圆锥机究竟能不能够用来制砂？

2023-12-29来源：环球破碎机网

智能传感技术在圆锥制砂机上的应用

施晓锋

　　圆锥机究竟能不能够用来制砂？这是个众说纷纭的讨论题，其实还是个世界难题。众所周知，圆锥机能够满足砂石骨料的生产，但是要将砂石骨料变成符合要求的机制砂难度确实非常之大。有两大难题，一是破碎比之大，要将砂石骨料制成砂子，它的破碎比一般在15-20倍之上，机器承受的压强数倍于通常的圆锥机。二是超小的闭边排料口迫使腔内被滚碾、层压骨料的密度加大，导致圆锥机受到的刚性考验极其强大。换言之，圆锥机在制砂过程中，其服役条件是极其严苛的。

　　浙江双金在2010年开始立项研发圆锥制砂机，基于上述两项难度的考虑，在普通圆锥机的前提下进行了数项改进。①用多缸液压取代弹簧，提高机器刚性。②加粗主轴，改善其抗压能力。③缩小破碎腔，减轻（常规）机器负荷。④用高铬铸铁取代高锰钢用于轧臼壁、破碎壁，提高材料耐磨性。于2013年获得成功。圆锥机制砂与常规冲击破制砂相比耗电低，粒型好，生产成本低，维修成本低，出砂成品率高（一次成品率可以达到60%以上）等种种优势。

　　但是始料未及的是在市场推广中几乎碰壁，顾客纷纷要求退货，有的干脆直接改做整形机功能或移作他用。尽管圆锥制砂机许多方面明显优于冲击破，但是人们还是普遍愿意采用冲击破制砂。究其原因，是双金的圆锥制砂机难于控制，将闭边排料口调整到合适的间隙时，一旦碰到下料过多或其中突然掺杂一些超硬物料时，就会产生闷机事故。无可否定的是这种机器对现场操作者有极其严苛的要求，需要有较强的，敏感的操控调节能力，注意力必须十分集中。然而，这在制砂行业中，几乎是风毛菱角。换言之，几乎是不可能。

　　在天然砂日益枯竭，机制砂全面取代天然砂的今天，人们纷纷采用冲击破制砂。虽然明知冲击破耗电大，维修频繁，其砂子粒型和级配不够理想，但还是选择了冲击破来制砂。有的为了保证粒型和级配，还配套了对辊机和棒磨机参与制砂，于是推高了机制砂的成本。

　　此轮双金圆锥制砂机研发的整体思路是通过缩小腔型，控制合适产量，使普通圆锥机各部零件能够满足制砂所需的刚性要求。实则是大马拉小车的构思，解决了圆锥制砂的难题。然而由于控制系统存在不足，现场操作难度极大，使该产品无法顺利推广。

　　双金机械于2019年重新立项，重启制砂机和制砂成套设备的研发项目，采用单缸液压圆锥机制砂的新的设想。众所周知，单缸液压圆锥机有三大优点：①主轴为浮动式，两端支撑结构，主轴径向承载能力强；②腔型陡，下料更快；③可以不停机调整排料口，给现场操作带来极大的方便。

　　在总结成功的经验和失败的教训的基础上进行了下列的改进。①腔型的设计，在满足超细物料的挤压滚碾的基础上加强了对破碎壁底边的设计研讨，因为物料通过底边时容易滑落出腔，所以底边一线的磨损失效远比腔内其他部分要少，不久就会因为少磨损而累积成坎，成坎后又阻挡了物料的自由落下，此时如果再不及时处理容易在底边上部形成漩涡，影响了正常生产。针对这一难题痼疾，我们对破碎壁底边采取了预失效措施，迫使底边一线的磨损与破碎壁其他部分保持同步失效，形成恒定排料口腔型，使破碎壁、轧臼壁使用寿命更长，保障了机器的正常运作。②制砂机在运营过程中要承受比其他圆锥机更大的压力，主轴、铜套、润滑油这三者之间都承受了极大的考验。当压力无法改变的情况之下，降低偏心轴转速也是一种选择，由此来调节滑动轴承（铜套）PV值，控制油温升高，保持有效润滑，使生产得以正常进行。③对制砂机均衡喂料也是必须控制的重要一环，中央控制室的操作人员通过各种仪表和监控视频，密切关注生产动态，随时调控。

　　满足了上述要素后，一条生产中、粗机制砂的生产线基本上可以正常运行了，同样可以用于整形和公路面料的生产。

　　在干法生产砂石骨料生产线中配备圆锥制砂机实行尾料制砂时（干法制砂），只需要配备除尘设备捕捉粉尘，满足环保需求后是一种经济的选择。

　　假如用于湿法生产或建筑废料回收生产时需注意破碎腔内物料的水分，避开3%-9%的这一段（因为在这范围以内被碾碎的砂料粘性很大，无法正常落下）必须加大冲水量，制砂生产可以正常进行。

　　综上所述，双金生产的圆锥制砂机从可以制砂而难以控制到目前的可以控制，应该说已经取得了突破性的成功。

　　但是有待于进一步提高，通过对实验基地制砂生产线运行的实际情况，目前存在三大不足之处：①生产的机制砂还停留在中、粗砂范围以内，暂时还无法满足高级配的需求；②在人工疏于控制的情况下，进料速度或快或慢：当进料速度过快制砂机料斗物料过多，会出现满出现象；进料速度过慢，制砂机腔内物料出现物料过少，制砂机运行效率低，制砂产能低和机制砂品质差；③生产过程中难以应对电机堵转（闷机）事故，因此操作者为了避免事故发生，采用比较低的效率运作开开太平车，平均功率仅达到了60%，如这样人为操作，对机制砂的产能提高和质量提高都产生了瓶颈。所谓瓶颈，就是机器的功率输出达不到理想状态，而机制砂的产能和质量实质上都是须用电功率换出来的，人工控制的半自动生产线由于人为原因而受到制约。因为人类的天然惰性总是选择在安全系数较大的范围内操作，客观上形成了瓶颈。

　　为了克服这些瓶颈，双金研发团队认识到要想让圆锥制砂机充分发挥效率必须采用数字化智能化先进技术，浙江双金与杭州电子科技大学签订“智能装备”联合创新实验室合作协议，由校方负责软件设计，厂方负责资源提供和硬件配套，双方积极努力共同合作研发。通过生产线智能化控制技术革新提高机制砂生产线的生产效率。采用各种先进的传感技术运用到圆锥制砂机以及制砂生产线智能化中去。

　　智能化控制的最大优点就是圆锥制砂机的排料口大小、进料速度和偏心轴转速通过智能化控制系统可以实现对制砂机的自动调整和精确控制，提高制砂效率和砂的品质，在用足功率的前提下杜绝电机堵转（闷机），提高生产效益。这也是对制砂机和制砂生产线技术的重大突破和质的飞跃。

　　一、制砂生产线智能化控制点主要通过以下几个方面：

　　1. 电流控制点：在制砂过程中，若制砂机负荷变大，电流会产生异常波动，传感器信号立即发出指令，制砂机瞬间反应放大排料口，防止电机堵转（闷机）事故。过后智能控制器根据恒定功率设定，通过智能控制器的指令，慢慢的缩小排料口，继续高效运作。智能控制值一般设定在满负荷的90%—95%之间。采用智能化技术以后，充分发挥圆锥制砂机的工作效率和优势，产量、级配、粒型等各方面明显优于其他同功率的各种制砂机。

　　2. 料位控制点：通过传感器信号发出指令，自动控制进料速度，确保能满腔均匀的给料，均衡生产。防止进料速度过快制砂机料斗满出，进料速度过慢，制砂机运行效率低，制砂产能低和机制砂品质差。

　　3. 温度控制点：当润滑油温度上升过快或温度接近上限时，传感器信号立即发出指令，降低偏心轴转速维持滑动轴承（铜套）的正常PV值，将产量控制在合理范围以内。

　　4. 压力控制点：制砂过程中，当液压缸压力过大时，传感器信号发出指令，打开调节阀，使得压力控制在正常范围以内。

　　二、制砂生产线智能化控制系统及方法与流程主要包括以下步骤：

　　1.传感器信号采集：通过安装在制砂机上的传感器，如电流传感器、料位传感器、温度传感器、压力传感器等，实时采集制砂机的工作状态数据。

　　2.数据处理与分析：将传感器采集到的数据进行处理与分析，根据制砂机的工作状态判断出制砂机是否需要进行调整。

　　3.智能控制器：根据数据处理与分析的结果，通过程序控制和人工智能算法对制砂机进行自动调整。

　　4.制砂机调整：根据智能控制器的指令，对制砂机进行相应的调整，如调整制砂机的排料口大小、进料速度、偏心轴转速等，确保恒功率满负荷运行，以达到最大的制砂效率。

　　5.反馈装置：安装在制砂机上的反馈装置可以实时监测出砂的产量和品质，并将这些数据反馈给智能控制系统。

　　6.系统优化：根据反馈的数据，不断对智能控制系统进行优化，以提高制砂效率和砂的品质。

　　通过上述制砂生产线智能化控制方案的实施，可以大大减少生产线的人工成本，用智能化取代人工操作，可实现无人化制砂工厂。

　　双金机械几十年如一日，尊重科学、勇于创新、敢于挑战。在研发圆锥制砂机的过程中，屡经挫折、始终坚持，一直努力克服种种困难，探索解决方法，一直坚信圆锥机用于制砂的设想是可行的。目前该方案的实施已经初见成效，必将获得成功。