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摘要：文章介绍邯钢200万t球团工程高压辊磨机自动控制系统的设计与实施，包括系统结构、系统组成、系统功能等，体现了高压辊磨机自动控制系统在球团生产过程中的重要作用。
关键词：高压辊磨；PLC；液压控制
中图分类号：TF321.1 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）12－0039－02
1前言
根据邯钢所提供的资料，供球团生产用的铁精矿中－200目约占50 %～70 %，粒度较粗，有必要细磨，因此球团选用了一台处理能力为350 t/h的进口高压辊磨机，将铁精矿细磨，以改善原料的成球性。
辊磨工艺对增加物料表面积，改善物料表面活性和提高生球强度有显著作用。根据印度Kudremukh铁矿公司球团厂使用高压辊磨机的经验介绍，精矿布莱恩指数增加300，成品生球率增加5%，精矿水分降低0.5%，生球落下次数增加3次，生球抗压强度增加0.15～0.2 kg，效果很可观。
邯钢球团所用辊磨机就是来自POLYSIUS公司的产品。德国蒂森克虏伯（Thyssen Krupp）技术分公司Polysius（伯利休斯）公司是德国著名的国际工业设备制造商，是生产高压辊磨机的专业厂家。
2工艺及设备特点
2.1辊磨机的构造和工作原理
机器主体为框架结构，装有一个动辊和一个定辊，两辊分别由电动机驱动作慢速的相对转动。其中，动辊在一组液压缸推动下做水平方向滑动，使两辊之间保持一定的间隙。当具有一定粒度的矿石物料从机器上部的料斗中依靠料重而竖直进入辊子间隙时，除了与辊面接触的颗粒受到辊面直接压力外，间隙内的矿石物料还被两个相对旋转的辊子压实，物料颗粒承受多点压力作用而被粉碎，从而实现连续粉碎的过程。
2.2自控系统的组成
高压辊磨机自动化系统主要包括PLC和上位机监控软件，PLC选用SIEMENS的SIMATIC S7－300的CPU；上位机监控软件选用SIEMENS的WINCC组态软件。辊磨机自动化系统与工厂自动化系统采用光缆通讯，实现数据的传输。辊磨机自动化系统可对现场的温度、压力、辊缝、位移等进行检测，实现对辊磨机本体的保护、自动控制、显示与报警。
高压辊磨机检测元件示意图
2.3下位机软件实现的主要控制功能
辊磨机自控系统主要控制功能包括以下几部分：电机主驱动控制、液压系统控制、油脂润滑控制、减速器润滑冷却控制。
2.3.1电机主驱动控制
动辊和定辊电机均采用西门子的变频电机1LA8 403－4pm8，额定容量545 kW，额定电压690 V，额定电流540 A，驱动采用西门子的变频器额定容量800 kW，一次额定电压690 V，变频器控制分手动和自动两种方式，手动可从现场操作箱实现对变频器的启停、调速等操作，自动控制通过PLC与变频器的通讯来完成，可实现对变频器的启停、调速、各种运行参数的显示。
2.3.2液压系统控制功能
主要通过对各种液压系统信号的检测、对各个电磁阀和液压电机的控制来实现动辊的移动或加压等过程。液压系统主要完成的动作包括开辊、闭辊、左侧加压、左侧减压、右侧加压、右侧减压、压力自动调节、平行自动控制等动作。
2.3.3油脂润滑系统控制功能
主要完成对本体动辊、定辊的轴承润滑以及对动辊移动轨道的润滑。对轴承的润滑位在主机启动后每18 min润滑一次，润滑约2 min，分油器动作6次的时间。对轨道的润滑主机启动后为每48 h润滑一次，润滑时间与轴承润滑时间相同。
2.3.4减速器的润滑和冷却控制
减速器的润滑和冷却控制为系统启动后润滑泵运行，根据条件对减速机进行润滑和冷却，水冷却阀的开关由温度控制，高于55 ℃打开，低于45 ℃关闭。
2.4上位机操作系统
上位机监控系统采用WINXP操作系统，监控软件采用西门子WINCC6.0组态软件，由总貌画面、本体画面、液压系统画面、润滑系统画面、趋势画面、报警画面组成。实现过程与设备状态的监控与报警，实现生产过程工艺流程及各参数的采集显示、报警、回路控制画面、历史数据存储及趋势图、报表等监控功能。
总貌画面主要监视系统总体状态以及与工厂系统的闭锁联系信号。从总貌画面可监视图上系统的各项模拟量参数，如液压系统压力、辊缝值、各点温度、系统框架震动值等。
本体监视画面主要是监视辊压机系统整体运行状态，没有操作，主要监视驱动电机的功率、电流、转距、轴承温度，变速箱润滑电机状态，液压系统电机及各个阀门的开关状态。
点击 ，可启动液压系统，主要动作为打开辊步骤，使辊缝处于最大位置，动作完成后 变为，颜色变为绿色。液压系统停止，点击 ，按钮液 红色出现。点击 按钮，可实现闭辊加压， 变为 。 、、 、 按钮在辊压系统运行过程中实现手动压力调节， 、 在辊压系统运行过程中实现压力和辊缝平行的自动控制。
润滑系统画面主要完成对齿轮润滑和油脂润滑系统的手动操作以及各个状态的监视功能。
趋势画面用于监视驱动电机电流、功率、转矩的变化。报警画面主要用于对报警的确认消除。
在系统使用和维护过程中，通过计算机控制时，在低压盘1AA和2AA相应的手动/自动转换开关达到自动位置，变频器的操作箱打到自动位置。在自动启动时首先从上位机监控画面检查系统启动条件是否满足， 表示满足条件，否则检查相应的条件。
3结束语
邯钢年产200万吨链箅机—回转窑氧化球团生产线高压辊磨机调试成功投产后，对改善铁精矿表面特性，提高造球效率等指标有显著作用：使用辊磨机后，铁精矿的－200目粒度含量平均增加5%，比表面积平均增加380 cm2/g；随着高压辊磨入磨铁精矿的比表面积的增加，出口比表面积的改变量也变大；当入磨－200目含量达到70%以上时，增大非常明显；增加高压辊磨后，成球率提高了15%。辊磨机自控系统功能强大，操作简单可靠，实现了辊磨生产的精确控制，满足了生产工艺要求。
参考文献
1 刘红军等.高压辊磨机在冶金行业的开发及应用［J］.矿山机械，2006（10）
2 舒方华、匡忠祥.高压辊磨机在球团生产上的应用.全国球团技术研讨会论文集，2003
The Automatic Control System of High Pressure Roller
Mill Machine’s Application in the Pellets Production
Wang Weigang
Abstract: This paper introduces the automatic control system’s design and implementation of high pressure roller mill machine for Handan Iron & Steel 2,000,000 Tons Pellet project, including system structure, system component and system function, etc. which reflects the automatic control system of high pressure roller mill machine’s important role in the process of pellet production.
Key words: high pressure roller mill; PLC; hydraulic control
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
关键词：高压辊磨；PLC；液压控制
中图分类号：TF321.1 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）12－0039－02
1前言
根据邯钢所提供的资料，供球团生产用的铁精矿中－200目约占50 %～70 %，粒度较粗，有必要细磨，因此球团选用了一台处理能力为350 t/h的进口高压辊磨机，将铁精矿细磨，以改善原料的成球性。
辊磨工艺对增加物料表面积，改善物料表面活性和提高生球强度有显著作用。根据印度Kudremukh铁矿公司球团厂使用高压辊磨机的经验介绍，精矿布莱恩指数增加300，成品生球率增加5%，精矿水分降低0.5%，生球落下次数增加3次，生球抗压强度增加0.15～0.2 kg，效果很可观。
邯钢球团所用辊磨机就是来自POLYSIUS公司的产品。德国蒂森克虏伯（Thyssen Krupp）技术分公司Polysius（伯利休斯）公司是德国著名的国际工业设备制造商，是生产高压辊磨机的专业厂家。
2工艺及设备特点
2.1辊磨机的构造和工作原理
机器主体为框架结构，装有一个动辊和一个定辊，两辊分别由电动机驱动作慢速的相对转动。其中，动辊在一组液压缸推动下做水平方向滑动，使两辊之间保持一定的间隙。当具有一定粒度的矿石物料从机器上部的料斗中依靠料重而竖直进入辊子间隙时，除了与辊面接触的颗粒受到辊面直接压力外，间隙内的矿石物料还被两个相对旋转的辊子压实，物料颗粒承受多点压力作用而被粉碎，从而实现连续粉碎的过程。
2.2自控系统的组成
高压辊磨机自动化系统主要包括PLC和上位机监控软件，PLC选用SIEMENS的SIMATIC S7－300的CPU；上位机监控软件选用SIEMENS的WINCC组态软件。辊磨机自动化系统与工厂自动化系统采用光缆通讯，实现数据的传输。辊磨机自动化系统可对现场的温度、压力、辊缝、位移等进行检测，实现对辊磨机本体的保护、自动控制、显示与报警。
高压辊磨机检测元件示意图
2.3下位机软件实现的主要控制功能
辊磨机自控系统主要控制功能包括以下几部分：电机主驱动控制、液压系统控制、油脂润滑控制、减速器润滑冷却控制。
2.3.1电机主驱动控制
动辊和定辊电机均采用西门子的变频电机1LA8 403－4pm8，额定容量545 kW，额定电压690 V，额定电流540 A，驱动采用西门子的变频器额定容量800 kW，一次额定电压690 V，变频器控制分手动和自动两种方式，手动可从现场操作箱实现对变频器的启停、调速等操作，自动控制通过PLC与变频器的通讯来完成，可实现对变频器的启停、调速、各种运行参数的显示。
2.3.2液压系统控制功能
主要通过对各种液压系统信号的检测、对各个电磁阀和液压电机的控制来实现动辊的移动或加压等过程。液压系统主要完成的动作包括开辊、闭辊、左侧加压、左侧减压、右侧加压、右侧减压、压力自动调节、平行自动控制等动作。
2.3.3油脂润滑系统控制功能
主要完成对本体动辊、定辊的轴承润滑以及对动辊移动轨道的润滑。对轴承的润滑位在主机启动后每18 min润滑一次，润滑约2 min，分油器动作6次的时间。对轨道的润滑主机启动后为每48 h润滑一次，润滑时间与轴承润滑时间相同。
2.3.4减速器的润滑和冷却控制
减速器的润滑和冷却控制为系统启动后润滑泵运行，根据条件对减速机进行润滑和冷却，水冷却阀的开关由温度控制，高于55 ℃打开，低于45 ℃关闭。
2.4上位机操作系统
上位机监控系统采用WINXP操作系统，监控软件采用西门子WINCC6.0组态软件，由总貌画面、本体画面、液压系统画面、润滑系统画面、趋势画面、报警画面组成。实现过程与设备状态的监控与报警，实现生产过程工艺流程及各参数的采集显示、报警、回路控制画面、历史数据存储及趋势图、报表等监控功能。
总貌画面主要监视系统总体状态以及与工厂系统的闭锁联系信号。从总貌画面可监视图上系统的各项模拟量参数，如液压系统压力、辊缝值、各点温度、系统框架震动值等。
本体监视画面主要是监视辊压机系统整体运行状态，没有操作，主要监视驱动电机的功率、电流、转距、轴承温度，变速箱润滑电机状态，液压系统电机及各个阀门的开关状态。
点击 ，可启动液压系统，主要动作为打开辊步骤，使辊缝处于最大位置，动作完成后 变为，颜色变为绿色。液压系统停止，点击 ，按钮液 红色出现。点击 按钮，可实现闭辊加压， 变为 。 、、 、 按钮在辊压系统运行过程中实现手动压力调节， 、 在辊压系统运行过程中实现压力和辊缝平行的自动控制。
润滑系统画面主要完成对齿轮润滑和油脂润滑系统的手动操作以及各个状态的监视功能。
趋势画面用于监视驱动电机电流、功率、转矩的变化。报警画面主要用于对报警的确认消除。
在系统使用和维护过程中，通过计算机控制时，在低压盘1AA和2AA相应的手动/自动转换开关达到自动位置，变频器的操作箱打到自动位置。在自动启动时首先从上位机监控画面检查系统启动条件是否满足， 表示满足条件，否则检查相应的条件。
3结束语
邯钢年产200万吨链箅机—回转窑氧化球团生产线高压辊磨机调试成功投产后，对改善铁精矿表面特性，提高造球效率等指标有显著作用：使用辊磨机后，铁精矿的－200目粒度含量平均增加5%，比表面积平均增加380 cm2/g；随着高压辊磨入磨铁精矿的比表面积的增加，出口比表面积的改变量也变大；当入磨－200目含量达到70%以上时，增大非常明显；增加高压辊磨后，成球率提高了15%。辊磨机自控系统功能强大，操作简单可靠，实现了辊磨生产的精确控制，满足了生产工艺要求。
参考文献
1 刘红军等.高压辊磨机在冶金行业的开发及应用［J］.矿山机械，2006（10）
2 舒方华、匡忠祥.高压辊磨机在球团生产上的应用.全国球团技术研讨会论文集，2003
The Automatic Control System of High Pressure Roller
Mill Machine’s Application in the Pellets Production
Wang Weigang
Abstract: This paper introduces the automatic control system’s design and implementation of high pressure roller mill machine for Handan Iron & Steel 2,000,000 Tons Pellet project, including system structure, system component and system function, etc. which reflects the automatic control system of high pressure roller mill machine’s important role in the process of pellet production.
Key words: high pressure roller mill; PLC; hydraulic control
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