高壓輥磨機(jī)自主避讓控制系統(tǒng)*

曾 濤 劉風(fēng)亮 劉世昌 趙富紅 薛 鵬

(1 臨朐縣化工產(chǎn)業(yè)園服務(wù)中心 山東 濰坊 262600)(2 山東華特磁電設(shè)備有限公司 山東 濰坊 262600)

前言

高壓輥磨機(jī)作為一種高效、節(jié)能的粉磨設(shè)備，在建材、礦山等行業(yè)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。它的主體是兩個(gè)相向轉(zhuǎn)動的輥?zhàn)樱?dāng)脆性物料進(jìn)入兩個(gè)輥?zhàn)又g，由相向轉(zhuǎn)動的兩個(gè)輥?zhàn)訉⑽锪侠胼伔曛校瑑奢佒g采用高壓將物料壓成密實(shí)的物料餅，最后從輥隙中落下。由于兩個(gè)輥?zhàn)又g的輥縫小(在10～20 mm)，壓力大(在8～20 kPa)，若物料中含有直徑大于20 mm的金屬，隨物料進(jìn)入兩輥之間，就會對高壓輥磨機(jī)的輥面、減速機(jī)、電機(jī)等主要部件造成致命的破壞。近些年隨著干法制粉技術(shù)及設(shè)備的應(yīng)用，高壓輥磨機(jī)在陶瓷行業(yè)的應(yīng)用逐漸增多。

為了避免金屬雜質(zhì)對高壓輥磨機(jī)的破壞，傳統(tǒng)做法是在輸送皮帶上加除鐵器和金屬探測儀。除鐵器可以除去物料中的鐵磁性雜質(zhì)；而對于非鐵磁性金屬雜質(zhì)，則要靠安裝在輸送皮帶上的金屬探測儀檢測，當(dāng)金屬探測儀檢測到物料中有非鐵磁性金屬后，便會停止輸送皮帶，靠人工檢出。這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且金屬雜質(zhì)混在物料中，人工也不易發(fā)現(xiàn)，容易漏揀，所以金屬雜質(zhì)仍然會對高壓輥磨機(jī)造成傷害。

本套控制系統(tǒng)充分利用了金屬探測儀的靈敏性，將探測信號直接輸入高壓輥磨機(jī)的控制系統(tǒng)，省去了中間環(huán)節(jié)。這樣當(dāng)金屬探測儀探測到物料中的金屬雜質(zhì)后，信號會直接傳送至高壓輥磨機(jī)的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)收到信號后會立即反應(yīng)，并且釋放液壓系統(tǒng)壓力，進(jìn)而把兩輥之間的壓力迅速泄掉，使金屬雜質(zhì)從無壓力的兩輥之間排出，從而達(dá)到保護(hù)高壓輥磨機(jī)的目的。

1 高壓輥磨機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

高壓輥磨機(jī)的擠壓系統(tǒng)主要由定輥、動輥和與動輥相連的液壓系統(tǒng)組成。動輥和定輥間對物料形成的高壓是由液壓系統(tǒng)中的液壓缸產(chǎn)生的。液壓系統(tǒng)是為磨輥提供所需擠壓壓力而設(shè)置的，其主要作用是液壓彈簧，兼有液壓保護(hù)功能。工作時(shí)主油缸通過大直徑管路與蓄能器相連接，液壓油經(jīng)過濾油器過濾后進(jìn)入主油路，油缸將壓力傳遞到活動輥軸承座上，為磨輥提供所需的壓力。

圖1 液壓系統(tǒng)組成

液壓系統(tǒng)由油泵、電磁閥和油缸3部分組成。油泵工作時(shí)，電磁閥YA2吸合，1#、2#油缸推著動輥向前運(yùn)動。當(dāng)兩輥之間的壓力達(dá)到設(shè)定值后，電磁閥YA2關(guān)閉，壓力保持；當(dāng)電磁閥YA2關(guān)閉、電磁閥YA1和YA3打開時(shí)，主油路內(nèi)壓力迅速降為0，兩輥之間沒有壓力。

2 主動避讓控制系統(tǒng)的組成

高壓輥磨機(jī)自主避讓金屬雜質(zhì)控制系統(tǒng)由金屬探測裝置、控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)3部分組成。

2.1 金屬探測裝置

目前，常用的輸送帶式金屬探測儀按照工作原理分類，主要有3種形式：脈沖式、諧振線圈式和平衡線圈式。

脈沖式金屬探測儀是向被檢測物料發(fā)射脈沖信號，然后對被檢測物料反射回來的信號進(jìn)行分析和比對，用來判斷被檢測物體的材質(zhì)、大小和形狀。

諧振線圈式金屬探測儀的諧振線圈，穿過輸送皮帶，當(dāng)有金屬雜質(zhì)通過諧振線圈時(shí)，由于金屬的渦電流效應(yīng)，諧振被打破，通過線圈的電流增大，通過檢測流經(jīng)線圈電流的變化，可以判斷是否有金屬雜質(zhì)通過。

平衡線圈式金屬探測儀由一個(gè)發(fā)射線圈和兩個(gè)接收線圈組成。發(fā)射線圈發(fā)射一個(gè)固定頻率的電磁波，兩個(gè)接收線圈相對于發(fā)射線圈，呈對稱分布，且面積相等。所以，當(dāng)兩個(gè)接收線圈產(chǎn)生的電動勢相等時(shí)，兩個(gè)接收線圈處于平衡狀態(tài)。當(dāng)金屬雜質(zhì)通過金屬探測儀時(shí)，到達(dá)兩個(gè)接收線圈的時(shí)間有先后，接收線圈的平衡相繼被打破，從而檢測到金屬雜質(zhì)。平衡線圈式金屬探測儀由于其檢測靈敏度高、使用可靠、穩(wěn)定，是目前應(yīng)用最廣泛的金屬探測裝置，其靈敏度可達(dá)到10 mm以下。可以滿足高壓輥磨的保護(hù)要求。

2.2 控制系統(tǒng)

PLC作為控制系統(tǒng)的核心部件，可以接收來自金屬探測儀的金屬雜質(zhì)信號，當(dāng)發(fā)現(xiàn)被破碎的物料中有金屬雜質(zhì)時(shí)，PLC開始精確計(jì)時(shí)，準(zhǔn)確判斷金屬雜質(zhì)到達(dá)高壓輥磨機(jī)的時(shí)間，及時(shí)給高壓輥磨機(jī)卸壓，讓金屬雜質(zhì)通過兩輥之間的縫隙。

同時(shí)，PLC會實(shí)時(shí)檢測兩輥之間的壓力值、兩輥之間的距離、動輥和定輥電機(jī)的電流。當(dāng)檢測到的數(shù)值超過設(shè)定的極限值時(shí)，就可以判斷，兩輥之間有可能存在金屬雜質(zhì)，那么PLC就及時(shí)給高壓輥磨機(jī)卸壓。

3 控制過程

金屬探測儀檢測到物料中的金屬雜質(zhì)，探測儀的無源常開接點(diǎn)閉合，PLC輸入點(diǎn)開關(guān)量由0變?yōu)?。當(dāng)PLC收到信號后，按設(shè)定的延時(shí)時(shí)間開始延時(shí)，當(dāng)金屬雜質(zhì)通過輸送皮帶，隨破碎物料將要到達(dá)雙傳動高壓輥磨機(jī)時(shí)，PLC延時(shí)時(shí)間到，PLC發(fā)出指令，關(guān)閉電磁閥YA2，同時(shí)打開電磁閥YA1和YA3，1#油缸和2#油缸迅速卸壓，此時(shí)，高壓輥磨機(jī)的動輥和定輥之間的壓力為0，金屬雜質(zhì)和物料隨轉(zhuǎn)動的定輥和動輥排出高壓輥磨機(jī)。當(dāng)金屬雜質(zhì)排出后，PLC發(fā)出指令，關(guān)閉電磁閥YA1和YA3，打開電磁閥YA2，1#油缸和2#油缸加壓，恢復(fù)正常工作。

4 結(jié)語

采用金屬探測儀直接控制雙傳動高壓輥磨機(jī)的液壓系統(tǒng)，使金屬雜質(zhì)直接排出，避免了金屬雜質(zhì)對高壓輥磨的損壞。與以前的工作模式相比較，省去了揀鐵的人工，避免了頻繁停皮帶輸送機(jī)，提高了生產(chǎn)效率。