淺析球磨機潤滑聯鎖程序優化排除跳停故障

衛波，趙偉，王雷，夏道成

（湖北大峪口化工有限責任公司，湖北 鐘祥 431910）

1 前言

湖北×××化工有限責任公司選礦生產系統二期球磨機，規格型號為MQY4.5×6.4溢流型，系××重工生產，主機主要由給礦小車、主軸承、筒體部、傳動部、出料部、主電機、慢速驅動裝置、頂起裝置及潤滑、電控等部分組成。

磨機采用6kV、2300kW同步電機驅動，電機轉速200rmp，磨機最大裝載量為190t，軸聯為伊頓D42VC1200氣動離合器聯接，采用開式斜齒傳動，傳動比為0.77，電動機通過傳動部的傳動而帶動筒體部轉動（15.33r/min），當筒體轉動時，裝在筒體內的研磨介質——鋼球在摩擦力和離心力的作用下，隨著筒體回轉而被提升到一定的高度，然后按一定的線速度而被拋落，礦石受下落鋼球的撞擊和鋼球與鋼球之間及鋼球與磨機之間的附加壓碎和磨剝作用而被粉碎，并借助于水的沖擊力將被磨碎的合格物送出筒體外。

筒體主軸承采用動靜壓滑動軸承，啟動及停車時采用高壓靜壓使主軸浮升，防止軸承劇烈磨損，正常運行15min后停止高壓靜壓供油，由低壓油潤滑油泵供油，潤滑油由主軸頂部噴淋，利用主軸轉速形成動壓油契正常潤滑，低壓潤滑油同時為傳動小齒輪滾動軸承提供潤滑。

2 概述

2012年該球磨機正式投運生產，自投用以來，球磨機頻繁出現跳停，最多時一周出現2～3次跳停現象，突然跳停會造成大量物料從筒體內溢出，嚴重污染生產現場，同時造成大量生產物料浪費，上下游工序均受到較大影響，生產指標在一開一停間波動較大，生產能耗高，此情況已成為連續穩定生產的一大瓶頸問題。

此情況一直持續到2018年，此期間，每次出現跳停，機械、電氣、儀表人員均第一時間查看DCS系統歷史趨勢記錄并詢現場操作人員情況，結果是：DCS系統歷史趨勢記錄有時有特征顯示——小齒輪軸承潤滑油流量低，有時沒有任何波動特征記錄，現場操作人員對沒有任何歷史趨勢波動記錄的現象也毫無頭緒。

鑒于出現過多次DCS系統歷史趨勢記錄小齒輪軸承潤滑油流量低的情況，故每次磨機跳停后，維保人員均會檢查和處理流量、壓力現場聯鎖點，但每次都沒有實質性的故障發現，每次的原因分析僅限于推論和懷疑，每次的推論和懷疑最終被下一次的磨機跳停推翻。

3 系統的原因分析和判斷

2018年10月，一次球磨機在啟動不久后跳停，現場操作人員反映潤滑油泵故障跳停，具體情況是開車時該名操作人員啟動的是1#潤滑油泵，但跳停后檢查2#備用潤滑油泵運行，而1#油泵處在停止狀態，隨后經機械和電氣專業人員檢查，1#油泵情況良好，由于油泵的跳停也同樣可以造成DCS顯示潤滑油流量低的現象，因此將磨機跳停故障重點放在解決潤滑油泵的跳停問題上。

鑒于潤滑油泵是設備潤滑聯鎖邏輯上的充分條件，只有電氣或機械故障造成油泵本身跳停，從而造成機組跳停，不可能出現機組跳停使油泵跳停的情況，本次跳停油泵的機械故障是可以排除的，電氣故障除非電氣線路或控制元件問題，然而電氣線路和控制元件的待查點多難于查找具體故障，最終采用斷開原有控制和動力系統，單獨從檢修電源箱引電纜為油泵供電，不設控制系統，僅用斷路器來控制油泵啟停。

2019年，球磨機兩次出現以上跳停情況，因此排除潤滑油泵電氣故障，球磨機跳停故障另有其因。

將2018年10月至2019年5月的球磨機跳停事件進行列舉，如表1。

表1

根據以上記錄情況，初步分析如下：（1）時間上，在每天的兩個時間點，即8：00～9：00和15：00～16：00，這兩個時間點的共性是交接班臨近時段，現場崗位人員打掃衛生，通常是用水沖洗地面，小齒輪軸承潤滑油流量計離地面50mm，其接線點濕水后可能造成流量計量傳輸波動。（2）可記錄原因上，除兩次無記錄外，其它都是流量低的原因，這兩次無記錄可能是時間較短而DCS電腦未來得及記錄。（3）現場人員反映情況看，由于現場人員是倒班制，除非是本人啟動潤滑油泵，否則在其他班人員啟動潤滑油泵，本人接班后未確認，就有可能球磨機跳車后并不清楚初始運行的潤滑油泵是否跳停切換成了另一臺泵，畢竟正常上班人員不可能每次上班都隨時去防止跳車。（4）采取的措施上，除對潤滑油泵的供電方式改變能排除油供電控制有問題外，其它措施并未從根本上排除故障，可以確定流量計本身并無故障問題。

綜合以上初步分析，結論是：潤滑油流量波動和潤滑油泵自動切換備用泵這兩個現象是確鑿的，但這二者的邏輯關系不明。

鑒于以上情況，決定調取PLC聯鎖邏輯圖，經與制造商溝通索取密碼，調取初始聯鎖邏輯如圖1所示。

圖1 球磨機稀油站低壓油控制方塊圖（以選擇1#油泵為例）（初始設置）

根據圖示邏輯，基于設備穩定運行和安全運行，進一步分析：（1）離合器跳停延時是對設備安全運行造成極大威脅的設置。一旦油泵停止供油，在如此大的負載下，延時缺油會使軸承劇烈磨損，降低使用壽命，甚至是直接損壞軸承。（2）由圖可看出，在集控狀態下，如果油泵出現突發故障，無法實現備用泵在機組不停車情況下自動切換，切換就必須停機。（3）如果在開機運行狀態下，維保人員欲進行油泵維修，無法在就地狀態實現油泵切換，要切換油泵就必須停機。

綜合進一步分析的結論和各次跳停的實際情況可得出該球磨機頻繁跳停原因：操作人員的現場衛生清理造成潤滑油流量計信號波動，聯鎖程序在接到潤滑油流量低的信號后實行油泵自動切換，切換油泵前機組跳停（油流低延時10s切換油泵，而跳離合器延時5s）。

4 故障原因的消除

球磨機的頻繁跳停原因已查出，但基于設備穩定運行和安全運行考慮，潤滑系統的聯鎖邏輯有諸多不合理之處，應予以修改和優化，在消除故障原因的同時使其運行更穩定，更利于維護，更安全。

對聯鎖程序進行修改優化，必須事前進行充分論證，出于保護設備安全以及提高運行穩定性考慮，新的聯鎖程序必須滿足如下前提：（1）無論何狀態（集控或就地），在不停機的情況下，必須能實現兩臺潤滑油泵同時運行，以實現無間隔倒泵，此條件可利用備用油泵投運吸收外界因素造成的油壓油流波動，并可在不停機情況下主動對問題油泵進行短時檢修，充分發揮備用油泵的備用作用，使機組運行更穩定。

（2）無論何狀態（集控或就地），低壓潤滑油壓油流一旦為零，必須保證機組立即跳停，而不應任何延時，確保機組的安全。高壓油是在啟動時使軸處于靜壓浮起狀態，防止啟動初期軸承的劇烈磨損，正常運行是軸承處于動壓油契潤滑，故每次啟動時高壓油的延時是必須保留的。

（3）在機組運行且集控狀態下，無法人為停止油泵運行，除非機組停車。此功能防止誤操作，保護設備安全。

遵從以上前提，對聯鎖程序進行修改優化如圖2邏輯組織機械、電氣、儀表、操作等專業技術人員進行新方案的論證，通過后編寫PLC梯形圖程序，安裝后試用。2019年6月投用至今，再未出現頻繁跳車情況，2020年該系統創長周期運行記錄。

圖2 優化后的球磨機稀油站低壓油控制方塊圖（以選擇1#油泵為例）

5 結語

（1）大型設備的復雜故障，要結合現場實際情況，多因素、全方位的搜集信息進行綜合分析和判斷，方能得出正確的結論。（2）大型設備的聯鎖保護設計，設備本身運行安全很重要，同時保證設備的穩定運行，發揮設備最大效率也是非常重要的考慮因素。（3）聯鎖程序的修改和優化，改變了原設計，最大限度的發揮了設備生產效率，說明敢于創新和善于創新在設備管理中的意義重大。