自磨机衬板磨损在线测量技术的研究与应用

自磨机衬板是大型自磨机、半自动机和球磨机的主要耗材。首先，系统分析和研究了国内外大型自磨机衬板的测量方法，总结了传统测量方法的优点和局限性，开发了衬板磨损在线测量系统。该自磨机衬板系统可以在不停机的情况下测量安板磨损，融入物联网技术，在手机端看到自磨机衬板磨损量和剩余寿命，大大方便了现场操作。该系统投入实际生产应用后，获得了衬板磨损的大数据，指导小麦生产，取得了良好的效果。

抛光设备是选矿工艺准备工作的核心设备，投资成本占选矿厂全部投资的60%以上，运营成本占选矿厂的65% ~ 70%。衬板是大型自磨机、半自动磨机和球磨机的主要消耗品，例如10.37米5.19米半自动机，其总质量超过400吨，桶衬机和部分配料衬板的总质量超过300吨，每年更换3 ~ 5次，单台设备每年更换衬板的成本达到1000万元。在磨石生产作业中，衬板会与矿石、钢球等发生长期冲击和打磨，同时会被矿山腐蚀，衬板磨损到一定程度后，磨削效率会下降，衬板本身也容易因厚度变薄而破裂，衬板发生故障时，管会直接受到钢球和材料的冲击破坏，因此，衬板的磨损量要重点监测，定期更换衬板。

由于工作条件恶劣和技术条件限制，衬板磨损检测一直是矿山行业的难题。笔者总结了国内外安板磨损测量的现状和存在的问题，提出了在线测量安板磨损的技术方案。

1.自磨机衬板磨损传统测量技术

目前，检测衬板磨损的常用方法有手动测量、超声波测量和激光三维扫描测量，下面介绍了这三种测量方法的原理和优缺点。

1.1.手动测量方法

手动测量法是在研磨机停机后放置一段时间后，桶体内温度下降后，工人进入磨盘内，通过尺子或专用测量工具进行测量，根据测量数据安排更换衬垫的时间表，进行看板管理。由于手动测量时间消耗力大、工作效率低、测量数据减少，特别是安板使用中后期、安板制造工艺的特点，安板磨损率会急剧变化，用较少的数据预测变化较大的磨损趋势，预测误差大，对生产管理造成很大的风险，给生产管理者带来很大的心理压力，不能满足现代企业的需要。

1.2.超声波测量方法

如图2所示，将超声波测厚仪放入轧机管中，手动测量衬板厚度，通过多次测量的差异计算衬板磨损量。超声波测厚仪(见图3)主要由主机和探针两部分组成。主机电路包括发送电路、接收电路、计数指示电路三部分。发射电路产生的高压冲击波激励探头产生超声波脉冲波，脉冲波通过介质接口发射后由接收电路接收，通过单片机数处理后通过液晶显示器显示厚度值。现场使用前，一般要用钢块进行校准。测量的零件厚度格式中：v是材料的音速。t是超声波在试片上来回一次的传播时间。

超声波处理方便，指向性好，可用于测量金属和非金属材料，因此可以测量金属衬板和橡胶衬板，一般测量厚度超过400 mm，这个尺寸可以满足大多数小麦使用要求。

1.3.三维激光扫描测量方法

三维激光扫描仪根据原理分为三角测量、相位和脉冲，主要将相位式应用于研磨机。如图5所示，激光束使用无线频带的频率进行幅度调制，测量往返一次的调制光的相位延迟，并根据调制光的波长转换用相位延迟表示的距离。也就是说，用间接方法测量光的往返所需的时间。扫描仪记录水平和垂直方向的旋转角度，并通过软件计算三维数据。