國產80×150壓坯機的技術改造

楊偉峰, 左 青, 張偉春, 劉立新

(1.東莞嘉吉糧油有限公司，廣東 東莞 523147； 2.江蘇牧羊豐尚油脂工程技術有限公司，江蘇 揚州 225127；3.肇東市東龍節能新技術有限公司，黑龍江 肇東 150090)

東莞嘉吉糧油有限公司大豆壓榨廠工藝為大豆壓坯直接浸出，沒有膨化。由于歷史原因，公司使用國產80×150壓坯機[1]17年，在生產過程中設備性能不穩定，生產的坯片厚薄不一，坯片質量不一，設備的故障停機率高、維護維修成本高，直接導致浸出豆粕殘油、溶耗、蒸汽消耗、電耗等重要指標超標。

如果要更換國際品牌的同類型壓坯機，單臺價格在175萬元或210萬元，這些壓坯機配備單電機驅動功率160 kW+1.6 kW左右，壓坯機的底座也與原來的完全不同，原來的配電系統和基礎都需要更換，單臺更換總耗資在200萬元或230萬元。

為降低成本和減少對正常生產的影響，對80×150壓坯機進行技術改造，保持原配電系統和原裝兩臺55 kW主電機，利用原軋輥和軸承，更換軋輥主軸，并對其殼體、液壓缸等部件重新設計。在生產正常運行的情況下，逐臺更換，每臺更換工期4～5 d，單臺改造成本不超過29萬元。壓坯機經改造后在控制坯片厚度0.28～0.35 mm的前提下，處理量達到320 t/d。

1 壓坯機技術改造[2]

1.1 喂料部分

在存料箱上加裝3個長條形視鏡，用于觀察落料，壓坯機喂料部分見圖1。

注：1.防護隔板；2.喂料輥軸承；3.喂料導向板；4.料門調節手輪；5.料門開度刻度標尺。

圖1 壓坯機喂料部分

從圖1可以看出，把兩邊的視鏡設計成快開式，便于打開清理存料箱角落的積料，消滅燜燒的安全隱患和確保下料均勻。喂料輥和上方的攪拌器共用一套驅動裝置，可以讓來料更均勻，避免來料分級與結塊。為解決喂料輥和后面擋板之間漏豆的問題，設計新式的半包圍式喂料輥后擋板，這塊弧形擋板一直彎到喂料輥正下方再向上折起來，可以避免大豆從縫隙里自流出來。原壓坯機喂料輥上方喂料門升降次數多會造成喂料門與喂料輥之間的縫隙變化，導致喂料不均勻；在擋板下落時，大豆卡在喂料門和喂料輥之間，導致喂料門不能關嚴而漏豆。將喂料門向后移動超過喂料輥中心線35 mm處，在喂料輥停止轉動時，存料箱內的大豆無法自流繞過喂料輥漏出來。在正常運行時手動調節喂料門到合適的開啟度后，操作員可以在操作室內通過變頻器變頻調整喂料輥轉速調整產量。這樣可以讓喂料門處于免維護狀態，方便操作和維護。在喂料輥下方偏前的位置增加了一塊導向板，通過調整導向板確保破碎后大豆準確地落入兩條壓坯輥中間縫內，得到最佳的坯片。

1.2 軋輥

國產軋輥材質采用DSG球墨鑄鐵，外層和內層都是球墨鑄鐵，屬于同系列鑄鐵，工作層加鎳、鉻、鉬等合金化處理，硬度高、耐磨性好；內層沒有合金化，強度高(球墨鑄鐵抗拉強度≥500 MPa)，韌性好(延伸率≥3%)。內外層熱膨脹系數和熱導率幾乎相同，輥身熱穩定性好，輥型保持能力強，從而軋材厚薄均勻，軋材精度等級高，好控制。

DSG球墨鑄鐵軋輥使用壽命是無限冷硬軋輥的3倍。輥體材料為高鎳、鉻鉬合金，輥面硬度均勻，徑向硬度降低，膨脹系數小，不容易崩邊、剝落、斷輥、起坑、亂絲、崩牙、爆裂。性能優于NBR(西班牙巴拉特球墨鑄鐵軋輥材質代號)，與ORT(德國易勒公司的球墨鑄鐵材質代號)相當。

舊軋輥采取斷軸設計，軸頭帶固定盤，用熱裝的形式脹接在輥體上。軋輥在生產過程中表面隨著坯片摩擦溫度上升，產生中間脹輥，而軋輥兩端采取熱裝軸頭，輥端已經處于膨脹狀態，無法與輥中間同步膨脹，導致輥中間脹輥，造成坯片厚薄不一致。

我們采用通軸設計，輥體和安裝盤的接縫采用螺栓定位，并重新設計密封裝置，防止導熱油泄漏。在兩個軸端都設計注油孔，基于食品安全考慮，用精煉大豆油替代導熱油。使用原來的22336CCKW33錐孔軸承，在軸承安裝位的軸上做油槽，在安裝時用液壓螺母將輥軸中間有油孔道聯接油槽和軸端的液壓油加注口，在輥端液壓油加注口用液壓泵注入液壓油，液壓油可以通過油道進入軸承內環處的油槽，將軸承從軸上脹出來，見圖2。裝上軸承并調整軸承間隙，輥面輥端采用10×45°的倒角防止崩邊。輥間沖撞力為舊壓坯機的50%。

軋輥皮帶輪和電機皮帶輪全部采取脹緊套設計，方便拆卸。軸承的加油孔做在軸承的外環油槽正上方，確保油進入軸承兩排滾動體之間。

1.3 殼體和基座

整個壓坯機殼體采用不銹鋼制作，避免粉塵和腐蝕性氣體腐蝕殼體。輥端山肩擋板采用T型螺栓固定在殼體的T型槽上，可以從幾個方向調整山肩板的位置。采用3 mm 20號鋼板制作山肩板，防止擋板側邊積料并防止磨傷輥面。需要注意的是，保證軋輥的工作面寬度與喂料輥工作面寬度完全一致，避免在輥面上落料分布不均，造成輥面出現不均勻的磨損。

注：1.軸承調節螺栓；2.皮帶輪脹緊套；3.液壓油加注孔堵頭；4.液壓卸軸承注油孔；5.止退墊圈；6.軸承；7.壓坯機輥固定盤；8.鎖緊螺母；9.刮刀軸固定套；10.刮刀軸；11.山肩板調整導軌。

圖2 壓坯機輥端裝配結構

在輥端對應的殼體上安裝了6個壓縮空氣噴嘴，分別對著輥端和山肩板，采用PLC定時器控制輪流啟動噴嘴吹掃輥端和山肩板后的灰塵。取消原壓坯機殼體內不必要的擋板和橫梁，有效地降低積灰著火冒煙的風險。把壓坯機下面的取樣門改做成一扇整體門，不僅可以從任意一點取樣，而且可以用紅外測溫槍對軋輥工作面進行連續掃描測溫。在取樣門內側，加裝向下的導料板，防止在門縫積料導致門無法關嚴。

1.4 刮刀

以前刮刀刀片安裝接觸輥面，刀片磨損嚴重，如果更換不及時導致刀架摩擦輥面，產生火花。在彈簧失靈時刮刀離開輥面，造成軋輥表面附著坯片。刮刀上面的活動部件易脫落掉進接料刮板，損壞后續設備。

我們改用外置重力式刮刀(見圖3)，在殼體內沒有活動零部件，避免了零件脫落的風險。刀架通過滑軌滑到位，短軸穿過殼體與刀架通過花鍵聯接，通過殼體外面的短臂和配重讓刮刀緊貼輥面，再用外置限位螺栓，確保刮刀與輥面保持1 mm間距而不摩擦輥面。如需要檢查刮刀，只要輕輕抬起外側短臂和配重，就能觀察刀片磨損程度。如果需要更換刀片，只要拆下配重短臂，用鉤子將刀架從滑軌上鉤出就可以在外面更換。在正常生產過程中，如果輥面有異常堅硬附著物撞擊到刮刀時，配重會向上升起，刀片和輥面不會發生碰撞。刀片采用3 mm的20號鋼板制作，硬度低于壓坯機軋輥，不容易損傷輥面，很難摩擦出火花。

注：1.刮刀限位螺栓；2.刮刀限位螺栓限位座；3.刮刀軸；4.刮刀；5.軋輥；6.刮刀配重鐵；7.配重固定臂。

圖3 刮刀及附件組裝

1.5 液壓缸和軸承座

軸承座采用方形設計，前輥為動輥，后輥為定輥。動輥在下滑道和上方壓板之間可以前后滑動，用耐磨高分子板作下滑道的底板，防止損傷滑道和軸承座，調整上方壓板確保與方形軸承座之間的間隙在0.1～0.2 mm，防止軋輥振動，見圖4。

要在運行軋輥輥徑可能變化的情況下，確保在合輥時有0.1 mm的安全間隙。改進推緊式液壓缸，在活塞端部裝兩個手輪，在大手輪上標刻度，用于調整安全間隙，小手輪用于鎖緊大手輪。同時注意調整分輥的間隙，過大的分輥間隙導致液壓缸行程過長，一旦活塞桿與液壓缸固定板不垂直，過長的行程就會導致活塞桿密封磨損漏油，長行程也會延長分-合輥時間，增加軸承座與底板的磨損。在弓形板和液壓缸安裝板之間增加調整墊片，確保分輥間隙在5～6 mm。為了避免液壓缸內活塞容易磨損缸壁，在活塞上增加了高分子材料的隔離環，確保在密封材料磨損的情況下，活塞內金屬部分也不會摩擦到液壓缸內壁。老式的壓坯機液壓缸活塞桿在兩條壓坯輥中間，將兩條輥拉緊來壓坯，在生產過程中，活塞桿受拉力很大，會疲勞斷裂造成壓坯輥分輥，豆瓣從輥縫隙漏出，尤其是軋輥失圓振動較大時，老式活塞桿斷裂會很頻繁。改進后的推緊式液壓缸位于動輥的前方，靠液壓通過活塞桿將兩條輥壓在一起，活塞桿相比老式設計不容易斷裂，故障率低得多。

注：1.活塞隔離環；2.緊輥弓形板；3.油缸前蓋；4.液壓油缸；5.活塞；6.油缸后蓋；7.刻度盤；8.微調手輪；9.鎖緊手輪；10.液壓缸安裝座；11.O型密封圈；12.活塞桿圓螺母；13.O型密封圈；14.花帶密封圈；15.O型密封圈；16.O型密封圈；17.活塞桿導向鍵；18.油缸固定架；19.活塞桿；20.活塞桿前端鎖緊螺母。

圖4 液壓缸及附件

1.6 液壓站

傳統的液壓站是每臺壓坯機單獨設置一個液壓站，采用葉片泵，故障率高。

我們設計集中式供壓泵站(見圖5)，兩臺變量柱塞泵功耗在5.5 kW/臺，可供9～14臺壓坯機運行，確保壓坯機液壓穩定在5.5～6.5 MPa。兩臺液壓泵是獨立的兩套液壓系統，一用一備，可以切換使用。在泵的溢流管道上配有獨立風扇的散熱器，確保液壓油溫度不會過高。每臺壓坯機上配置一套液壓控制站，用于現場調整液壓。每臺壓坯機配置的氮氣蓄能器應安裝在控制站和液壓缸之間的管路上，才能很好地起到緩沖液壓波動、減少壓坯機振動的作用。蓄能器內氮氣壓力設置為壓坯機工作液壓壓力的80%左右。在壓坯機正常工作時，PLC顯示液壓系統壓力波動在±0.05 MPa內，現場壓力表的指針幾乎看不到擺動。

2 改造后壓坯機的性能

壓坯機在經過技術改造后實際運行性能與進口壓坯機對比見表1。

圖5 液壓站

表1 改造后國產壓坯機和進口壓坯機運行性能對比

單機測試時改造后壓坯機單機產量達到320 t/d，整條生產線設計產能需要每臺壓坯機日加工308 t。改造壓坯機運行4年以來，坯片厚度穩定在0.28～0.35 mm，坯片的強度也高，浸出豆粕殘油維持在0.5%以內，故障率很低。維護保養簡單，每30 d打磨一次倒角，每60～90 d全輥面磨一次，磨輥頻率和每次磨輥時間短于進口壓坯機。

3 結 論

利用現有壓坯機的配電系統、軋輥、電機和設備基礎，在不改動現場安裝位置和空間的情況下，對國產舊壓坯機進行改造，在工廠正常運行期間4～5 d更換一臺，每臺改造費用低于29萬元，對比更換新壓坯機，在成本和工期方面都具備優勢。改造后的壓坯機運行穩定、維護保養很好，但電耗略高于進口壓坯機。現在很多油廠存在這種舊型壓坯機，面臨設備老化、性能不穩定、故障率高，在生產過程中帶來經濟損失和非計劃停工率，如果能全部技術改造，不但能給油廠帶來經濟效益，也能提升油廠的技術水平，同時促進國內壓坯機制造廠提升技術，提升國產壓坯機的質量，增加對國產設備的信心。

致謝：感謝大連莊河市德泰機器制造有限公司提供技術支持！