原料磨液压缸活塞杆断裂原因及处理措施

袁奉文，谷建可，王立斌，黄远辉，王定银

1 前言

我公司于2012年承建的某5 000t/d水泥熟料生产线，配套采用LM69.6立式辊磨粉磨原料。该磨机主电机功率为6 000kW，设计产量450t/h，配备有6个磨辊，每个磨辊下方连接2个液压缸，属双缸系统。磨机运行一年后，其中一个液压缸出现密封漏油情况，两年后，另一个液压缸缸头处出现断裂。由于当时现场没有备件更换，该磨机仅使用4个磨辊按设计产量维持运行了一年。在投产后的两年时间里，该原料磨一直运行不稳定，且经常出现加不上压、不能保压、振动大的情况，停机时间长，检修次数多，严重影响生产。

2 存在问题

2.1 液压系统组成及设备工作方式

此台原料辊磨液压系统由液压缸、液压油管、蓄能器、液压控制柜等组成。蓄能器内氮气囊的缓冲作用使磨辊运行更平稳；液压控制柜内加压泵、截止阀、过滤器、单向电磁阀等元器件，与原料磨控制系统程序相结合，可实现手动泄压及自动抬辊、降辊；磨辊内的轴承通过稀油站进行润滑和冷却，每2个对称的磨辊液压缸共用1台液压油站，共3台液压油站。原料辊磨液压系统示意见图1。

图1 原料辊磨液压系统示意

2.2 液压缸存在的问题

在两年内，同一台原料辊磨的两个液压缸均出现了问题，而同一批次采购的另外两台水泥辊磨却未出现过液压缸断裂的情况。根据生产情况分析，该原料辊磨液压缸可能存在以下问题：

（1）产量问题

原料辊磨设计产量为450t/h，实际最大产量＞630t/h。水泥熟料生产线正常生产时，原料辊磨一般按照620t/h左右运转，由于长期高产量运行，负荷增加，导致液压缸活塞杆疲劳断裂。

（2）间隙问题

原料辊磨同一磨辊下连接了两个液压缸，液压缸产生的拉力通过摇臂传至磨辊，为保证磨辊稳定运行，两个液压缸的受力应相同，即两个液压缸的缸杆与耳环端面的间隙应一样。而断裂的这组液压缸的间隙偏差0.01mm，而其他5组液压缸的间隙一样。由工作原理可知，两个液压缸的间隙不同，其所承受的拉力也不同，间隙小的液压缸受力更大，当其受力达到一定程度，活塞杆即疲劳断裂。

（3）石灰石粒度问题

公司原料磨入磨粒度要求为：98%石灰石颗粒≤100mm，100%石灰石颗粒≤120mm。实际生产时，由于破碎机篦条经常损坏，锤头磨损，导致破碎后的石灰石颗粒偏大。较大粒度的石灰石入磨，研磨时磨辊液压杆将会受力偏大且不均匀，长时间受力不均将导致活塞杆因疲劳而断裂。

3 解决措施

用新液压缸替换存在断裂问题的液压缸。

3.1 拆除零配件

预备容器，收集拆卸的螺栓和小配件，按零配件拆卸顺序分大小堆放，方便后续安装。

3.2 拆除油管

先通过手拉葫芦固定旧液压缸，再用吊车吊出旧液压缸缸体，拆除液压杆上连接的液压油管。在拆除油管时，首先将油管内残留液压油全部放净，然后用保鲜膜等材料密封管口，避免灰尘、水及其他油液等杂质异物进入油管内，保持油管内清洁，将油管摆放在干净且不易触碰的地方。在安装油管前再次检查油管管壁是否有异物，用压缩空气将需要安装的油管及小配件吹扫干净，防止杂质等进入液压管路系统，尤其是防止铁屑等异物进入缸体。此外，不能使用碎布或破布清理缸体，防止抹布上的杂质进入液压缸，从而损坏液压缸。

3.3 制作简易辅助工具，安装新液压缸

首先，安装新液压缸下部销子；其次，安装活塞头及连接板，其中，连接板为两片式的螺纹结构；最后将新液压缸吊装到位。液压缸更换现场照片见图2，液压缸活塞杆现场照片见图3。

图2 液压缸更换现场照片

图3 液压缸活塞杆现场照片

在向上吊起液压缸体时，需不断调整液压缸体距离，以保证缸杆与耳环端面间隙符合要求。因调整新液压缸位置是关键步骤，往往耗时较长，很难找准合适位置。为节约安装时间，保证调整质量，设计制作了一款液压缸间隙调整简易辅助工具（见图4、图5）。

图4 简易辅助工具示意

图5 简易辅助工具照片

简易辅助工具的制作步骤如下：

（1）根据液压缸活塞杆的弧度制作一副两侧带螺栓孔的夹具（两片），将两片夹具套在液压缸活塞杆外；在活塞杆和夹具中间垫上胶带，防止划伤活塞杆表面；将螺栓穿入两片夹具螺栓孔，拧紧螺栓，使夹具牢牢固定在液压缸活塞杆上；打开液压杆上下排气阀门，通过调节倒链，使液压缸活塞杆随夹具一起移动。

（2）在夹具两侧加焊两个底座，每个底座上附一根通丝，将通丝下端固定在液压缸缸体上，通丝上端穿在夹具中间，通过调节通丝上端的螺栓夹具上下移动。更换液压缸时，如需液压缸活塞头向下移动，顺时针旋转该螺栓，即可使夹具和液压杆活塞头慢慢向下移动；如需液压缸活塞头向上移动，则逆时针旋转螺栓即可。通过该简易工具，可实现液压缸缸杆与耳环端面间隙的上下调整。

4 原料辊磨的维护

4.1 控制石灰石原料粒度

由于石灰石易磨性差、料层厚，石灰石粒度较大将会加大磨机的研磨压力，造成磨辊压力较高。大块的石灰石还会将磨辊上顶，导致料层不实、中间空隙大，磨盘上不易形成好的研磨层。料层忽高忽低，易造成辊磨振动大，加快磨辊及磨盘的磨损；同时，磨辊长时间在高压力下运行，也易使液压缸连接螺栓松动、密封损坏、液压缸漏油。因此，为确保石灰石原料粒度符合入磨要求，需保证石灰石破碎机运转正常，经常检查破碎机篦条是否存在断裂的情况，如果有篦条出现断裂，应及时修理更换；同时，需定期更换磨损的破碎机锤头。

4.2 控制原料磨产量

原料磨研磨压力与产量一般成正比，原料磨研磨压力越大，产量越高。而产量越高，料层越厚，原料磨做功越多，施加的研磨压力则越大，研磨压力有时会瞬间超出量程，导致液压系统泄压，保压困难，液压系统压力、氮气包压力不平衡，液压缸的有效使用时间缩短。此台原料辊磨设计产量为450t/h，从实际运行数据来看，将辊磨产量控制在580t/h左右较为合适。

4.3 控制料层厚度

在生产过程中，料层厚度关系着原料磨运行的稳定性。如果料层太薄，可适当降低研磨压力，减小循环风量，提高选粉机转速，避免因磨内风量过大而无法形成有效料层；同时，可适当增加喂料量，缓慢增加料层厚度，使磨机运行逐渐趋于稳定。如果物料的研磨性较差且入磨物料的水分增加，可适当提高出磨温度，降低产量，提高磨机运行稳定性。如果喂料量过大且石灰石颗粒较大，料层增厚，增加研磨压力后，物料仍达不到研磨细度，应降低产量，增加循环风量，将合格的粉料及时排出，避免料层将磨辊顶起过高，引起磨机振动。

4.4 检修液压系统

若遇到磨机无法加压的情况，可以通过泄压阀从现场液压站手动泄压，若手动泄压后仍加不上压，则需检查液压站电磁阀。首先，检测电磁阀线圈情况，用螺丝刀靠近电磁阀，检测电磁阀得电后是否有磁力，电磁阀有没有吸合的声音；其次，将电磁阀打开，判断是否存在杂质异物。如有，则用柴油清洗并清除杂物。如杂物卡在电磁阀里，将会使电磁阀阀芯一直处于常开的状态，液压缸的液压油将直接返回油箱，导致液压缸内没有足够的液压油，磨机压力就会加不上去。

另外，磨机加不上压也可能是液压管路有空气进入，在更换液压缸和氮气囊时，都会有空气进入液压缸或液压管路，一般可通过反复升辊、降辊使空气回到油箱后排出解决。

4.5 定期检查氮气瓶

液压缸压力波动过大会造成氮气囊破损漏油。若发现氮气瓶压力不正常或有漏油现象，需及时更换氮气囊。平时应定期检查氮气瓶压力，若发现氮气瓶压力值低于正常值，应及时补充氮气，避免液压缸压力不足或漏油。

5 结语

在处理液压缸问题时，通过制作液压缸间隙调整简易辅助工具，有效保证了液压缸缸杆与耳环端面的间隙要求，使同一磨辊左右两侧连接的两个液压缸间隙相同。在更换新的液压缸后，通过控制石灰石粒度、原料磨产量及料层厚度，检修液压系统、定期检查氮气瓶压力等一系列维护措施，确保了原料辊磨的稳定运行。自更换液压缸后，未再出现过液压缸漏油、活塞杆断裂等情况，截至目前，新液压缸已运行5年时间，原料磨产量一直稳定在580t/h左右，熟料年产量172万吨。