美卓HP系列破碎机给矿系统改造设计

郭 华

(河钢集团矿业有限公司石人沟铁矿，河北 唐山 064200)

0 引言

近年来国内大量引进国外先进的破碎机。在众多国外先进的破碎机中，美卓公司HP系列的中、细碎设备圆锥破碎机，具有处理能力高，结构简单和维护方便的特点，能大幅度提高选矿厂的生产效率。但由于无相应配套的给矿系统与进口设备匹配，使得破碎机难以实现均匀给矿，运行料位不稳定，设备故障率偏高，导致衬板磨损不均匀、环跳大、释放缸和锁紧缸漏油、铜套磨损等故障问题频发。

1 给料斗设计

1.1 存在问题

原设备无相应的给矿料斗，由于给矿靠调节给矿胶带速度来实现，当胶带速度变化时，给料落点也会出现相应的变化，导致大部分情况下物料无法落到分料盘上部，出现给料偏析、不均等问题，同时由于物料高速抛落产生大量扬尘，给环保工作带来很大压力。原给矿情况见图1[1]。

图1 原给矿情况

1.2 设计方案

在原给矿胶带机头安装一缓冲料斗，物料经料斗缓冲后，正对分料盘，既解决了物料布料不均出现偏析的问题，又降低了现场扬尘，设计给矿结构见图2。该给料斗可根据不同型号、不同给矿粒度选择不同尺寸。

图2 设计给矿情况

2 料位控制系统改造设计

2.1 存在问题

原设备配套使用的料位控制系统采用手动调节胶带速度来实现挤满给矿，但由于矿石中含水量、含泥量及粒径大小的变化都会影响上部料斗给到上矿胶带的矿量，从而导致破碎机料位变化频繁，需要不断手动进行调整修正，很难保证破碎机料位的稳定。

2.2 设计方案

HP系列破碎机工作时的料位是相对稳定的，不允许出现较大波动，以HP500为例，其工作时料位要求在分料盘上方300 mm，该设计采取一种最为简单可靠无滞后的PID控制方式来实现料位的稳定。

破碎机给矿采用缓冲仓直接自然落料到上矿胶带上的设计，无给料闸板或电振等给料设施，胶带机采用变频器控制，给矿量大小直接受胶带速度控制。当矿石含水量、含泥量和粒度等发生变化而影响胶带上物料厚度时，通过调整胶带速度即可修正给矿量，给矿机构见图3。

图3 给料机构

因此可以仅采用破碎腔料位作为单一变量，将用来检测料位的超声波料位计的输出信号给PID控制器的变频器，控制胶带传动电机运转频率，实现精确稳定给矿的目的，控制系统结果图见图4[2]。

图4 控制系统结构图

3 应用效果

3.1 生产指标提升

该设计在冀东某磁铁矿已得到成功应用，该矿年设计原矿处理能力200 万t，装备有HP500圆锥破碎机3台，根据2018年至2020年生产情况比较，改造后HP500圆锥破碎机生产效率和-12 mm产率有了显著提高，台时能力由原460 t/(台·h)提高到510 t/(台·h)，平均提高50 t/(台·h)；-12 mm产品产率由原41.1%提高到48.5%，平均提高7.4%；作业率由原57.4%降到51.7%，降低了6.7%，生产指标取得了明显的提升。

生产指标提升情况见表1。

表1 生产指标提升情况

3.2 备品备件使用寿命延长

通过该设计改造，消除了圆锥破碎机给料偏析和料位不稳的问题，使得衬板在整个使用周期始终处于均匀磨损状态，消除了偏磨现象，使用寿命明显延长；同时圆锥破碎机的环跳现象得以缓解，使得铜套、锁紧缸、释放缸、座衬等的使用寿命也明显延长，降低了破碎机的使用成本、缩短了检修时间。由2018年至今检修维护数据统计，各部件使用寿命见表2。

表2 改造前后各部件使用寿命

由表2可知，采用该设计后衬板使用寿命延长了由原来的312 h延长至353 h，延长了41 h；上铜套和下铜套使用寿命延长了50%以上；锁紧缸使用寿命延长一倍；释放缸和座衬板使用寿命延长50%以上。

4 效益分析

1)该设计在冀东某磁铁矿的应用使HP500圆锥破碎机各部件的使用寿命均得到了明显延长，仅衬板消耗一项每年可节约资金23 万元，其他备件节约资金约8 万元，直接经济效益31 万元/年。

2)该设计使在冀东某磁铁矿的圆锥破碎机台时能力提高10%以上，因此相应的破碎系统产能增加了10%以上，但由于该矿采矿设计能力限制，导致产能无法进一步提高，所以作业率进一步降低。因胶带、筛子等其他设备设施的使用成本与破碎机生产效率成反比，破碎机台时能力的提高使得其他设备设施运行成本降低10%以上，年可节约运行成本10 万元以上。

5 结语

该设计具有结构简单、运行稳定的特点，仅需对给料斗进行改造，在原设备装备的基础上即可实现。该系统在冀东某磁铁矿投入运行后，圆锥破碎机运行的动态稳定性有了极大的提高，运行中不存在物料偏析的情况，料位的稳定，破碎机可保持挤满给矿的状态，消除了衬套偏磨、环跳等现象，衬板使用寿命延长13%以上，铜套、释放缸等的故障率降低50%以上，锁紧缸使用寿命延长一倍；破碎机生产效率的提高扩大了破碎系统的产能，进一步降低了破碎系统的单位运行成本。