高压辊磨机自主避让控制系统*

2020-11-13刘风亮刘世昌赵富红

陶瓷 2020年8期

曾涛刘风亮刘世昌赵富红薛鹏

(1 临朐县化工产业园服务中心山东潍坊 262600)(2 山东华特磁电设备有限公司山东潍坊 262600)

前言

高压辊磨机作为一种高效、节能的粉磨设备，在建材、矿山等行业已经得到了广泛的应用。它的主体是两个相向转动的辊子，当脆性物料进入两个辊子之间，由相向转动的两个辊子将物料拉入辊逢中，两辊之间采用高压将物料压成密实的物料饼，最后从辊隙中落下。由于两个辊子之间的辊缝小(在10～20 mm)，压力大(在8～20 kPa)，若物料中含有直径大于20 mm的金属，随物料进入两辊之间，就会对高压辊磨机的辊面、减速机、电机等主要部件造成致命的破坏。近些年随着干法制粉技术及设备的应用，高压辊磨机在陶瓷行业的应用逐渐增多。

为了避免金属杂质对高压辊磨机的破坏，传统做法是在输送皮带上加除铁器和金属探测仪。除铁器可以除去物料中的铁磁性杂质；而对于非铁磁性金属杂质，则要靠安装在输送皮带上的金属探测仪检测，当金属探测仪检测到物料中有非铁磁性金属后，便会停止输送皮带，靠人工检出。这种方法费时费力，而且金属杂质混在物料中，人工也不易发现，容易漏拣，所以金属杂质仍然会对高压辊磨机造成伤害。

本套控制系统充分利用了金属探测仪的灵敏性，将探测信号直接输入高压辊磨机的控制系统，省去了中间环节。这样当金属探测仪探测到物料中的金属杂质后，信号会直接传送至高压辊磨机的控制系统，控制系统收到信号后会立即反应，并且释放液压系统压力，进而把两辊之间的压力迅速泄掉，使金属杂质从无压力的两辊之间排出，从而达到保护高压辊磨机的目的。

1 高压辊磨机结构及工作原理

高压辊磨机的挤压系统主要由定辊、动辊和与动辊相连的液压系统组成。动辊和定辊间对物料形成的高压是由液压系统中的液压缸产生的。液压系统是为磨辊提供所需挤压压力而设置的，其主要作用是液压弹簧，兼有液压保护功能。工作时主油缸通过大直径管路与蓄能器相连接，液压油经过滤油器过滤后进入主油路，油缸将压力传递到活动辊轴承座上，为磨辊提供所需的压力。

图1 液压系统组成

液压系统由油泵、电磁阀和油缸3部分组成。油泵工作时，电磁阀YA2吸合，1#、2#油缸推着动辊向前运动。当两辊之间的压力达到设定值后，电磁阀YA2关闭，压力保持；当电磁阀YA2关闭、电磁阀YA1和YA3打开时，主油路内压力迅速降为0，两辊之间没有压力。

2 主动避让控制系统的组成

高压辊磨机自主避让金属杂质控制系统由金属探测装置、控制系统和执行机构3部分组成。

2.1 金属探测装置

目前，常用的输送带式金属探测仪按照工作原理分类，主要有3种形式：脉冲式、谐振线圈式和平衡线圈式。

脉冲式金属探测仪是向被检测物料发射脉冲信号，然后对被检测物料反射回来的信号进行分析和比对，用来判断被检测物体的材质、大小和形状。

谐振线圈式金属探测仪的谐振线圈，穿过输送皮带，当有金属杂质通过谐振线圈时，由于金属的涡电流效应，谐振被打破，通过线圈的电流增大，通过检测流经线圈电流的变化，可以判断是否有金属杂质通过。

平衡线圈式金属探测仪由一个发射线圈和两个接收线圈组成。发射线圈发射一个固定频率的电磁波，两个接收线圈相对于发射线圈，呈对称分布，且面积相等。所以，当两个接收线圈产生的电动势相等时，两个接收线圈处于平衡状态。当金属杂质通过金属探测仪时，到达两个接收线圈的时间有先后，接收线圈的平衡相继被打破，从而检测到金属杂质。平衡线圈式金属探测仪由于其检测灵敏度高、使用可靠、稳定，是目前应用最广泛的金属探测装置，其灵敏度可达到10 mm以下。可以满足高压辊磨的保护要求。

2.2 控制系统

PLC作为控制系统的核心部件，可以接收来自金属探测仪的金属杂质信号，当发现被破碎的物料中有金属杂质时，PLC开始精确计时，准确判断金属杂质到达高压辊磨机的时间，及时给高压辊磨机卸压，让金属杂质通过两辊之间的缝隙。

同时，PLC会实时检测两辊之间的压力值、两辊之间的距离、动辊和定辊电机的电流。当检测到的数值超过设定的极限值时，就可以判断，两辊之间有可能存在金属杂质，那么PLC就及时给高压辊磨机卸压。

3 控制过程

金属探测仪检测到物料中的金属杂质，探测仪的无源常开接点闭合，PLC输入点开关量由0变为1。当PLC收到信号后，按设定的延时时间开始延时，当金属杂质通过输送皮带，随破碎物料将要到达双传动高压辊磨机时，PLC延时时间到，PLC发出指令，关闭电磁阀YA2，同时打开电磁阀YA1和YA3，1#油缸和2#油缸迅速卸压，此时，高压辊磨机的动辊和定辊之间的压力为0，金属杂质和物料随转动的定辊和动辊排出高压辊磨机。当金属杂质排出后，PLC发出指令，关闭电磁阀YA1和YA3，打开电磁阀YA2，1#油缸和2#油缸加压，恢复正常工作。