CH880、CH895圆锥破碎机过铁保护实践

在原矿的开采、铲装、运输和加工过程中总会混入大小不一、形式各异的铁物，且利用现有除铁器和金属探测器难以，是在钒钛磁铁矿等强磁性矿物的破碎工序中除铁更是困难，这些铁物随原矿一起进入破碎机造成破碎机过铁。破碎机过铁易造成衬板裂纹、上下架体配合面损伤、上臂架衬套松动、主轴横断、打齿、偏心铜套、偏心衬套、下架体衬套及止推轴承烧损等重大设备故障及事故，不但影响生产，而且增加破碎机备件消耗和生产成本。因此，在选矿破碎过程中加强破碎机过铁保护尤为重要。

1　现状简介

1.1　破碎工艺设备简介

白马选矿厂一期破碎系统设计产能为650 万t/a，采用三段一闭路破碎流程，主要是将0～1 000 mm 的钒钛磁铁矿破碎至 -12 mm 含量大于等于95% 的原矿，中破配置2 台CH880 圆锥破碎机，细破配置2 台CH895 圆锥破碎机和1 台CH880 圆锥破碎机。中破配置2 台破碎机前各安装有1 台盘式电磁除铁器，细破系统安装有1 台带式电磁除铁器，工艺流程如图1 所示，主要设备参数如表1、2 所列。

图1 破碎系统工艺流程

表1 破碎机主要参数

表2 电磁除铁器主要参数

1.2　系统除铁现状

在实际生产过程中，原矿中难以避免铁物夹杂，由于有的铁物磁性较弱、有的铁物在原矿中埋藏较深、有的铁物块度和质量较大，盘式除铁器和带式除铁器无法类似高锰钢衬板、合金钢钻头、斗齿等弱磁性铁物，只能在破碎机发生过铁后依靠人工及时捡出，此类铁物严重威胁了破碎机的安和稳定运行。

2　过铁对破碎机的损伤

2.1　动锥衬板裂纹

破碎机频繁过铁容易造成破碎机动、定锥衬板裂纹，从而缩短衬板使用寿命，增加备件消耗。动锥衬板裂纹如图2 所示。

图2 动锥衬板裂纹

2.2　损伤上、下架体止口配合面

破碎机过铁容易造成上、下架体连接螺栓松动或剪断，导致上、下架体锥形接触面发生相对运动，损伤止口。当止口磨损造成上下架体间隙配合后，破碎机将无法正常运行，只有外委修复后才能重新使用。动锥衬板裂纹如图3 所示，上、下架体止口配合面磨损如图4 所示。

图3 动锥衬板裂纹

图4 上、下架体止口配合面磨损

2.3　偏心组件及止推轴承损伤

破碎机过铁易造成主轴与偏心铜套形成钢性接触，相互摩擦，止推轴承错位运行，而导致偏心铜套、偏心衬套、下架体衬套和止推轴承烧损事故。 偏心铜套烧损如图5 所示，下架体衬套烧损如图6 所示。

图5 偏心铜套烧损

图6 下架体衬套烧损

2.4　上架体孔磨损、裂纹

破碎机过铁容易造成上架体衬套固定螺栓被剪断、上架体衬套松动、裂纹，导致上架体孔磨损或裂纹，以致上架体无法使用。上架体衬套裂纹如图7 所示，上架体孔裂纹如图8 所示。

图7 上架体衬套裂纹

图8 上架体孔裂纹

2.5　传动齿轮损伤

破碎机过铁瞬间传动齿轮啮合受到冲击，易造成打齿。大齿轮损伤如图9 所示，小齿轮损伤如图10 所示。

图9 大齿轮损伤

图10 小齿轮损伤

2.6　主轴横断及躯体裂纹

破碎机过铁瞬间，运行功率、压力急剧升高，排矿口放大，若铁物尺寸较大(如大块钻头、牙尖、条形衬板等) 卡在破碎腔内不能自行排出，在持续的高功率和高压力下易造成主轴横断及躯体裂纹。主轴躯体损伤如图11 所示，主轴上部横断如图12 所示。

图11 主轴躯体损伤

图12 主轴上部横断

3　主要措施及经验

3.1　过铁后快速检查设备

破碎机运转过程中突然发出“咚咚咚”的金属撞击声、运行压力急剧升高或排矿口突然放大，表明破碎机发生了过铁，须立即组织系统捡铁，防止细破循环过铁，同时快速检查破碎机。

(1)快速通过显示屏检查破碎机功率、压力、油温及排矿口等运行参数是否正常；

(2)快速检查上、下架体连接螺栓及止口有无松动；

(3)快速检查油管有无泄漏，油箱仪表系统(Tims) 及ASRi 系统有无报警信号；

(4)停机检查安联轴器剪切管有无剪断或位移；

(5)破碎机因过铁停机，须检查剪切管是否完好，查看破碎腔铁物是否排出，严禁立即重启，防止造成安联轴器抱轴。

3.2　改进破碎机主润滑油温度保护系统

当破碎机过铁时主轴受铁物挤压而偏斜，继续运转易造成主润滑油温升高。 CH880、CH895 破碎机油温保护原理为：当主润滑回油达到53 ℃时，发出B 报警 (只在显示屏上显示，无声、光等信号提示，岗位不易察觉)；当油温达到63 ℃时，破碎机自动保护停机。根据实践经验，当回油温度达到52 ℃时就会造成破碎机偏心铜套、偏心衬套、下架体衬套、止推轴承及主轴不同程度的龟裂和烧损。对此，经过多次试验性改进，了终改进方案：一是将破碎机主润滑油温保护报警值从63 ℃下调至49 ℃；二是增加给料输送带连锁装置，当油温达到49 ℃时，自动停止给料输送带，破碎机空转，若油温持续180 s 高于49 ℃，破碎机将自动保护停机；三是在岗位操作小房内安装了声光报警器，当回油温度达到49 ℃时，报警灯闪烁，并发出清脆响亮的报警声，及时提醒岗位采取相应操作。改进后，5 台破碎机偏心铜套、偏心衬套、下架体衬套及止推轴承消耗数量较改进前70% 左右。

3.3　优化破碎机油温突然升高的操作方法

当破碎机过较大尺寸铁物时，主轴和铜套发生硬摩擦，主润滑油温将从正常的45 ℃左右急速上升至48 ℃以上，此时须立即采取以下操作：

(1)手动停止给料输送带，让破碎机空负荷运行，达到速降主润滑油温的目的；

(2)手动来回升高、主轴，使主轴与下架体铜套的硬接触点分离，避免油温继续升高；

(3)当油温至46 ℃时，停止主轴电动机，让油温快速至43 ℃以下；

(4)破碎机因油温高停机3 ~ 5 min 后，再次启动主电动机，空转破碎机，避免偏心铜套、偏心衬套及下架体衬套在高油温下发生粘连，抱死；

(5)当油温至43 ℃以下后，连续空转破碎机8 ~ 10 min，若油温低于45 ℃，则恢复正常生产，如果油温仍高于48 ℃，则继续重复2～4 步骤操作。

3.4　下调破碎机过铁压力保护值

破碎机安联轴器上设有剪切管，当破碎机过铁时剪切管被剪断，立即停止主电动机，保护破碎机。其设计压力保护值为95～100 MPa，相当于43 000 Nm，但实践表明，压力值在95～100 MPa 时，破碎机过铁后，剪切管被剪断的概率小，起不到过铁保护作用，且容易造成安联轴器抱轴、打齿等事故。根据调试经验，将中、细破的压力设定值固定为：中破调至68～70 MPa，细破调至78～80 MPa。通过近5 年的运行，该操作既能起到过铁保护作用，又能设备在正常负荷下运行。

3.5　下调CH895 破碎机负荷运行功率、压力释放值

CH895破碎机主电动机功率为750 kW，2013 年初装时，负荷运行功率、压力释放值分别为700 kW 和7.0 MPa。当运行功率或压力达到设定值时，溢流阀自动释放压力，增大排矿口，排除破碎腔内异物。在日常运行中，排矿口设置为18～21 mm，正常运行功率为500～580 kW、压力为5.0～5.8 MPa；当破碎机过铁时，瞬间运行功率达650～800 kW、压力达6.5～10.0 MPa。在该情况下运行近1 年，破碎机动、定锥衬板易裂纹，使用周期较短，只有550 h 左右，而且主轴伞形体磨损较快。对此，根据CH895 破碎机正常负荷运行功率、压力，将负荷运行功率、压力释放值分别下调至600 kW 和6.0 MPa。通过下调负荷运行功率、压力释放值后，动、定锥衬板使用寿命延长，截止2018 年使用寿命达850 h，且主轴躯体未有磨损。

3.6　优化上架体衬套安装方法

上架体衬套安装在孔内，由8 颗高强度螺栓固定在孔法兰上，在破碎机过铁时，上架体衬套固定螺栓容易被剪断而造成衬套松动磨损上架体孔。为此，在发现上架体孔磨损后，为上臂架衬套安装牢固，先在上架体衬套与孔接触面上涂抹工业修补剂再进行安装，螺栓紧固后，后再在上臂架衬套与孔内壁间焊接加强肋加以固定，避免过铁造成破碎机臂架衬套松动而导致设备事故。上架体衬套外表面涂抹修补剂如图13 所示，焊接加固肋板如图14 所示。

图13 上架体衬套外表面涂沫修补剂

图14 上架体衬套焊接加固肋板

4　结语

通过加强破碎机过铁保护，破碎机运行更加稳定，运行效率得到提高，使破碎系统年处理量稳定在700 万t，破碎终产品-12 mm 含量提高至95.5% 以上，大地了破碎机备件消耗和使用成本。CH880、CH895 破碎机过铁保护在攀钢集团矿业有限公司白马选矿厂的成功经验，可为所有矿山行业破碎机过铁保护提供借鉴。

(1)通过破碎机过铁后快速检查设备，及时检查紧固上、下架体连接螺栓，避免上、下架体发生相对运动，损伤配合面，及时发现运行功率、压力、油温等异常情况，杜安联轴器抱轴等设备事故的发生。

(2)通过优化主润滑油温保护系统和油温突然升高的操作方法，避免了偏心铜套、偏心衬套及下架体衬套等贵重部件在高油温下发生粘连，烧损，消耗数量较优化前70% 左右。

(3)通过分别将中、细破破碎机过铁压力保护值下调至68～70 MPa 和78～80 MPa，在满足生产的同时，避免了破碎机因过铁造成传动齿轮打齿、主轴横断等重大事故的发生。 

(4)CH895破碎机通过将负荷运行功率、压力释放值下调至600 kW 和6.0 MPa，大地减轻了破碎机过铁对衬板的挤压，动、定锥衬板使用寿命从550 h 延长至850 h。

(5)通过优化上架体衬套安装方法，避免破碎机过铁造成衬套松动损伤上架体孔，延长了上架体的使用寿命。