衛(wèi)波，趙偉，王雷，夏道成

（湖北大峪口化工有限責(zé)任公司，湖北 鐘祥 431910）

1 前言

湖北×××化工有限責(zé)任公司選礦生產(chǎn)系統(tǒng)二期球磨機(jī)，規(guī)格型號(hào)為MQY4.5×6.4溢流型，系××重工生產(chǎn)，主機(jī)主要由給礦小車(chē)、主軸承、筒體部、傳動(dòng)部、出料部、主電機(jī)、慢速驅(qū)動(dòng)裝置、頂起裝置及潤(rùn)滑、電控等部分組成。

磨機(jī)采用6kV、2300kW同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)轉(zhuǎn)速200rmp，磨機(jī)最大裝載量為190t，軸聯(lián)為伊頓D42VC1200氣動(dòng)離合器聯(lián)接，采用開(kāi)式斜齒傳動(dòng)，傳動(dòng)比為0.77，電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)部的傳動(dòng)而帶動(dòng)筒體部轉(zhuǎn)動(dòng)（15.33r/min），當(dāng)筒體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，裝在筒體內(nèi)的研磨介質(zhì)——鋼球在摩擦力和離心力的作用下，隨著筒體回轉(zhuǎn)而被提升到一定的高度，然后按一定的線(xiàn)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(jī)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(dòng)靜壓滑動(dòng)軸承，啟動(dòng)及停車(chē)時(shí)采用高壓靜壓使主軸浮升，防止軸承劇烈磨損，正常運(yùn)行15min后停止高壓靜壓供油，由低壓油潤(rùn)滑油泵供油，潤(rùn)滑油由主軸頂部噴淋，利用主軸轉(zhuǎn)速形成動(dòng)壓油契正常潤(rùn)滑，低壓潤(rùn)滑油同時(shí)為傳動(dòng)小齒輪滾動(dòng)軸承提供潤(rùn)滑。

2 概述

2012年該球磨機(jī)正式投運(yùn)生產(chǎn)，自投用以來(lái)，球磨機(jī)頻繁出現(xiàn)跳停，最多時(shí)一周出現(xiàn)2～3次跳?，F(xiàn)象，突然跳停會(huì)造成大量物料從筒體內(nèi)溢出，嚴(yán)重污染生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，同時(shí)造成大量生產(chǎn)物料浪費(fèi)，上下游工序均受到較大影響，生產(chǎn)指標(biāo)在一開(kāi)一停間波動(dòng)較大，生產(chǎn)能耗高，此情況已成為連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)的一大瓶頸問(wèn)題。

此情況一直持續(xù)到2018年，此期間，每次出現(xiàn)跳停，機(jī)械、電氣、儀表人員均第一時(shí)間查看DCS系統(tǒng)歷史趨勢(shì)記錄并詢(xún)現(xiàn)場(chǎng)操作人員情況，結(jié)果是：DCS系統(tǒng)歷史趨勢(shì)記錄有時(shí)有特征顯示——小齒輪軸承潤(rùn)滑油流量低，有時(shí)沒(méi)有任何波動(dòng)特征記錄，現(xiàn)場(chǎng)操作人員對(duì)沒(méi)有任何歷史趨勢(shì)波動(dòng)記錄的現(xiàn)象也毫無(wú)頭緒。

鑒于出現(xiàn)過(guò)多次DCS系統(tǒng)歷史趨勢(shì)記錄小齒輪軸承潤(rùn)滑油流量低的情況，故每次磨機(jī)跳停后，維保人員均會(huì)檢查和處理流量、壓力現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)鎖點(diǎn)，但每次都沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的故障發(fā)現(xiàn)，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(jī)跳停推翻。

3 系統(tǒng)的原因分析和判斷

2018年10月，一次球磨機(jī)在啟動(dòng)不久后跳停，現(xiàn)場(chǎng)操作人員反映潤(rùn)滑油泵故障跳停，具體情況是開(kāi)車(chē)時(shí)該名操作人員啟動(dòng)的是1#潤(rùn)滑油泵，但跳停后檢查2#備用潤(rùn)滑油泵運(yùn)行，而1#油泵處在停止?fàn)顟B(tài)，隨后經(jīng)機(jī)械和電氣專(zhuān)業(yè)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(rùn)滑油流量低的現(xiàn)象，因此將磨機(jī)跳停故障重點(diǎn)放在解決潤(rùn)滑油泵的跳停問(wèn)題上。

鑒于潤(rùn)滑油泵是設(shè)備潤(rùn)滑聯(lián)鎖邏輯上的充分條件，只有電氣或機(jī)械故障造成油泵本身跳停，從而造成機(jī)組跳停，不可能出現(xiàn)機(jī)組跳停使油泵跳停的情況，本次跳停油泵的機(jī)械故障是可以排除的，電氣故障除非電氣線(xiàn)路或控制元件問(wèn)題，然而電氣線(xiàn)路和控制元件的待查點(diǎn)多難于查找具體故障，最終采用斷開(kāi)原有控制和動(dòng)力系統(tǒng)，單獨(dú)從檢修電源箱引電纜為油泵供電，不設(shè)控制系統(tǒng)，僅用斷路器來(lái)控制油泵啟停。

2019年，球磨機(jī)兩次出現(xiàn)以上跳停情況，因此排除潤(rùn)滑油泵電氣故障，球磨機(jī)跳停故障另有其因。

將2018年10月至2019年5月的球磨機(jī)跳停事件進(jìn)行列舉，如表1。

表1

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

綜合以上初步分析，結(jié)論是：潤(rùn)滑油流量波動(dòng)和潤(rùn)滑油泵自動(dòng)切換備用泵這兩個(gè)現(xiàn)象是確鑿的，但這二者的邏輯關(guān)系不明。

鑒于以上情況，決定調(diào)取PLC聯(lián)鎖邏輯圖，經(jīng)與制造商溝通索取密碼，調(diào)取初始聯(lián)鎖邏輯如圖1所示。

圖1 球磨機(jī)稀油站低壓油控制方塊圖（以選擇1#油泵為例）（初始設(shè)置）

根據(jù)圖示邏輯，基于設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行和安全運(yùn)行，進(jìn)一步分析：（1）離合器跳停延時(shí)是對(duì)設(shè)備安全運(yùn)行造成極大威脅的設(shè)置。一旦油泵停止供油，在如此大的負(fù)載下，延時(shí)缺油會(huì)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(tài)下，如果油泵出現(xiàn)突發(fā)故障，無(wú)法實(shí)現(xiàn)備用泵在機(jī)組不停車(chē)情況下自動(dòng)切換，切換就必須停機(jī)。（3）如果在開(kāi)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下，維保人員欲進(jìn)行油泵維修，無(wú)法在就地狀態(tài)實(shí)現(xiàn)油泵切換，要切換油泵就必須停機(jī)。

綜合進(jìn)一步分析的結(jié)論和各次跳停的實(shí)際情況可得出該球磨機(jī)頻繁跳停原因：操作人員的現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生清理造成潤(rùn)滑油流量計(jì)信號(hào)波動(dòng)，聯(lián)鎖程序在接到潤(rùn)滑油流量低的信號(hào)后實(shí)行油泵自動(dòng)切換，切換油泵前機(jī)組跳停（油流低延時(shí)10s切換油泵，而跳離合器延時(shí)5s）。

4 故障原因的消除

球磨機(jī)的頻繁跳停原因已查出，但基于設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行和安全運(yùn)行考慮，潤(rùn)滑系統(tǒng)的聯(lián)鎖邏輯有諸多不合理之處，應(yīng)予以修改和優(yōu)化，在消除故障原因的同時(shí)使其運(yùn)行更穩(wěn)定，更利于維護(hù)，更安全。

對(duì)聯(lián)鎖程序進(jìn)行修改優(yōu)化，必須事前進(jìn)行充分論證，出于保護(hù)設(shè)備安全以及提高運(yùn)行穩(wěn)定性考慮，新的聯(lián)鎖程序必須滿(mǎn)足如下前提：（1）無(wú)論何狀態(tài)（集控或就地），在不停機(jī)的情況下，必須能實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)潤(rùn)滑油泵同時(shí)運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)無(wú)間隔倒泵，此條件可利用備用油泵投運(yùn)吸收外界因素造成的油壓油流波動(dòng)，并可在不停機(jī)情況下主動(dòng)對(duì)問(wèn)題油泵進(jìn)行短時(shí)檢修，充分發(fā)揮備用油泵的備用作用，使機(jī)組運(yùn)行更穩(wěn)定。

（2）無(wú)論何狀態(tài)（集控或就地），低壓潤(rùn)滑油壓油流一旦為零，必須保證機(jī)組立即跳停，而不應(yīng)任何延時(shí)，確保機(jī)組的安全。高壓油是在啟動(dòng)時(shí)使軸處于靜壓浮起狀態(tài)，防止啟動(dòng)初期軸承的劇烈磨損，正常運(yùn)行是軸承處于動(dòng)壓油契潤(rùn)滑，故每次啟動(dòng)時(shí)高壓油的延時(shí)是必須保留的。

（3）在機(jī)組運(yùn)行且集控狀態(tài)下，無(wú)法人為停止油泵運(yùn)行，除非機(jī)組停車(chē)。此功能防止誤操作，保護(hù)設(shè)備安全。

遵從以上前提，對(duì)聯(lián)鎖程序進(jìn)行修改優(yōu)化如圖2邏輯組織機(jī)械、電氣、儀表、操作等專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行新方案的論證，通過(guò)后編寫(xiě)PLC梯形圖程序，安裝后試用。2019年6月投用至今，再未出現(xiàn)頻繁跳車(chē)情況，2020年該系統(tǒng)創(chuàng)長(zhǎng)周期運(yùn)行記錄。

圖2 優(yōu)化后的球磨機(jī)稀油站低壓油控制方塊圖（以選擇1#油泵為例）

5 結(jié)語(yǔ)

（1）大型設(shè)備的復(fù)雜故障，要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，多因素、全方位的搜集信息進(jìn)行綜合分析和判斷，方能得出正確的結(jié)論。（2）大型設(shè)備的聯(lián)鎖保護(hù)設(shè)計(jì)，設(shè)備本身運(yùn)行安全很重要，同時(shí)保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，發(fā)揮設(shè)備最大效率也是非常重要的考慮因素。（3）聯(lián)鎖程序的修改和優(yōu)化，改變了原設(shè)計(jì)，最大限度的發(fā)揮了設(shè)備生產(chǎn)效率，說(shuō)明敢于創(chuàng)新和善于創(chuàng)新在設(shè)備管理中的意義重大。