2024年10月26日

ローラープレスは何に使うのですか？

ローラープレスは、スクイズミル、ローラーミル、ダブルローラーマシンとも呼ばれる。ローラープレスは、工業用途、特にセメント製造に使用される粉砕装置である。これは、材料を圧縮して粉砕する2つの逆回転ローラーで構成されている。このプロセスにより、原料の粒子径が大幅に縮小されるため、従来の粉砕方法に代わる効率的な方法となる。

ローラープレスは、粉砕効率が高く、エネルギー消費量が少なく、出力が高いため、セメント業界で広く使用されている。しかし、運転中、設計、使用方法、外的条件などの要因により、様々な問題が発生する。これらの問題は、作業条件の悪化、不十分な供給制御、油圧システムの故障につながり、これらすべてがローラープレスの性能に悪影響を及ぼす。これらの課題に対処するため、私たちは根本的な原因を分析し、設計や使用方法など多方面にわたる改善を実施します。その結果、改造プロセスを最適化し、効率を高め、より良い操業結果を達成します。

I.セメント工場におけるローラープレスの役割

でセメントプラントローラープレスは、クリンカやその他の原料を微粉末にするために使用される。通常、全体的な効率を高め、エネルギー消費量を削減するために、ボールミルなどの他の粉砕システムと一緒に使用されます。さらに、ローラープレスは、高圧を管理し、微細な製品を生産する能力があるため、現代のセメント生産に不可欠な要素となっている。

II.ローラープレスとボールミルの違い

ローラープレスとの主な違いボールミルその粉砕メカニズムにある。ローラープレスは、2つのローラーの間で材料を高圧で圧縮するため、エネルギー消費量が少なく、効率が高い。対照的に、ボールミルはボールの衝撃と摩擦に頼って材料を粉砕するため、通常、より多くのエネルギーを消費する。従って、ローラープレスは通常、エネルギー効率と製品のきめ細かさの点で優れています。

III.ローラープレスのスキュー問題

スキューとは、ローラープレスのローラー間のミスアライメントを指し、機械的摩耗や不適切な設置によって生じる可能性があります。このミスアライメントは、不均一な圧力分布につながり、最終的に研削効率を低下させます。したがって、スキューを最小限に抑え、ローラープレスの最適な性能を確保するためには、定期的なメンテナンスと適切なアライメントが重要です。

IV.ローラープレスの問題点の分析

1.排出口の微粉含有量

ローラープレスの出口での微粉含有量は、ファーストパス歩留まりとも呼ばれ、プレス工程の効果を直接反映します。しかし、多くの企業はこの重要な点を見落としています。様々な企業のサンプルをテストした結果、ドイツのBHSローラープレスは、0.9mmのふるいで33%、0.08mmのふるいで64%（36%は0.08mm以下）の出口微粉を達成しました。対照的に、これらの機械の多くは同様の結果に達していません。

2.使用圧力

プレス力は、ローラープレスの効果を決定する最も基本的なパラメータです。合計力を計算するには (単位：kN）を使用する：

どこだ？

n= 油圧シリンダーの数
S= 油圧シリンダーの有効面積 (m²)
$P_{r}$ ＝油圧システム圧力（MPa）

さらに、平均ローラー圧 $P_{c p (kN/m²) は次式で与えられる：}$

$P_{c p =2F/}$ D・B・sinα

ここだよ：

$D$ = 粉砕ローラーの直径 (m)
$B$ = 粉砕ローラーの有効幅 (m)
= プレッシャーアングル、別名バイトアングル (°)

予測圧力計算

加えて、予想される圧力 PT (kN/m²) を使用して計算される：

$P_{T} =F/ B \cdot D$

最大ローラー圧がプレス効率に与える影響

実際には、ローラー圧の最大値がプレス効果に大きく影響する。具体的には、2つのローラーの中心を結ぶ線を0度とした場合、押圧角度は8.3度から始まり、-1.6度で終わる。特に、最大ピーク圧力は1.5度で発生し、平均圧力の2倍をわずかに超える。

さらに、ローラープレスの油圧システムは、材料を圧縮するのに必要な動的ローラー圧力を提供するため、重要な役割を果たします。このシステムは、オイルステーション、油圧シリンダー、窒素バッグ、ソレノイドバルブ、オーバーフローバルブ、圧力計、オイルライン、コントロールキャビネットなど、さまざまなコンポーネントで構成されています。減衰調整バルブやストローク調整バルブがない構成では、最適なプレス結果を得ることができない。そのため、小さな窒素バッグを追加しても、表示圧力が実際の圧力変化を正確に反映できない場合があります。

窒素バッグの構成と圧力管理

窒素バッグと配管のサイズは、油圧シリンダーのサイズに基づいて計算しなければならない。また、配管が小さすぎると抵抗が大きくなる。並列の場合、大小1つの窒素バッグを使用すると、まず小さいバッグが作動し、次に大きいバッグが作動する。その結果、ローラーの隙間が開くのを抑え、後退、後退、前進のサイクルを繰り返すことになり、プレス効率が悪くなる。

さらに、窒素バッグの圧力は8MPa、10MPa、12MPaに設定されており、1つの窒素バッグだけが特定の範囲内で作動し、他の2つの窒素バッグは効かなくなる。この差圧理論は当初、ドイツの技術者によって提案されたが、材料特性のばらつきが大きく、期待された結果を得ることができなかった。その結果、ドイツ人はこのアプローチをそれ以上追求することはなかった。

一般的には、窒素バッグの圧力をシステムの最低圧力の60～80%に設定することが望ましい。このアプローチにより、システムが最低作動圧力で作動する際、窒素バッグとオンオフバルブの間に一定レベルの安全性が保たれます。しかし、システムの有効性を判断するためには、システムの作動状態を現場でモニターする必要がある。油温が高すぎたり低すぎたりする場合は、システムの作動状態が良くないことを示しており、プレス効率に深刻な影響を与える。

3.ローラースピード

ローラープレスのローラー速度は2つの方法で表すことができる。 V もう一つはローラーの回転速度である。周方向の直線速度は、出力、消費電力、運転安定性に関係する。一般に、ローラー速度が高いほど出力が増加しますが、過度に高速になると、ローラーと材料との相対的な摺動が大きくなり、噛み合いが悪くなったり、ローラー表面の摩耗が増加したりして、ローラープレスの出力に悪影響を及ぼします。

現在、一般的なローラー速度は1.0～1.75m/sであり、専門家の中には1.5m/sを超えないようにすべきとの意見もある。ローラーの直線速度は通常1.0～1.7m/sで、多くは1.5～1.7m/s、中には2.0～2.2m/sに達するものもある。速度を選択する際にはスクイーズ効果を優先させることが肝要で、この効果は実際のサンプリングに基づくべきである。速度が速すぎるとプレス時間が短くなり、装置の振動が大きくなる。また、力の変動が大きいと制御が難しくなり、所期の絞り効果が得られないまま電力消費が過大になる。

4.動作ギャップと材料特性

ローラーギャップの動作は、材料の特性（硬さ、粒度、含水率など）、ローラー表面の形状、速度、圧力、圧力制御方法など、さまざまな要因に影響されます。油圧シリンダーの圧力を制御する方法には、一定圧力制御と一定ギャップ制御がある。しかし、いずれの方法を用いても、圧力とギャップは連続的に変動するため、油圧の観点からはどちらも根本的な欠陥がある。

圧力計の応答時間は200ミリ秒であるため、オイルポンプの圧力調整の制御が複雑になる。その結果、油圧シリンダーの圧力に影響を与え、ローラーの隙間にも影響を与えます。その結果、第一にレスポンスの遅れ、第二に過大な圧力差の発生という2つの問題が発生する。これらの要因は、ローラープレスの安定した運転を妨げ、プレス効率に悪影響を及ぼします。

5.給餌装置

現在、ほとんどのローラープレスは、材料をホッパーからローラーの隙間に直行させ、材料を2つのローラーの間に引き込む供給装置を使用している。このプロセスは、一般にローラープレスの「引き込み角度」と呼ばれている。しかし、2つの方向から流れを制御することは、調整範囲が限られているため、正確で安定した制御を行うことが難しく、実現不可能である。また、他の2方向は全く調整できない。その結果、材料の偏析やローラーの位置ズレなどの問題が頻発し、管理しきれない状況に陥っていた。

V.ローラープレス装置改造計画

1.給餌装置の交換

ローラープレスの供給装置を新しいタイプの4方向供給システム（特許技術）に置き換え、材料の供給を制御する。このシステムは2方向からの調整と制御が可能で、材料の流れを合理的に制御することができます。残りの2方向は、ローラー間の横方向のギャップ偏差を修正するために調整することができ、ローラープレスへの材料の衝撃を軽減し、安定した材料ベッドの形成を容易にします。このアプローチにより、材料の偏析やローラーのミスアライメントなどの問題が解消され、ホッパーの低い位置で作動するため、調整や制御が容易になります。

2.油圧システムのアップグレード

オイルステーション、オーバーフローバルブ、圧力計、アキュムレーター（窒素バッグ）、バルブアッセンブリーなど、ローラープレスの油圧システムを一新。さらに、減衰調整バルブとストローク調整バルブ（特許技術）を組み込むことで、油圧システムを柔軟で剛性が高く、制御しやすいものにしました。

研究開発の過程では、専用の高精度圧力測定装置（1000Hz）を使用して、データを収集・分析するために大規模なフィールドテストを実施しました。専用のシミュレーション・ソフトウェアと複雑な数学モデルを採用し、デュアル・チャンネル減衰調整式防振調整機構の開発に成功し、油圧システムの剛性と柔軟性の合理的なバランスを実現しました。

3.PLC制御の導入

ローラープレスの油圧PLCをリプレースし、供給装置の4方向制御を導入、定電力制御方式を採用し、集中操作を容易にしました。シーメンスSIMATIC S7-1200でシステムを構成し、シーメンスSINAMICSドライブ製品とSIMATICヒューマンマシンインターフェース製品を統合しました。このCPUは、PROFINET、TCP、UDP、Modbus TCPなど、さまざまな産業用イーサネット通信プロトコルをサポートするイーサネット・インターフェイスを標準装備しています。

当社では、研究開発の過程で広範な現場データを収集し、数学的モデリングによってこの技術を開発した。専用のシミュレーション・ソフトウェアと複雑な数理モデルを採用し、実用化を通じて検証を行いました。

VI.ケーススタディ

1.肇湖恒信セメント有限公司

2020年8月の改修以来、生産効率は200トン／時から290トン／時に向上し、エネルギー消費量は22kWh／セメント・トンに抑えられている。

2.海南華漣セメント

2022年6月、ローラープレスが改良され、時間当たりの生産量が150～160トンから180～200トンに増加し、エネルギー消費量は約23kWh/トンに削減された。

3.貴州西南

アップグレードにより、生産量は180～190トン／時に増加し、エネルギー消費量は32kWh／トンから25kWh／トンに減少した。

4.江西三清セメント有限公司

改造後、生産量は270～280トン／時まで増加し、安定した運転と窒素バッグの温度は40～60℃に維持された。

VII.ローラープレス技術のアップグレードと改造のメリット

ローラープレスの安定性が向上し、サイドリークがほとんどなくなった。ローラースキューの調整方法は3つあり、1つ目は4方向送り調整、2つ目は油圧システム調整、3つ目は左右別々の圧力調整である。制御が安定し、材料倒れやローラースキューの発生が少ない。

ローラープレスの油圧システムはフレキシブルに調整、制御可能です。ローラーギャップの変動は、遅い後退と速い前進から、速い後退と遅い前進に変更され、プレス効率が向上しました。ローラープレス出口の微粉含有量が3-7%増加し、投入原料の比表面積が向上し、時間当たりの生産量が10-20%増加した。

定電力制御方式が採用され、運転電力は定格電力の85±5%に維持される。ローラープレスの効率には、第一に高い運転電力、第二に高いファーストパス歩留まりの2つの要件がある。ローラープレスの効率を改善し、ミル消費電力を削減することで、全体のエネルギー消費量を2～5kWh/トン削減した。

ローラープレス・システムの改造やアップグレードに関するご要望がございましたら、お気軽に下記までお問い合わせください。お問い合わせでダーコ.プロフェッショナルなソリューションとサポートを提供します。

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