0、概述
目前，隨著160～200 kA大容量預焙電解槽在我國使用范圍越來越廣，鋁電解所需的炭素陽極炭塊規格也越來越大，中國鋁業青海分公司四爪陽極塊尺寸已達1400 mm×660 mm×540 mm。500t殘極
破碎機是用于破碎電解返回的殘極塊以及其它不合格的生、熟陽極塊的主要設備，可將物料粗碎到150mm×150 mm尺寸以下，然后再經皮帶輸送機進入顎式破碎機和圓錐破碎機進一步破碎，最后破碎至10～50 mm小塊，做為原料返回生產系統中再次利用。500t殘極破碎機的正常運行，將直接影響下一步的生產。
500t殘極破碎機技術參數：
破碎力 5000 kN
碎料尺寸 150×150或100×100 mm（由格篩
篩孔尺寸大小決定）
產能 6 t/h
液壓站電機功率45×2=90 kW
1 500 t殘極破碎機的結構特點
1.1破碎裝置
破碎裝置由翻料裝置、推料裝置、格篩、機體、沖頭裝置和充液閥等部件組成。翻料裝置的作用是把殘極或要破碎的生陽極運至翻料平臺上，經油缸把平臺上炭塊翻到破碎室內進行破碎。推料裝置的作用把破碎室內已經被擠壓實了的物料進行松動，以便進行再破碎。格篩安裝在破碎室下面的支承梁上，為了減少炭塊翻轉下來產生的沖擊力，在格篩與支承梁之間安裝有碟形彈簧。機體是整個破碎裝置的主要受力構件，由機架、固定齒板、導軌和襯板等部件組成。由厚鋼板焊制而成的機架外形尺寸為4700 mm×2880 mm×1390 mm．在機架一端的中央開設一個安裝主油缸的孔，在機體兩側開設兩個安裝側部油缸的孔。固定齒板、導軌和襯板均由耐磨鋼制成，并從結構設計上為維修和更換提供方便。沖頭裝置是破碎機的主要做功部件，它是由主油缸和兩個側部油缸及沖頭組成，沖頭上安裝有活動齒板（該活動齒板與機體上的固定齒板構成破碎室）。主油缸在進行加壓運動時，主柱塞帶動沖頭前進，以起到對物料的擠壓破碎作用。充液閥的作用是利用其內部的活塞桿開啟閥口，保證側部油缸在快速前進或后退時，主油缸可以從油箱中大量吸油或排油。當活塞桿下降關閉閥口時，壓力油順利通過充液閥而進入主油缸，推動主柱塞進行破碎工作。為了消除油缸和充液閥中的氣體，在充液閥頂部安裝有排氣閥。
1.2液壓系統
液壓系統由液壓件裝配、油箱裝配和泵組裝配三部分組成。液壓件裝配分成三個集成塊，安裝在一塊焊在油箱頂部的立板上，為了滿足液壓系統連續工作的要求，保證油溫不高，在油箱頂部裝有冷卻器，主油缸的加壓和充液采用國產充液閥，泵采用國產菱形法蘭接口的CBL5140齒輪泵。
1.3控制系統
500t殘極破碎機的控制采用電磁繼電控制方式，其控制程序如下。
①炭塊被送至翻料平臺后，根據控制按鈕發出的信號，使翻料油缸動作，將炭塊翻入破碎室內待破碎，然后根據控制按鈕信號，側部油缸前進，主油缸充油，翻料缸返回。
②兩個側部油缸接到信號后動作，活塞桿帶動沖頭快速前進（低油壓，大流量），同時打開充液閥，油箱的油便被吸入到主油缸一柱塞缸的后腔；主油缸中的主柱塞推動沖頭前進（高油壓，小流量）。加壓油路上設有兩個壓力繼電器，當沖頭觸及炭塊后，油壓不斷升高，當壓力達到壓力繼電器的設定值時，側部泊缸停止前進，延時后自動關閉充液閥并接通高壓油，由主油缸加壓前進；當油壓達到設定值后，保壓一段時間，使炭塊充分破碎，同時油壓開始下降；當壓力低于設定值時，發出信號通知兩側部油缸的活塞帶動主柱塞返回（低油壓，大流量），側部油缸開始帶動沖頭后退，并自動打開充液閥，主缸內的油流回油箱。
③側部油缸返回到位后，發出信號，通知推料油缸前進，對物料進行松散并排料，當推料油缸行進至前部限位開關后，經延時自動返回，直至觸及尾部限位開關，使計數器動作一次；計數器發出信號，兩個側部油缸再次帶動沖頭前進。如此重復2·4次上述動作，直至破碎工作完畢，破碎好的物料通過格篩下至輸送機上運走。
2 500 t殘極破碎機存在的問題
500t殘極破碎機已經經過了十多年的運行，由于當初設計的局限性，存在許多問題，主要包括以下幾個方面。
2.1油缸磨損老化
主油缸導向套磨損嚴重，有外泄漏現象，活塞與沖頭的接觸端面變形，導致作用力不均勻；側部油缸、推料缸、充液閥頂出缸等導向套與活塞密封均存在磨損，有泄漏，且側部油缸與尾座連接方式不合理，經常出現缸座損壞情況。
2.2導軌、機體部分磨損變形
沖頭支撐導軌磨損嚴重，其承載性能和導向性能嚴重劣化；推科板的導向套磨損間隙變大，導向性能差，滑塊變形嚴重；傾翻板損壞，已無法保證正常工作。
2.3充液閥故障
主油缸推動沖頭前進的動力通過充液閥獲得。充液閥的作用有二：①當側部油缸帶動沖頭快速前進時，活塞推動頂桿上移，頂桿推開錐形閥芯，打開充液閥，油箱中的油被吸入主油缸內，起到快速充液、填補缸內真空的作用；②當主油缸進行擠壓破碎作業時，活塞下移，閥芯下部被壓縮了的彈簧自動張開，拉動閥芯下降，并堵住充液口。當打開高壓油閥后，高壓油便沿著閥芯周圍的空腔進入主油缸，提高了主油缸的壓力，進行破碎工作。充液閥是一種卸載式液控單向閥，主油缸中液壓油的吸入和排出，均取決于控制活塞的位置。控制活塞要打開錐形閥芯，必須克服三方面的阻力，即彈簧的向下推力；活塞與控制油缸內壁之間的摩擦力以及錐形閥芯下部導桿與導向套之間的摩擦力。其間最常見的故障是由于沖液閥采用臥式安裝，活塞與控制油缸內壁之間發生磨損，出現泄漏。由于殘極破碎機所處的工作環境粉塵大，液壓油容易被污染，造成活塞與控制油缸內壁之間的磨損加劇。
2.4液壓系統故障
由于該殘極破碎機運行多年，液壓管路泄漏嚴重，管內油垢堆積；部分液壓閥老化，存在內外泄漏問題。液壓齒輪泵頻繁損壞，平均使用壽命僅3個月，而且壓力不穩定。各壓力表功能喪失，相應測試點的壓力無法判斷是否正常；油箱冷卻器已壞，功能喪失多年；部分液壓閥老化，壓力不穩定，功能喪失，泄漏嚴重。
2.5 電氣系統故障
原設計的線路均采用黑皮線，經過長時間油浸泡后出現膨脹，外皮脫落現象十分嚴重，常出現短路、接地等故障。由于目前采用電磁繼電控制方式，自動化程度低且維修不便，故不同程度地出現元器件老化現象，動作遲緩，靈敏度降低，嚴重影響生產的順利進行，設備的運轉效益降低。
3、改造內容
3.1油缸
更換全部油缸，油缸采用國內制造、質量較好的仿制Parker油缸。
3.2導軌機體部分
更換沖頭支撐導軌、推料板導向套以及滑塊和傾翻板。
3.3側部油缸尾座的改造
運行一段時間后導軌發生磨損，導軌面凹凸不平，而側部油缸與尾座的連接方式原為水平轉動，推料板在導軌上滑動時，導致側部油缸的上下擺動，使側部油缸尾座經常損壞。故將側部油缸與尾座連接方式由水平轉動改為上下轉動（見圖2）。
3.4液壓系統
3.4.1改進前后液壓系統主要技術參數對比（見表1）
3.4.2液壓管路及液壓閥
重新設計液壓站，管路重新配置，油管采用Parker公司提供的精密冷拔無縫鋼管，油管接口少，泄漏點少，除低壓管路的管道連接部件采用法蘭連接外，其余均采用Parker公司的EO接頭和軟管；壓力繼電器選用德國HAWE的柱塞式壓力繼電器，并帶有表盤；閥件全部采用Parker公司的液壓閥，板式集成塊連接結構，所有閥件全部安裝在油路閥塊上，閥塊上直接引出油缸、壓力表、壓力繼電器接口，以及進油口和回油口，體積小，外觀整齊；回油過濾器選用國產高過濾精度、大公稱流量的RFB - 800過濾器。
3.4.3液壓泵
為了加大液壓泵的流量，減小電動機座尺寸、體積和重量，將原來的6極電動機改為4極電動機。共配置兩臺柱塞泵，一備一用，亦或兩臺泵同時工作，液壓泵采用Parker公司生產的定量柱塞泵，額定壓力為42 MPa，排量為110 mL/r。油泵采用Parker公司生產的JMF12 - 110型定量柱塞泵，噪音小，工作性能穩定，使用壽命達到傳統齒輪泵的兩倍以上。該液壓泵具有獨特的球柱塞設計，能夠在極高的軸轉速下使用，工作壓力可達48 MPa，軸與缸體之間的夾角為400角，使液壓泵的結構十分緊湊，重量輕，僅為36 kg，最高工作溫度可達80℃，最高轉速達3600r/min。
3.4.4充液閥
采用貴陽奧特公司設計制造的新型立式充液閥，不僅避免了臥式安裝時活塞與控制油缸內壁之間的磨損，而且該泵具有體積小、流量大、工作穩定等特點。
3.4.5軌道潤滑系統
采用多點潤滑方式，即每個小柱塞泵直接向其對應的一個潤滑點供給潤滑脂。
潤滑系統技術參數：
公稱工作壓力10 MPa
每口給油量 0～0.2 ml次
給油次數 13/min
貯油桶容積 23 L
出油口數（點） 18個（實際使用16個，2個備用）
潤滑脂錐入度 不低于300 (25℃，150 g)1/10mm
銅管規格 Ø8×1
3.5控制系統
本次改造重新鋪設了從操作臺到液壓站及潤滑站的動力電纜和控制電纜；根據控制的技術要求，在操作臺內增加低壓元件及擴展模塊；控制電壓為DC24V；電氣控制系繞采用西門子公司生產的S7 -200系列PLC，代替原來使用的電磁繼電器，CPU模塊為226XM，包括一個中央處理單元(CPU)、電源及數字量1/0點，上述元件均集成在一個緊湊、獨立的設備中。對各工位的動作進行編程，主要由控制柜、操作臺、端子箱、電器元件、執行元件和檢測元件等構成。操作臺上相應的動作按鈕及指示燈，均可實現自動／手動轉換以及相應的動作操作，指示燈反饋相應的動作或故障信息。另外還設有冷卻系統和潤滑系統。
4、結束語
500t殘極破碎機經過改造，更換了關鍵的運行部件，恢復了設備的使用性能，在控制方面進行了可編程改造，提高了設備產能，解決了動作遲緩、靈敏度降低等問題，改變了過去國產齒輪泵壽命低、臥式充液閥故障頻繁的弊端，僅備件費用一年即可節約10萬元。同時，由于設備停機時間減少，故產量增加，降低了檢修工作的勞動強度。
三門峽富通新能源銷售顆粒機、
秸稈壓塊機、破碎機、顎式破碎機等機械設備。
