出启动预告信号，等待30秒，分别启动主电机。在启动完毕后，

27、中控发气动阀驱动信号，气动阀打开投料后，辊压机系统运行信号上中控。当辊压机系统有不影响系统正常的条件，就会出现辊压机系统报警，例如油站油位低报警。若辊压机系统有影响系统正常运转的条件，就会出现辊压机系统故障。4. 设计总结、致谢本次课程设计是我所做的最综合的一个题目，它跨越了机械和电气两大领域。在做设计时，我们第一步是按照设计要求来确定该题目可能需要的元器件，再慢慢根据个电子元件的功能及题目的要求一一进行筛选，最终确定用那些元件。第二步是设计方案并确定。方案确定后便开始设计实际电路，我们是在Protel 99 SE软件上设计原理图的，实际电路图设计好之后，便开始写设计报告。这次课程设计是我又一

28、次亲自动手设计东西，收获很多，体会也很深刻。在这次设计中我也学会了很多新的东西，例如Protel 99 SE软件使用、WORD软件的一些细节地方的应用、以及一些常用的文本处理方法。除了这些具体的东西，我觉得在这次设计的过程中学到的另外的更重要东西是一种精神，一种同学与同学之间的团队与合作精神，很多时候一个人的力量是有限的，一个人不可能什么都会，我觉得人与人之间的相互帮助很有必要，这样不仅能帮助大家很快的解决问题，还能提高我们每个人的实际水平，也培养了我们的团队合作精神，这些能力对于我们今后的学习和工作都很有帮助。通过这次课程设计我深刻的感到了理论和实践之间的巨大差距极其之间的联系。平时理论知识

29、学的很好，但是在课程设计中并不能得心应手，会遇到很多不会的操作，这就需要加强实践能力，一个同学的知识变成多个同学的知识，多个同学的知识变成一个同学的知识，这样才能相互促进、相互提高。另外，理论与实践也存着必然的联系，只有将理论与实际紧密的联系在一起才能实现最终的目标，造福社会。本设计的完成是在老师的细心指导下进行的。在每次设计遇到问题时老师不辞辛苦的讲解才使得我的设计顺利的进行。从设计的选题到资料的搜集直至最后设计的修改的整个过程中，花费了老师很多的宝贵时间和精力，在此向导师表示衷心地感谢！导师严谨的治学态度，开拓进取的精神和高度的责任心都将使我受益终生！ 还要感谢和我的几位同学，是你们在我平

30、时设计中和我一起探讨问题，并指出我设计上的误区，使我能及时的发现问题把设计顺利的进行下去，没有你们的帮助我不可能这样顺利地结稿，在此表示深深的谢意。，5.参考文献1 周正立，周君玉. 水泥粉磨工艺与设备问答正版图书.化学工业出版社，2009-108,.2 李宪章. 水泥粉磨新技术正版图书.中国建材工业出版社，2010年8月、32-70.3 冯辛安,黄玉美,关慧贞. 筒式磨机、辊压机和辊磨机-粉体加工技术.中国轻工业出版社，2003:67- 89.4 刘建寿 赵红霞. 水泥生产粉碎过程设备. 武汉: 武汉理工大学出版社, 2005 5 水泥厂工艺设计编写组. 水泥厂工艺设计手册.北京：中国建筑工业出版社，20106 黄有丰 汪涵 顾正义. 水泥工业新型挤压粉磨技术. 河北：中国建材工业出版社，20097 水泥厂工艺设计编写组. 水泥厂工艺设计手册.北京：中国建筑工业出版社，20118 赵雪松 任小中 赵晓芬. 机械制造技术基础.武汉：华中科技大学出版社，2010附录：辊压机装配图