2022年球磨机机电液一体化系统的实现 .pdf

《2022年球磨机机电液一体化系统的实现 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年球磨机机电液一体化系统的实现 .pdf（6页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、球磨机机电液一体化系统的实现张蕾1, 王希娟1，冯京晓2(1、洛阳师范学院物理与电子信息学院河南洛阳471039；2、洛阳矿山机械工程设计研究院河南洛阳471039)摘要：鉴于溢流型球磨机在各种行业中的广泛应用，以4.6 6.1 球磨机为例，对溢流型球磨机机电液各部分的组成及工作原理作以介绍，并对各部分之间的配合及工作情况作以叙述，使对溢流型球磨机整体的工作状况有所认识。关键词： 球磨机；机械；电气；液压球磨机在矿山、化工、水泥、火电厂、冶金等行业中作为主要的粉碎研磨设备发挥了巨大作用。这些行业整个生产系统的效率，往往很大程度上取决于球磨机的生产能效率。然而在实际应用过程中，由于对系统了解不够

2、深入，又加上机电液在企业管理上的分工，使得在生产过程中很多相关技术人员不能及时排除随机出现的问题，以致影响到企业正常的生产。而对于初次接触球磨机的操作人员显得更有些困难。 基于如此考虑， 本文对 4.6 6.1 球磨机机电液各部分具体实现作以介绍，以使相关技术人员较深入了解，及时解决实际应用中的一些问题。1 球磨机主要结构及工作原理球磨机主要由给料部、主轴承、筒体部、传动部、圆筒筛、主电机、慢速驱动装置、顶起装置及润滑、电控等部分组成。它由电动机通过减速器或气动离合器、大小齿轮传动装置带动筒体部转动，当筒体转动时，装在筒体内的研磨介质钢球和原料在摩擦力和离心力的作用下，随着筒体回转而被提升到一

3、定的高度，然后按一定的线速度而被抛落，矿石受下落钢球的撞击和钢球与钢球之间及钢球与磨机衬板之间的附加压碎和磨剥作用而被粉碎，并借助于水的冲力将被磨碎的合格物料送出筒体外。磨机传动系统图如图1 所示。图 1 磨机传动系统图磨机筒体转速由低到高，可将介质运动状态分为三种： 泻落状态 ( 图 2a） 。磨机在低速运转时产生泻落式运动状态，物料主要靠介质相互滑动时产生压碎和研磨作用而粉碎。 抛落状态 ( 图 2b） 。磨机在较高速度运转时产生抛落式运动状态，此时磨碎过程以冲击为主，研磨次之。球磨机一般在这种情况下工作。 离心状态 ( 图 2c） 。当筒体转速提高到某极限值时，即达到或超过临界转速时，所

4、有介质都随筒体转动而不会下落，此时便称为介质的离心运动状态。在离心运动状态下，一般不产生磨碎作用。磨机中线电动机磨机筒体小齿轮大齿轮减速器或气动离合器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - a) 泻落状态b) 抛落状态c) 离心状态图 2 磨机不同转速时介质运动状态2 机械部分组成2.1 筒体筒体部是磨机的主要部件，由两端的端盖及圆筒组成，为防止端盖及筒体的过快磨损，在进出料端盖及筒体内部装有衬板，筒体衬板为橡胶衬板，且

5、成波浪形断面，端部衬板工作面与筒体垂直，衬板用螺栓固定。端衬板和端盖间垫有橡胶垫，有效缓冲钢棒对端盖的冲击和有助于衬板与端盖内壁紧密贴合的作用。2.2 主轴承主轴承采用纯静压轴承，在磨机启动之前，向轴承内供入高压油，此时静压起作用；这样在磨机启动前高压油将磨机筒体浮起约0.100.3mm，可大大降低启动负荷，以减少对磨机传动部的冲击，也可避免擦伤轴瓦，从而提高磨机的运转效率，延长了轴承的使用寿命。主轴承用以支撑磨机回转部，左、右两个主轴承结构形式相同，主轴瓦与中空轴的包角呈120，摩擦面上铸有轴承合金，轴瓦内埋有蛇形冷却水管，通入冷却水，以降低轴瓦温度。主轴承与轴承座之间为腰鼓形线接触，以便当

6、磨机回转时可以自动调心，每个主轴承上装有铂热电阻，当主轴承温度高于规定的温度值时，能自动报警停磨，为了补偿由于温度影响而可能使磨机长度发生的变化，进料端中空轴颈与轴承轴瓦配合尺寸相差2030mm，允许轴颈在轴瓦上轴向窜动。 主轴承经过数年长期工作后， 轴瓦产生磨损， 致使中空轴下沉， 这时可利用主轴承上的密封压板外的螺栓来调整，保持密封环与中空轴的密封间隙。2.3 传动部传动部包括大齿轮、 小齿轮轴组、齿轮罩、气动离合器等部件。 大小齿轮均采用合金钢制造，斜齿传动，工作平稳、冲击小、寿命长。采用喷射润滑装置润滑，定时定量自动喷油，润滑效果好，减少润滑油消耗量，减轻操作人员的劳动强度。大齿轮分两

7、半，小齿轮驱动，可换面使用。大、小齿轮全部被分体的钢板护罩保护。护罩与在安装在大齿轮侧面的型钢形成密封腔，防止润滑油泄漏和灰尘进入。护罩有检查门，侧面开孔。配有清油，配有排油管道，以利于清理和排除残油。2.4 慢速驱动装置慢速驱动装置由电机、减速器等组成。自带安装底板，该装置用于磨机检修及更换衬板用，当停机超过 4 小时以上时，筒体内的物料有可能结块，在再次启动时用慢速驱动装置盘车，达到松动物料的目的。但若长期停磨，必须将物料及钢棒卸出，以防筒体变形及物料严重结块。慢速驱动装置启动时，主电机不能接合；主电机工作时，慢速驱动装置不得接合，配置有连锁装置。在启动慢速驱动装置之前，必须先开启高压润滑

8、油泵使中空轴顶起，防止擦伤轴瓦。2.5 顶起装置顶起装置由液压油泵站、平衡阀、千斤顶和托架等组成。在停机检修时，将顶起装置安装在筒体下部，将筒体顶起，方便检查和维修主轴承轴瓦。3 电控部分名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - 电控系统运用 PLC 对磨机进行控制， 使磨机按着规定的工艺操作流程完成主电机、空气离合器、慢速驱动装置、润滑站油泵、干油喷射装置等设备不同情况下的工作，并对系统集中监控，实现球磨机的起动、停滞、

9、连锁、保护等。3.1 电控系统的硬件组成低压电控系统为球磨机提供成套低压电控设备。动力电源电压为 380VAC ，50Hz。控制电源为 220VAC 。本低压电控有下述控制柜（箱）组成。（1）低压电控柜该控制柜为球磨机控制系统的核心， 采用 AB Compact 系列 PLC可编程控制器和触摸屏控制。PLC 可与集散型控制系统（ DCS）通过工业以太网进行通讯，并可提供相应的无源触点，触摸屏对系统集中监控。（2）配电保护柜主要包括高低压油泵电机的控制主回路，以及为其它控制柜和控制箱提供电源。（ 3）慢驱控制箱主要功能：慢速驱动装置在球磨机检修、更换衬板或主电机发生故障时使用。慢速驱动与主电机及

10、离合器有连锁控制条件，只有主电机和气动离合器断开，才允许慢速驱动工作。控制箱上有慢速驱动电机的正反转启停控制按钮；与主电机及润滑部分有连锁。（ 4）空气离合器电控箱本控制箱与油压、油温、主电机同步转速均有连锁，当油压、油温、主电机同步转速均达到规定参数时，才允许空气离合器闭合，球磨机开始工作，当任何一参数不正常时，空气离合器脱开，球磨机停止工作。（ 5）干油喷射装置电控箱本控制箱与空气离合器闭合联锁运行，当空气离合器闭合后，发出信号，喷雾润滑装置自动工作；空气离合器脱开，喷雾润滑装置停止自动定时喷雾工作。3.2 电控系统的软件设计电控系统编程软件主要通过编程实现对主电机、空气离合器、慢速驱动装

11、置、润滑站油泵、干油喷射装置等执行层设备的控制，来实现各种操作，并对系统中存在的温度、油流、油压等数据进行处理，将相关数据传递给上位机触摸屏对相关设备的工作情况及参量进行监控，完成设备的正常运转。（ 1）上位机触摸屏画面制作采用AB FactoryTalkView，主要包括以下部分：主机系统工作画面。主要功能是反映磨机的实时工作状态，及相应的实时数据的显示；润滑系统工作画面。主要对润滑站进行实时监控，反映润滑站上泵的工作状态及压力、温度等参数的变化；各测点趋势图。主要对各测点参数变化趋势作以描述，操作人员根据信号分析界面中显示的数据和相关趋势图可以判断产生故障的部位和原因，预测设备未来的运行状

12、态；故障报警画面。信息报警分为实时报警和历史报警。当监控系统中发生符合报警配置条件的实时报警信息时，报警点所属的主界面中会弹出相应的实时报警信息，同时发出声音报警，直至报警信息确认恢复。参数设置画面主要对一些温度、压力、油流等的报警值或停机制进行设定。对系统进行集中监控，能够很好地完成各种监控画面的制作。（ 2）PLC 编程软件编程软件采用与 AB Compact系列 PLC 相匹配的编程软件RSLogix5000，它是功能十分强大的编程软件，不仅仅用来对控制器进行常规的编程，更多地用于组态和监控，所有的对外交换的信息，不管是 I/O 刷新信息，还是对外设备通信信息，都要经过进行系统配置、变量

13、定义、程序的编写、调试，完成PLC 的硬件组态、控制 PLC 的运行状态和 I/O 通道的状态等编程软件的组态或编程，能够很好地完成系统各方面工作的需要，达到预定的控制目标。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - 3.3 控制系统的实现控制系统主要包括以下几个方面：（ 1）轴承及定子绕组测温的控制每台磨机进料端主轴承、出料端主轴承、主电机定子绕组均有三个Pt100测温点，小齿轮轴承、主电机轴承均有两个Pt100测温点。人

14、机界面安装在控制柜上，所有检测元件通过变送器送出标准的直流模拟信号给PLC，经 PLC 内部运算与处理，当温度达到第一上限值时PLC 发出温度高报警信号，当温度达到第二上限值时PLC 温度高停机信号。同时与PLC 相连接的人机界面上可以实时显示各个点的状态值。在人机界面上可以设定各个测量点的报警值及停机值。（ 2）主轴承高低压润滑站（纯静压）的控制主轴承高低压润滑站包括高压供油和低压润滑两部分，对主轴承进行润滑。每站高压供油系统共有两台高压油泵电机，一台工作，一台备用，可互为备用。当任何一台高压油泵出现故障不能工作或油压低时备用泵自动代替原工作泵工作，继续向主轴承供油。低压供油系统共有两台低压

15、油泵电机，一台工作，一台备用，可互为备用。在工作泵运行中，泵出现故障时或油压低时备用泵自动启动代替原工作泵工作。（ 3）压力控制润滑站上高压系统设有四个压力传感器，实时检测高压供油系统出油口油压，当油压低于下限设定值时，发出声光报警信号并限制主机启动。高于上限发出声光报警信号。润滑站上低压系统设有一个压力传感器，当低压出油口油压降至下限设定值时，备用泵启动，工作泵停止，并发出声光报警信号， 当压力继续下降或没有恢复到正常值时 （20s内） ，发出声光报警信号且停主机，当油压超过其上限时，发出声光报警信号。（ 4）油流控制在低压供油系统靠近两个主轴承供油点处，各安装一个流量开关，用于连续监控各点

16、的供油流量，当油流量减少到下限值时，发出声光报警信号。在高压供油系统靠近四个供油点处，各安装一个流量开关，用于实时监控主轴承瓦高压腔的供油流量，当油流低于下限值时，发出声光报警信号。（ 5）油温控制润滑站上设有电加热器、冷却器。由双金属温度计（Pt100） ，高低温经电控系统给出显示信号，自动开启电加热器或冷却水阀。油箱及油路上设有油位、压差等发讯装置，经电控系统给出声光报警信号，以便操作人员进行检查、处理。（ 6）慢速驱动电机的控制慢速驱动电机与主电机互为联锁，不能同时工作；慢速驱动电机工作时，高压供油系统应一直处于正常工作状态。4 润滑部分4.1 干油喷射装置该装置主要对大齿轮进行润滑，以

17、压缩空气为动力，配合气动元件、高压气动油泵，通过控制系统使油液雾化， 形成干燥油雾， 经管道定时定量喷射到齿轮圾面， 形成坚韧油膜， 周期循环，从而提高润滑效果，减少机器磨损，降低油品消耗。控制系统采用进口可编程控制器为主要控制元件，通过微机和文本显示器高定系统参数，显示并监控系统运行，通过流量传感器，实时检测油气流量是否正常。整套装置自动化程度高，操作方便，维护简单，避免因润滑不良而导致设备的损坏。4.2 高低压润滑站本高低压润滑站主要用于磨机主轴承的稀油润滑，对于延长设备使用寿命，降低磨损、减少功率消耗起到良好的效果。 包括三个高压供油系统和一个低压供油系系统，本站一台磨机配一台。 高压供

18、油系统：向主轴承底部油腔输入高压油，使主轴与轴瓦间形成具有一定厚度、一名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - 定强度的油膜，以减少启动力矩、降低启动电流，避免轴和轴瓦的直接接触，延长轴瓦寿命，起静压润滑作用； 低压供油系统：磨机正常运转时，润滑和冷却主轴承，起动压润滑作用。4.2.1 工作原理高低压稀油润滑站主要由油箱、高压油泵装置、高压溢流阀、高压单向阀、电磁换向阀、高压阀门、低压油泵装置、低压安全阀、低压单向阀、滤油

19、器、压力控制器、温度控制器、电接点温度以及压力仪表、管路、低压阀门等组成。磨机启动时启动高压油泵，油液经高压泵从油箱吸出，经高压单向阀，中间配管进入主轴承底部油腔；磨机启动前，启动低压泵，油液从油箱吸出，经单向阀、滤油器、冷却器、中间配管到主轴承。系统的工作压力由外负载决定，系统的额定压力由安全阀调定，当工作压力超过额定压力，安全阀打开，实现过载保护。高压供油系统实际的工作压力值取决于磨机规格、装球量及物料重量等因素；低压供油系统实际的工作压力值取决于润滑点喷嘴的开口量，润滑站出口与润滑点之间的标高差，管路长度、弯头数量、阀门开度等因素。4.2.2 结构特点 高压供油系统：设有两台电机油泵装置

20、，一工一备；低压供油系统：设有两台电机油泵装置，一工一备。 滤油器安装在列管式冷却器之前，起到先过滤后冷却的效果，避免先冷却后过滤，使油液粘度增高，过滤效果差等缺点。 采用双筒滤油器，在工作状态下，一组滤芯工作，一组备用。当工作滤芯堵塞发讯报警时，可将转换阀转到备用滤芯工作，然后取出原工作滤芯清洗或更换，而不需长期停机。 采用 GLC 型冷却器，体积小，冷却效果好，重量轻，阻力损失小。 回油口设磁性过滤器，可将回油中的细小钢铁末吸附过滤。 仪表直接安装在管道上，易于观察。4.2.3 主要控制功能 压力控制 高压供油系统：两个高压供油系统各设有一只压力表和压力变送器，参与系统油压的显示和控制。工

21、作时，当油压低于其下限设定值时（该值由现场调试时根据实际顶起压力确定）不允许主机启动；当出口油压达到该设定值时，指示灯显示，系统进入正常工作状态，磨机可以启动。当出口油压达到其上限设定值时，发声光报警信号。磨机启动工作后，高压油泵不停止。在磨机处于慢传动工作方式时，高压供油系统应一直处于正常工作状态。 低压供油系统：润滑站低压出油口设有一只压力表和压力变送器、PT100热电阻，参与系统油压供油温度的显示和控制。工作时，当出口油压低于其下限设定值（0.080.15MPa ）时，发出报警信号，同时备用油泵启动，主工作油泵停止，延时继电器计时。延时1015 秒，出口油压恢复正常时，报警信号取消；若压

22、力仍低于设定值，则停主机，应检查低压供油系统，排除故障。当出口油压达到其上限设定值（ 0.6MPa）时，发出高压报警信号。 油温控制在油箱上有一只电接点温度计， 显示油箱油温。 另有一只 PT100热电阻控制电加热器和高油温报警。当油温低于其下限设定值（1525）时，电加热器呈自动投入工作状态；高于该设定值时，电加热器自动停止。 当油温升高达到其上限设定值 （6065）时，发出高油温报警信号。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - -

23、- - - 5.3 液位控制在油箱上设有一只液位控制器，液面在液位控制器下限位置时，发出油箱缺油报警信号。5.4 滤油器压差显示在低压系统两滤油器进油管道上有各有一只压力表，当该表显示值与系统出口的压力表显示值之差达到 0.3MPa时，压差发讯器发出报警信号。6 结论本文对溢流型球磨机的机电液各部分的作用、构成及原理做了说明，机械与液压相互配合并在控制系统的操作下完成相应的操作，电控同液压部分又为主机各部分提供相应的保护，使得磨机能够正常工作。 文章的叙述又使得相关技术人员能够对溢流型球磨机各部分的相互联系及作用能够有一个系统整体的认识，在现今多学科交叉发展你的时代，知识技术也交错应用，希望本

24、文能给磨机应用方面的相关技术人员带来一定启示和帮助。参考文献：1 俞国庆,王文田等 .PLC控制系统在磨矿分级中的应用J,中国矿山工程 ,2007,(02)2 王宏亮,姚晓燕.3.6 4m球磨机开式传动齿轮润滑系统的改造J,矿山机械 ,2006,(10)3 李国厚,杨青杰,余泽通 .球磨机润滑站控制系统的设计J,矿山机械 ,2005,(09)4 陈立新,林凤梅.故障树分析及可靠性仿真在球磨机传动系统中的应用J,机械传动 ,2005,(06)名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -