phân tích lỗi trên máy nghiền búa tác động

Bối cảnh ngành

Máy nghiền búa tác động là công cụ không thể thiếu trong nhiều ngành công nghiệp, từ khai thác mỏ đến sản xuất và tái chế xi măng. Chức năng chính của chúng là giảm số lượng lớn, nguyên liệu thô như đá vôi, than đá, phá dỡ bê tông, và quặng thành nhỏ hơn, kích thước tổng hợp thống nhất. Nguyên lý hoạt động là chuyển đổi động năng: búa gắn trên một rôto quay đập vào vật liệu nạp, làm vỡ nó khi va chạm với các tấm đập vỡ và do va chạm với các hạt khác.

Thách thức cốt lõi trong ngành này là tính chất khắc nghiệt của môi trường hoạt động. Những máy này phải chịu tải trọng chu kỳ và sốc cực lớn, mức độ mài mòn cao, và thường xuyên tiếp xúc với các yếu tố ăn mòn. Sự kết hợp này dẫn đến một số dạng lỗi nghiêm trọng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả hoạt động và lợi nhuận:

• thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch: Sự cố nghiêm trọng của các bộ phận chính khiến dây chuyền sản xuất ngừng hoạt động, dẫn đến tổn thất doanh thu đáng kể.
• Chi phí bảo trì cao: Thường xuyên thay thế các bộ phận bị mòn như búa, lót ngắt, và cánh quạt chiếm một phần lớn trong chi phí hoạt động.
• Chất lượng sản phẩm không nhất quán: Các bộ phận bị mòn hoặc hỏng hóc có thể dẫn đến sự phân cấp sản phẩm kém (Phân bố kích thước hạt), làm cho sản phẩm cuối cùng không phù hợp với thị trường dự định của nó.
• rủi ro an toàn: Sự hư hỏng đột ngột của các bộ phận có tính toàn vẹn cao khi bị căng thẳng có thể gây ra mối nguy hiểm nghiêm trọng về an toàn cho nhân viên.

Sản phẩm/Công nghệ cốt lõi: Phương pháp tiếp cận có hệ thống để phân tích lỗi

Phân tích lỗi toàn diện cho máy nghiền búa tác động đòi hỏi những gì? Đây là một kỷ luật kỹ thuật pháp y vượt xa việc kiểm tra đơn giản để xác định nguyên nhân gốc rễ gây ra lỗi của một bộ phận. Mục đích không chỉ là xác định Cái gì phá sản, Nhưng Tại sao nó đã vỡ, từ đó ngăn ngừa tái phát.

Quá trình này tuân theo một phương pháp có cấu trúc:

1. Thu thập dữ liệu hiện trường: Bước đầu tiên này liên quan đến việc thu thập thông tin ngữ cảnh quan trọng: giờ hoạt động kể từ lần bảo trì cuối cùng, Đặc tính nguyên liệu thức ăn chăn nuôi (sự mài mòn, độ ẩm, sự hiện diện của chất gây ô nhiễm không thể nghiền nát), Cài đặt máy nghiền (tốc độ cánh quạt, cài đặt khoảng cách), và bất kỳ âm thanh hoặc rung động bất thường nào được ghi nhận trước khi hỏng hóc.

2. Kiểm tra trực quan & Ảnh vĩ mô: Thành phần thất bại (VÍ DỤ., một cái búa) được kiểm tra kỹ lưỡng. Các nhà phân tích tìm kiếm những dấu hiệu nhận biết như:

   • Nguồn gốc lỗi: Xác định chính xác điểm bắt đầu vết nứt.
   • Đặc điểm bề mặt gãy xương: Các mẫu Chevron hướng về nguồn gốc; dấu vết trên bãi biển cho thấy sự mệt mỏi; hoặc hình dạng xơ cho thấy tình trạng quá tải.
   • Sát thương thứ cấp: Phân biệt hư hỏng ban đầu và hư hỏng sau đó do các bộ phận rời va chạm bên trong buồng nghiền.

3. Kiểm tra không phá hủy (NDT): Các kỹ thuật như kiểm tra hạt từ tính (MPI) hoặc Kiểm tra thâm nhập thuốc nhuộm (dpi) được sử dụng trên các bộ phận liên quan để phát hiện các vết nứt dưới bề mặt hoặc bề mặt mịn mà mắt thường không nhìn thấy được.

4. Phân tích luyện kim (Phòng thí nghiệm): Đây là cốt lõi của cuộc điều tra.

   • Phân tích hóa học: Xác minh loại vật liệu phù hợp với thông số kỹ thuật (VÍ DỤ., ISC 4140 Thép cường độ cao).
   • Kiểm tra độ cứng: Đảm bảo bộ phận đã được xử lý nhiệt để đạt được độ cứng chính xác—quá mềm sẽ dẫn đến mài mòn nhanh chóng, trong khi quá cứng làm cho nó giòn và dễ bị gãy khi va chạm.
   • kính hiển vi: Kiểm tra cấu trúc vi mô dưới kính hiển vi có thể tiết lộ các vấn đề như ủ không đúng cách, sự khử cacbon, sự bao gồm, hoặc có dấu hiệu cứng lại trong công việc.

5. Xác định nguyên nhân gốc rễ & Báo cáo: Tương quan tất cả các phát hiện từ các bước 1-4 cho phép các kỹ sư xác định nguyên nhân gốc rễ. Nguyên nhân gốc rễ phổ biến bao gồm:

   • mài mòn: Bình thường nhưng tăng tốc do lựa chọn vật liệu không chính xác hoặc phạt tiền, thức ăn có độ mài mòn cao.
   • Tác động mệt mỏi: Gây ra bởi các tác động năng lượng cao lặp đi lặp lại dẫn đến hình thành và lan truyền vết nứt.
   • gãy xương quá tải: Một sự kiện thảm khốc duy nhất, thường do sắt vụn hoặc vật liệu không thể nghiền nát đi vào máy nghiền.
   • Ăn mòn-Xói mòn: Tác dụng hiệp đồng của ăn mòn hóa học làm suy yếu bề mặt sau đó là xói mòn cơ học.
   • Lỗi sản xuất: Độ xốp dưới bề mặt, rèn vòng, hoặc quy trình hàn không đúng.

Chợ & Ứng dụng

Phân tích lỗi chủ động không chỉ đơn thuần là một công cụ phản ứng; nó là một tài sản chiến lược được triển khai trên nhiều lĩnh vực.

• Khai thác mỏ & khai thác đá: Các công ty sử dụng báo cáo phân tích để tối ưu hóa quá trình luyện kim búa (VÍ DỤ., chuyển đổi từ thép có hàm lượng Mangan cao sang búa lót gốm composite) đối với các loại quặng cụ thể, kéo dài tuổi thọ sử dụng bằng cách 30-50%.
• Sản xuất xi măng: Trong các nhà máy xi măng nghiền đá vôi và đá phiến, phân tích giúp cân bằng độ cứng và độ dẻo dai trong các tấm chắn để chống mài mòn và va đập kết hợp, giảm tần suất thay đổi từ hàng quý xuống hai năm một lần.
• sự thi công & Tái chế chất thải phá hủy: Đây là một ứng dụng đặc biệt khắc nghiệt do tính chất khó lường của nguyên liệu thức ăn chăn nuôi (cốt thép, bê tông cứng). Phân tích lỗi là rất quan trọng để phát triển các thiết kế cánh quạt mạnh mẽ và thiết lập các quy trình sàng lọc trước hiệu quả để loại bỏ kim loại bị va đập.

Những lợi ích trực tiếp chuyển thành những cải tiến hoạt động có thể đo lường được:

Lợi ích	Sự miêu tả
Tăng thời gian hoạt động	Ngăn chặn các lỗi lặp đi lặp lại trực tiếp dẫn đến tính khả dụng và thông lượng của nhà máy cao hơn.
OPEX giảm	Tối ưu hóa tuổi thọ bộ phận hao mòn và loại bỏ việc thay thế sớm, chi phí nghiền mỗi tấn thấp hơn.
cải thiện an toàn	Xác định các vết nứt mỏi trước khi chúng gây ra sự tan rã thảm khốc giúp giảm thiểu rủi ro lớn.
Mua sắm có hiểu biết	Đưa ra lý do dựa trên dữ liệu để mua các thành phần chất lượng cao hơn dựa trên tổng chi phí vòng đời, không chỉ là giá ban đầu.

Triển vọng tương lai

Lĩnh vực phân tích lỗi máy nghiền đang phát triển cùng với ngành 4.0 Xu hướng. Tương lai nằm ở các phân tích dự đoán di chuyển cùng với các phương pháp pháp y truyền thống.

1. Tích hợp với cảm biến IoT: Dữ liệu thời gian thực từ cảm biến rung, màn hình âm thanh, và camera nhiệt trên vòng bi và cánh quạt của máy nghiền có thể đưa ra các dấu hiệu cảnh báo sớm về sự mất cân bằng,sự lệch lạc,
   hoặc phát triển các vết nứt trước khi chúng dẫn đến hư hỏng.

2. Cặp song sinh kỹ thuật số: Việc tạo mô hình ảo của máy nghiền mô phỏng sự phân bố ứng suất trong các điều kiện tải khác nhau có thể giúp các kỹ sư chủ động xác định các điểm yếu tiềm ẩn trong các thiết kế hoặc quy trình vận hành mới.

3. Khoa học vật liệu tiên tiến: Phân tích lỗi thúc đẩy sự đổi mới trong vật liệu. Sự phát triển và áp dụng vật liệu tổng hợp tiên tiến,gốm kim loại,và các hợp kim được thiết kế theo yêu cầu với các đặc tính được phân loại (lõi cứng với bề mặt cứng) sẽ được thông báo trực tiếp bởi các nghiên cứu pháp y chi tiết về những hạn chế vật chất hiện tại. Như đã lưu ý trong một nghiên cứu được công bố trên Mặc, vật liệu có cấu trúc vi mô được thiết kế cho thấy khả năng chống chịu tác động mài mòn kết hợp được cải thiện đáng kể thường gặp trong máy nghiền búa[1].

4. Nhận dạng hình ảnh được hỗ trợ bởi AI: Các thuật toán học máy đang được đào tạo để phân tích hình ảnh của các bộ phận bị mài mòn và bề mặt gãy,nhanh hơn và đôi khi chính xác hơn trong việc phân loại các dạng lỗi và đề xuất hành động khắc phục

Phần câu hỏi thường gặp

Các chế độ hư hỏng phổ biến nhất trong máy nghiền búa tác động là gì?
Các hư hỏng phổ biến nhất là mài mòn(mất khối lượng),tác động mệt mỏi(nứt và gãy do chu kỳ căng thẳng lặp đi lặp lại),vàgãy xương quá tải(vỡ đột ngột do kim loại bị va đập hoặc vật thể không thể nghiền nát).thường,hai hoặc nhiều chế độ hành động hiệp đồng,ví dụ: sự mài mòn tạo ra các bộ tập trung ứng suất gây ra các vết nứt do mỏi

Làm thế nào người vận hành có thể phân biệt giữa hao mòn bình thường và hỏng hóc sớm?
Hao mòn thông thường diễn ra từ từ và có thể dự đoán được một cách hợp lý dựa trên trọng tải bị nghiền nát. Thất bại sớm được đặc trưng bởi sự mất chức năng đột ngột hoặc tỷ lệ hao mòn sai lệch đáng kể so với dữ liệu lịch sử hoặc kỳ vọng của nhà sản xuất. Ví dụ:,một cái búagãy sau khi nghiền nát10，000tấnkhi nó ngang hàng với25，000tấn chỉ ra sự thất bại sớm đòi hỏi phải phân tích

Tại sao phân tích luyện kim lại quan trọng trong quá trình này?
Kiểm tra trực quan chỉ có thể đưa ra giả thuyết về nguyên nhân. Phân tích luyện kim trong phòng thí nghiệm cung cấp dữ liệu khách quan. Nó xác nhận vật liệu phù hợp với đặc điểm kỹ thuật，xác minh việc xử lý nhiệt chính xác đã được áp dụng,và tiết lộ những khiếm khuyết về cấu trúc vi mô(sự bao gồm，sự khử cacbon)thường là nguyên nhân gốc rễ chính của sự thất bại. Dữ liệu này có thể được sử dụng để buộc các nhà cung cấp phải chịu trách nhiệm và thông báo cho việc lựa chọn nguyên vật liệu trong tương lai

Nghiên cứu điển hình / Ví dụ kỹ thuật

Vấn đề:
Một mỏ đá granit lớn đang tái diễn,gãy xương cata-strophic của búa nghiền tác động chính của chúng. Mỗi chiếc búa đều bị hỏng sau khi xử lý khoảng 80，000tấn vật liệu，dưới mức tuổi thọ sử dụng dự kiến ​​là 150，000+ tấn.Các sự cố đã gây ra các mối lo ngại về thời gian ngừng hoạt động và an toàn kéo dài ngoài kế hoạch do các mảnh búa bị đẩy ra khỏi máy nghiền

Cuộc điều tra:
Một chiếc búa bị hỏng đã được phân tích lỗi đầy đủ:
1。 Dữ liệu trường：Vật liệu nguồn cấp dữ liệu đã được xác nhận là đá granit nguyên chất không có lịch sử của trampmetal. Cài đặt máy nghiền nằm trong thông số kỹ thuật
2。 Kiểm tra trực quan：Gãy xương bắt nguồn từ hố búa(nơi trục quay đi qua).Họa tiết chữ V nhọn hướng tâm hướng ra ngoài từ mép hố
3。 Luyện KimPhân Tích：Thành phần hóa học phù hợp với loại thép crom cao được chỉ định。Tuy nhiên，kiểm tra độ cứng tiết lộ một phần mềm đáng kể(HB350)xung quanh lỗ khoan，trong khi các cạnh làm việc có độ cứng chính xác(HB650)。Kính hiển vi xác nhận vùng mềm này là do xử lý nhiệt không đúng cách trong quá trình sản xuất - cụ thể là，tốc độ dập tắt không đủ xung quanh lỗ khoan。

Nguyên nhân gốc rễ:
Nguyên nhân gốc rễ là do khiếm khuyết trong quá trình sản xuất. Vùng mềm xung quanh lỗ khoan bị tác động bởi bản lề không dẻo khi tải tác động ở chu kỳ cao. Điều này đã tạo ra một bộ tập trung ứng suất gây ra vết nứt mỏi，được lan truyền với mỗi vòng quay cánh quạt cho đến khi thảm họagãy giòn xảy ra từ đó còn lại phần cứng lại。

Giải pháp & kết quả:
Mỏ đá trình bày báo cáo phân tích cho nhà cung cấp linh kiện của họ。Nhà cung cấp đã sửa đổi quy trình xử lý nhiệt của họ để đảm bảo độ cứng đồng đều trong toàn bộ bộ phận búa。

Kết quả: Sau khi chuyển sang dùng búa được xử lý đúng cách,thời hạn sử dụng dịch vụtrở lại mục tiêu150，000tấn。
Kết quả có thể đo lường được:

• Thời gian ngừng hoạt động do búa đột ngột bị hỏng đã được loại bỏ。
• Chi phí bảo trì cho búa đã giảm hơn 45%。
• Tính nhất quán của sản phẩm được cải thiện do động lực học của buồng nghiền ổn định。

---

[1] Tài liệu tham khảo chỉ dẫn nghiên cứu đang diễn ra: M.Lý,và cộng sự.,"Hành vi mài mòn ăn mòn của hợp kim Fe–Cr–C–Bhardfacing,"Mặc，tập。376-377，2017,PP。968-974。(Điều này minh họaloại vật liệunghiên cứuthông tincải thiệntuổi thọ của thành phần máy nghiền。)