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管磨机最佳传动形式研究

作者:admin来源:中国破碎机网 日期:2016-1-23 9:34:58 人气: 标签:

  本栏目编辑安秀清专铨综迷我国拥有管磨机2.5万台套以上,居世界首位,广泛应用于水泥业、矿业等,其中用于干法粉磨系统的管磨机占70%以上,且主要用来生产水泥、矿粉、粉煤灰粉等。目前,不少使用企业存在的主要问题是管磨机粉磨系统产量低、细度偏粗、单位电耗高。国内以辊式磨、辊压机终粉磨为代表的"无球化"粉磨工艺及其装备正蓬勃发展,部分学者已经由此发出淘汰管磨机相关工艺与装备的呼吁。但是欧美等发达国家至今仍然有相当数量的管磨机粉磨系统运行正常,效益良好,且每年仍新建近百条以大型管磨(规格均大于04.2m)为主机的粉磨生产线。究其原因,是我国管磨机相关系统粉磨效率未得到充分发挥,且其传动系统效率得不到保证。

  1管磨机与球磨机的区别习惯上,按照磨机不同的长径比Z/D(Z为筒体工艺及其装备相关方向的教学科研工作。

  长度,D为直径)进行分类:Z/D =12称为短筒球磨机(简称球磨机);Z/D=23.5称为中长磨机;Z/D=3.56称为长筒球磨机,简称管磨机。

  就球磨机而言,中心传动球磨机采用滚柱轴承,且整机采用行星齿轮减速机中心传动取代常规边缘传动,使其电动机功率较边缘传动磨机减少了10.7%40.5%,节能效果显著。二者电动机容量配备对照情况如表I所列'由表1可知:球磨机直径越大,中心传动节能率越低;球磨机长度越长,中心传动节能率也越低。

  2管磨机传动形式管磨机传动装置设计是否正确、安装是否合理规范、检修和维护水平的高低,对管磨机的正常运转与单位电耗都有很大影响。随着管磨机向大型化方向发展,管磨机所需动力越来越大,选择何种传动形式显得尤为重要。管磨机的传动形式分类如所示。

  球磨机尺寸/mm中心传动球磨机电动机功率/kW边缘传动球磨机电动机功率/kW节能率/%表1中心传动球磨机与传统边缘传动球磨机电动机功率对照Tab.1Comparisonofballmillwith本栏目编辑安秀清专铨综迷目前国内外管磨机较为常用的传动形式是边缘单传动、边缘双传动、中心传动3种。

  2.1边缘传动与中心传动简介边缘单传动为电动机驱动减速机,减速机的输出轴(传动轴)轴线与管磨机中心线平行,通过该轴上的小齿轮带动筒体上的大齿轮进行传动;边缘双传动是在边缘单传动的基础上,在大齿轮另侧再安装与已有传动装置完全相同的一套传动系统,即两套小齿轮传动系统同步驱动大齿轮运转。为边缘单传动示思。

  中心传动为电动机驱动减速机,减速机的输出轴(传动轴)轴线与管磨机中心线一致的传动形式。2.2边缘传动与中心传动的认识与使用20世纪80年代以前加工制造方面边缘传动管磨机大齿轮直径较大,制造较困难,占地空间较大,但精度要求较低;中心传动结构紧凑,占地面积小,但制造精度要求较高,对材质和热处理要求较高。

  质量和造价方面中心传动比边缘传动相比,总质量轻,加工精度高,造价高。

  传动效率方面中心传动效率为0.92 0.94,最高可达0.99;边缘传动效率为0.860.90.⑷使用和维护方面边缘传动比中心传动的零件分散,供油点多,检查点多,操作及检查不方便,磨损快,寿命短;仅从技术角度考量,中心传动较为先进气边缘传动常用于小功率管磨机;若大于2500kW,选用中心传动形式较为常见,最大的管磨机功率已达10000kW;功率在10002500kW时,2种形式均可采用。

  20世纪80年代末20世纪80年代末,有业内专家提出大型管磨机应采用并发展边缘传动,建议如下:250kW,采用绕线型异步电动机拖动的边缘单传动或中心传动为宜;2502500kW,般可选边缘双传动;500kW以上,尽可能选用高效率的传动形式,未明确说明采用哪种传动形式。

  但从工业实践入手,以德国伯力鸠斯公司所生产的管磨机为例说明了采用边缘传动的科学性。1965― 1974年的10年间,该公司向泛世界各国供应了98台功率在2 0006400kW之间的筒式磨机,其中边缘传动的磨机为78台,占79.6%;中心传动的磨机13台,占13.7%;无齿轮传动的磨机7台,占7.1%.现状目前,国内大型水泥企业如中国建材集团、海螺集团以及天山股份等所使用的大型管磨机(4.2m及以上规格)中,中心传动约占95%以上,仍占主导地位,但国产化程度相当高;边缘传动(般为边缘双传动)应用仍然较少,且以进口为主。

  经过调查,国内主要水泥装备企业为大型管磨机采用边缘传动进行了尝试,已成功实现2500kW及以下功率(3.8m及以下)管磨机采用单边缘传动;但在更大功率管磨机上采用双边缘传动,遇到了传动系统可靠性不高的难题,如小齿轮磨损严重、减速机低速轴易断等。国内知名大型减速机企业也为此做了尝试,认为是因管磨机制造企业所提供的大小齿轮传动精度达不到相应要求,导致减速机容易损坏;而管磨机制造企业则普遍认为大小齿轮传动精度已达到要求,关键是国产减速机质量不过关,如采用进口减速机,则价格又太高(约为国产减速机的3倍),用户难以接受。

  进一步了解相关情况发现,若由管磨机制造企业提供大小齿轮,同时采用进口减速机与之配套,则其边缘双传动系统也确实存在减速机可靠性不高的问题,仅相比配置国产减速机时可靠性略高些;而德国伯力鸠斯、丹麦史密斯等国外著名大型管磨机制造企业所生产的边缘双传动系统管磨机,往往筒体部分等在中国制造,大小齿轮却另有途径,减速机一般配套国际知名品牌。国内某著名减速机制造企业曾做了尝试,同时为大型管磨机配套减速机与自行设计制造的大小齿轮,实践证明,其管磨机传动系统的可靠性与国外产品不相上下。然苦于水泥企业与管磨机制造企业在其价格认知、市场分工等问题上存在分歧(减速机制造企业出于生产管理方便等因素,希望仅提供减速机,由管磨机制造企业生产并提供高精度大小齿轮与之配套;管磨机制造企业考虑设计制造高精度大小齿轮会导致相关成本上升,客户难以接受而希望减速机制造企业同时配套高精度大小齿轮),挫伤了减速机制造企业进步推广该产品的积极性,导致国产大型边缘双传动管磨机难以推广。由此不难看出,水泥企业与管磨机制造企业须同时提高对大型边缘双传动管磨机优越性的认识,并为之共同努力。

  3管磨机最佳传动形式的确定(1)两种传动形式在节能方面的差别以目前国内常用的03.2mX13m管磨机(主电机功率常为1600kW)为例,边缘传动正常研磨体装载量为(最大研磨体装载量可达145t),而中心传动正常研磨体装载量为125t(最大研磨体装载量不超过135t);两种同规格不同传动形式的管磨机如采用相同的研磨体装载量,边缘传动比中心传动主电机电流通常低约5%. 4.2mX13m管磨机(研磨体装载量正常为250t)而言,边缘传动主电动机功率最低为3 000kW,而中心传动选择主电动机功率最高为3 550kW,主电动机功率最大相差18.3%,依此推算,P042.5水泥单位电耗相差2.22.5kWh,采用边缘传动比中心传动年节约电费100万元以上。

  显然,管磨机采用边缘传动比中心传动具有显著节能优势;且管磨机规格越大,单位功率消耗相差越大。

  两种传动形式在系统投资方面的差别相对于大型管磨机本体,边缘双传动装置的造价仅为磨机本体的32%;圆柱齿轮减速机中心传动的造价增加到磨机本体的88%;行星齿轮减速机中心传动的造价相当于磨机本体的125%;而无齿轮传动的造价为磨机本体的1.5倍。但如果将设备、厂房建筑物和安装费用等统统考虑进去,中心传动的成本约比边缘传动高6%,而无齿轮传动的成本又高约8°%.两种传动形式在制造等方面的差别大型边缘双传动管磨机在制造方面比中心传动要复杂些,主要是大小齿轮的制造安装精度要求高,必须用新工艺代替传统大小齿轮制造工艺。具体包括:①严格筒体法兰及其连接孔的制作工艺,确保大齿轮与筒体的同心度;②提局大小齿轮毛还质量标准,且小齿轮为锻件,大齿轮为高标准铸钢件;③严格制订热处理工艺、切削与滚齿工艺,确保大小齿轮的啮合精度;④严格安装工艺,确保边缘双传动的同步啮合,不能采用以先锯齿、刨齿作为初加工,以滚齿作为精加工的简单工艺,不能省略应有的热处理工艺;⑤大小齿轮密封罩必须采用Y形密封圈结构,确保高效密封。由此可保证国产大型边缘双传动管磨机基本达到相应进口产品水平。相对而言,中心传动的制造工艺相对简单,主要是严格筒体及其端部连接孔的制作工艺。

  两种传动形式在维护方面的差别大型边缘双传动管磨机在维护方面比中心传动稍复杂些,主要是大小齿轮的密封与润滑必须通过行之有效的管理来实现,切实加强润滑油的更换与密封件等易损件的更换等工作。相对而言,中心传动维护简单,主要是管磨机的常规维护,包括电动机、减速机等对应稀油站的曰常维护与管理。

  综合比较不难看出,大型边缘双传动管磨机比中心传动具有明显的优越性,投资少,运行单位电耗低,制造管理稍复杂些而已。

  4边缘传动管磨机节能的主要原因4.1启动负荷相对较小本栏目编辑安秀清专铨综迷中心传动转矩传递路径是电动机一减速机一中间连接轴,再由中间连接轴驱动管磨机筒体端盖部位,带动筒体旋转。筒体旋转过程中发生扭转变形的部件包括中间连接轴、筒体端盖、全部筒体外圆部深井瓦斯煤层动力灾害防控获突破我国深井瓦斯煤层动力灾害防控技术取得关键性突破,这项技术可以成功回收深井煤矿应力集中区煤炭资源,提高回采率5%10%,提高高瓦斯煤巷掘进和工作面推进速率40%70%.该技术由安徽理工大学、淮南矿业(集团)公司和北京科技大学等单位组成课题组联合研发,已经在安徽淮南矿业集团两淮矿区新庄孜、谢桥等多个煤矿成功开展系统工业性试验及应用。(中国选矿选煤网2014-01-10)位;边缘传动转矩传递路径是通过联轴器一电动机一栏减速机一小齿轮一大齿轮,再由大齿轮直接驱动管磨f机筒体外圆部位旋转,最大限度减少了扭转变形部S件。由扭转变形能公式为扭转刚度,% g为扭转角)可知,管磨机边缘传动比中心传动的启m动负荷要低。在调研水泥粉磨企业的过程中也得出了同样的结论。

  4.2转矩传递路径短管磨机的工作状态伴随着各类工艺因素的变化(进料量、进料物理性质、研磨体及衬板隔仓板等的磨损),必然带来扭转变形量的波动。转矩传递路径中的各部分均可以近似为棒类零件(主要指中心连接轴)、盘类零件(主要指筒体端盖)、筒类零件(主要指筒体外圆部分)。这些部件并非纯刚性部件,实际上均为带阻尼的弹性体,故可将管磨机视为具有黏性阻尼扭转振动的串联系统,其能量损失可用公式(C,为扭转阻尼,为扭转角速度)来表达,扭转变形量的波动(即使是微幅波动,消耗的能量也较可观)也会带来较大的能量浪费。相对而言,边缘传动最大限度减少了扭转变形部件,从而减少了扭转变形量波动带来不必要的能量浪费。管磨机高效驱动的最有效部位是筒体外圆上沿筒体轴线转矩最大的部位(距离大齿轮约1500mm)。

  观察国内常用3.2mX13m粉磨水泥开路管磨机,当装载研磨体125t稳定运行时,边缘传动管磨机主电动机电流约为额定电流的80%,而同规格同配置中心传动管磨机主电动机电流约为额定电流的85%.显然,管磨机边缘传动比中心传动有显著的节能优势。

  4.3高效率配套部件与大小齿轮制造工艺传统球磨机采用单级圆柱齿轮减速器和大小齿轮传递动力的筒体周边传动,为开式传动,磨矿车间粉尘多,杂质易进入齿轮间隙,加之润滑不便,易漏油,啮合条件差,又有杂质阻力,造成传动效率低,仅为93%,而且噪声大;而单级圆柱齿轮减速器传动效率也仅为94%,两者总效率为88.7%.如今边缘传动系统则选择国内一流且速比相对较小的减速机,有利于提高减速机传动效率(达98%);制造并采用高精度啮合、高效润滑与密封的大小齿轮传动,有效提高了大小齿轮传动效率(可达96%);保证传动链各环节的安装精度;加强系统运行过程中的设备维护与管理,大大提高了管磨机边缘传动的传动效率(两者总效率可达94%)。此外,高效率配套部件与大小齿轮制造工艺不断完备等,也使高效率边缘传动成为可能。

  5结论=12)而言,中心传动球磨机采用滚柱轴承且整机采用行星齿轮减速机,可使配用电动机功率较边缘传动磨机减少10.7%40.5%,且随球磨机规格增大,节能优势减弱,般推荐球磨机使用中心传动;对中长磨机(i/D =23.5)而言,采用边缘传动与中心传动,在节能上无明显差别,但边缘传动的制造成本相对较低,一般推荐中长磨机使用边缘传动;对管磨机(i/D=3.56)而言,边缘传动选择速比相对较小的减速机,制造并采用高精度啮合、高效润滑与密封的大小齿轮,保证传动链各环节的安装精度,加强系统运行过程中的设备维护与管理,可使配用电动机功率较中心传动管磨机减少5% 18%,且随管磨机规格增大,节能优势增强,加之制造成本较低等原因,般推荐管磨机使用边缘传动。

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