立式磨設(shè)計(jì)改進(jìn)及應(yīng)用
作為水泥企業(yè)的決策者,不可能控制原燃材料價(jià)格的飚升及能源價(jià)格的上漲,但是采用先進(jìn)技術(shù)裝備,從而大幅度降低電力消耗或充分利用低谷電、大幅度降低材料消耗及人工費(fèi)用、提高全員勞動(dòng)生產(chǎn)率卻完全取決于企業(yè)自身。因此,立式磨裝備及工藝技術(shù)作為高效節(jié)能的粉磨方式不僅在我國(guó)的水泥行業(yè)得到越來(lái)越廣地應(yīng)用,而且也越來(lái)越多地得到鋼鐵、電力、化工、冶金、非金屬礦行業(yè)的認(rèn)同和采用,這主要是基于以下幾點(diǎn):
●采用了料床粉磨原理,作用在物料上的力能被物料充分吸收,能量利用率高,單位產(chǎn)品的電耗比球磨機(jī)節(jié)約30%~40%,完全消除了球磨機(jī)內(nèi)研磨體之間以及研磨體與襯板相互之間的隨機(jī)碰撞所產(chǎn)生的無(wú)用功消耗;
●根據(jù)粉磨對(duì)象物理性質(zhì)的不同,可以靈活方便地控制粉磨力的大小及料床的厚度,而不象球磨機(jī)那樣對(duì)物料的粉磨是基于研磨體對(duì)被粉磨物料的隨機(jī)作用;
●產(chǎn)品的破碎、烘干、粉磨、分級(jí)高度一體化、自動(dòng)化地完成,適應(yīng)較大的入磨物料粒度、較高的入磨物料水分,在我國(guó)南方的多雨季節(jié)里仍能發(fā)揮正常生產(chǎn)能力;
●能最大限度地利用窯尾廢氣的熱能,并共用窯尾收塵器;
●產(chǎn)品在磨內(nèi)滯留時(shí)間短,對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量控制具有快速的反應(yīng)時(shí)間,這點(diǎn)在高細(xì)粉磨領(lǐng)域尤為重要;
●研磨部件采用耐磨合金材料,使用壽命長(zhǎng),磨損率低,特別適用于那些對(duì)產(chǎn)品中含鐵量必須控制在微量的行業(yè);
●占地面積及空間小,本體可露天布置,大幅度降低廠房的土建費(fèi)用;
●維護(hù)檢修方便,縮短停產(chǎn)時(shí)間。
1 立式磨結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)改進(jìn)
無(wú)論何種結(jié)構(gòu)型式的立式磨,按其各部分功能劃分,由以下五個(gè)部分組成。
1.1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
電機(jī)加立式行星齒輪減速機(jī)的傳動(dòng)方式已成為立式磨裝備成熟、標(biāo)準(zhǔn)的傳動(dòng)方式,根據(jù)啟動(dòng)方式的不同,電機(jī)可選用繞線式或鼠籠式,減速機(jī)除驅(qū)動(dòng)磨盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)外,還負(fù)責(zé)將盤(pán)座的重量、物料的重量以及運(yùn)行中所產(chǎn)生的載荷傳至立式磨的基礎(chǔ)。
對(duì)于大型立式磨裝備,電機(jī)及減速機(jī)的安全措施應(yīng)引起設(shè)計(jì)人員和用戶(hù)的高度重視,電機(jī)的工作電流、電機(jī)的軸承及繞組溫度、電機(jī)軸承潤(rùn)滑的油溫油壓、減速機(jī)的軸瓦溫度及其潤(rùn)滑的油溫油壓、減速機(jī)箱體的振動(dòng)均應(yīng)在中控室集中監(jiān)測(cè)控制。
有的立式磨會(huì)配有輔助傳動(dòng),但這并不是設(shè)計(jì)人員必須考慮的要素,設(shè)置與否取決于立式磨的啟動(dòng)方式是重載亦或輕載以及磨輥的檢修是否可以通過(guò)獨(dú)立的加壓機(jī)構(gòu)翻出磨腔。
1.2 粉磨機(jī)構(gòu)
物料粉磨作業(yè)的關(guān)鍵性部件,由磨盤(pán)及磨輥組成。為了保護(hù)盤(pán)座及輥芯、降低部件的磨損,磨盤(pán)上敷設(shè)有分辨的合金襯板、磨輥上安裝有整體輥套或分辨的合金輥皮。
磨盤(pán)襯板及磨輥的輥套(皮)的設(shè)計(jì)應(yīng)符合使用壽命長(zhǎng)、磨損均勻、粉磨效率高及易于更換的原則。
磨盤(pán)襯板基本上有平襯板和帶粉磨輥道的凹襯板二種結(jié)構(gòu)型式,這取決于對(duì)應(yīng)的磨輥的形狀。磨輥的輥套(皮)基本上有輪胎(鼓)形、柱形、錐形三種結(jié)構(gòu)型式。錐形輥套(皮)初期粉磨效率較高,但錐角部位易產(chǎn)生磨損,造成整體磨損不均勻,所以后期的粉磨效率會(huì)有較大的降低,而輪胎(鼓)形和柱形的輥套(皮)由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng),在單邊產(chǎn)生一定量的磨損后,可以換面使用,反復(fù)地?fù)Q面可保證磨輥外形磨損均勻,因此可以一直維持較高的粉磨效率,直至輥套報(bào)廢為止。
磨盤(pán)襯板及磨輥的輥套(皮)在生產(chǎn)一定的時(shí)間后會(huì)產(chǎn)生磨損,需要檢修維護(hù)或需要更換,磨盤(pán)襯板的更換相對(duì)來(lái)說(shuō)較簡(jiǎn)單,只需拆除壓環(huán),以撬棍松動(dòng)各襯板即可更換,而磨輥的檢修維護(hù)相對(duì)不來(lái)說(shuō)工作量要大上一些。不同結(jié)構(gòu)的立式磨裝備,其磨輥的檢修有不同的操作方法,基本上可規(guī)納為以下三種:
(1)整體移開(kāi)法
這種方法要求必須整體吊開(kāi)立式磨頂部的分離器及立式磨的中殼體,再吊出磨輥進(jìn)行維護(hù)作業(yè),需要耗費(fèi)較多的人力、物力及時(shí)間,作業(yè)強(qiáng)度及工作量相當(dāng)大。
(2)中心架旋轉(zhuǎn)法
這種方法要求在磨盤(pán)上放置中心支架,將磨輥壓力框架支起后吊于中心支架上,再利用立式磨的輔助傳動(dòng)裝置慢轉(zhuǎn)磨盤(pán),將某一個(gè)磨輥副慢轉(zhuǎn)至檢修門(mén)處,聯(lián)接磨外設(shè)有的升擺裝置,拆除該磨輥和壓力框架的聯(lián)接,再由液壓系統(tǒng)通過(guò)升擺裝置將該磨輥水平旋轉(zhuǎn)180度從而旋出磨腔,由起吊設(shè)備整體起吊磨輥,維護(hù)完畢后復(fù)原該磨輥,再進(jìn)行下一個(gè)磨輥的維護(hù)作業(yè)。
采用這種檢修方法的立式磨有三只磨輥,一次只能維護(hù)一只磨輥,因此比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力,工序也比較復(fù)雜,但相對(duì)于整體移開(kāi)法,應(yīng)該說(shuō)已有了一定的進(jìn)步。
(3)液壓翻轉(zhuǎn)法
這種方法設(shè)有專(zhuān)門(mén)的檢修油缸,只需拆除筒體上的檢修門(mén),退出動(dòng)臂和搖臂之間的聯(lián)接銷(xiāo)釘,即可在液壓的作用下,將磨輥垂直翻轉(zhuǎn)90度從而翻出磨腔,無(wú)論是兩輥磨、三輥磨或是四輥磨,磨輥的翻出可單獨(dú)操作也可同時(shí)操作,目前來(lái)說(shuō),這是磨輥維護(hù)作業(yè)中最便捷、最快速、最實(shí)用的方法。
輥套及襯板材質(zhì)一般采用高鉻鑄鐵合金或鎳硬郁合金,鑄件的硬度應(yīng)該達(dá)到一定的要求,但過(guò)高硬度的輥套及襯板難以進(jìn)行車(chē)削加工,而且在使用中容易產(chǎn)生崩潰,所以控制好鑄造的工藝制度,確保硬度及韌性的合理匹配是非常重要的。鑄件還應(yīng)進(jìn)行內(nèi)部探傷,鑄造缺陷或內(nèi)部裂紋都有可能影響其使用壽命,僅從鑄件表面是否平整或光滑來(lái)判斷其質(zhì)量的優(yōu)劣是不全面的。
輥套的維護(hù)基本上有整體更換和堆焊兩種方法,整體更換的輥套其材質(zhì)一般為高鉻鑄鐵,由于其特殊的脆性,一般不宜采用堆焊方法,如果溫度控制不好,可能會(huì)造成輥套的崩裂,所以在輥套磨損到一定量以后,就必須整體報(bào)廢。堆焊的好處在于輥套的基材不用報(bào)廢,而只需在磨損的表面上直接堆焊,示物料磨蝕性的不同,一般每隔2~3個(gè)月需要堆焊一次,對(duì)立式磨的運(yùn)轉(zhuǎn)率有一定的影響。堆焊時(shí)必須嚴(yán)格控制適宜的溫度,否則堆焊層容易產(chǎn)生裂紋和剝落,而且焊接的人工及材料成本也很高。堆焊作業(yè)一般采用自動(dòng)焊機(jī)較好。
通常情況下,輥套及襯板應(yīng)同時(shí)更換,才能保證其發(fā)揮較高的粉磨效率。磨輥軸承的潤(rùn)滑基本上有浸油潤(rùn)滑和強(qiáng)制循環(huán)潤(rùn)滑兩種結(jié)構(gòu)型式,浸油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,省去了專(zhuān)門(mén)的潤(rùn)滑裝置,但更換潤(rùn)滑介質(zhì)不甚方便,而強(qiáng)制循環(huán)潤(rùn)滑可及時(shí)帶出磨輥腔內(nèi)的熱量,無(wú)論采用何種潤(rùn)滑方式,磨輥腔內(nèi)應(yīng)設(shè)計(jì)有測(cè)溫元件,并將信號(hào)送至中控室進(jìn)行監(jiān)控。
磨輥的密封是為了防止磨腔內(nèi)的高濃度粉塵進(jìn)入磨輥腔內(nèi),保護(hù)磨輥軸承的免遭損傷。磨輥密封基本上有機(jī)械密封和風(fēng)壓密封兩種結(jié)構(gòu)型式。機(jī)械密封作為常規(guī)的密封結(jié)構(gòu)因其維護(hù)量低、使用安全可靠而在機(jī)械行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。早期的磨輥機(jī)械密封,其密封位置處于磨腔內(nèi),無(wú)法絕對(duì)杜絕粉塵的進(jìn)入,因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將其密封位置從工況惡劣的磨腔內(nèi)移至處于大氣環(huán)境中的磨腔外,這種設(shè)計(jì)理念可絕對(duì)保證磨輥腔內(nèi)不會(huì)進(jìn)入粉塵,這種密封方式已在某種型號(hào)的立式磨上普遍采用并已為實(shí)踐所檢驗(yàn)。
風(fēng)壓密封則必須采用各自獨(dú)立的密封風(fēng)機(jī),向磨輥腔內(nèi)鼓入高壓風(fēng),以造成磨輥腔內(nèi)呈正壓狀態(tài),從而達(dá)到阻止粉塵進(jìn)入的目的,但由于磨腔內(nèi)的工況十分復(fù)雜,懸浮狀態(tài)的粉塵的濃度很高、在立式磨生產(chǎn)不正常時(shí)磨腔內(nèi)會(huì)出現(xiàn)正壓現(xiàn)象、在立式磨剛投料運(yùn)行或停機(jī)狀態(tài)下由于磨腔內(nèi)和磨輥腔內(nèi)的溫度場(chǎng)不均勻都有可能在磨輥腔內(nèi)產(chǎn)生微負(fù)壓狀態(tài),再加上工藝管理措施若有不當(dāng),風(fēng)壓密封不能絕對(duì)杜絕粉塵的進(jìn)入,另外,由于增加了密封風(fēng)機(jī),也就增加了設(shè)備故障點(diǎn),密封風(fēng)機(jī)及具有動(dòng)靜接合點(diǎn)的風(fēng)管若出現(xiàn)任何一個(gè)小小的故障就必須停機(jī)處理,否則就會(huì)造成磨輥腔內(nèi)進(jìn)入粉塵,有可能引發(fā)磨輥軸承的損傷。
1.3 選粉機(jī)構(gòu)
物料分級(jí)的關(guān)鍵性部件,目前主要有靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、動(dòng)靜態(tài)組合及高效多轉(zhuǎn)子四種結(jié)構(gòu)型式的分離器。粉磨細(xì)度要求不高的物料時(shí)靜態(tài)分離器就可以滿足要求,在水泥行業(yè)原料、原煤或熟料的粉磨工藝中,以動(dòng)態(tài)或動(dòng)靜態(tài)組合式的分離器應(yīng)用較多,而在非金屬礦的高細(xì)粉磨領(lǐng)域,則必須應(yīng)用高效多轉(zhuǎn)子分離器(分級(jí)機(jī)),以控制出料細(xì)度達(dá)800~1 250目。
分離器轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速,一般采用變頻器控制,普通電機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)時(shí),在低轉(zhuǎn)速情況下溫升較快,熱量不易散發(fā),所以分離器電機(jī)應(yīng)選用變頻電機(jī)。
1.4 加壓及潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)
加壓機(jī)構(gòu)由油缸、動(dòng)臂搖臂或壓力框架、蓄能器、液壓管道以及液壓站組成。潤(rùn)滑機(jī)構(gòu)由潤(rùn)滑油站及潤(rùn)滑油管組成。值得注意的是,在安裝之前,液壓管道及潤(rùn)滑油管必須進(jìn)行嚴(yán)格的酸洗,以除盡管道內(nèi)壁的鐵銹,殘余銹渣進(jìn)入液壓回路極易造成油缸密封件損壞及各類(lèi)液壓閥動(dòng)作失靈。蓄能器的容積必須與液壓系統(tǒng)的流量、壓力相匹配,容積不夠,不能很好地吸收液壓回路中油壓的波動(dòng),蓄能器內(nèi)的氮?dú)鈮毫σ脖仨毦S持在合適的范圍,否則不能起到良好地蓄能作用。液壓站應(yīng)該具有良好的保壓功能。
液壓管道與油缸的聯(lián)接一般采用高壓軟管,在滿足油缸擺動(dòng)幅度的前提下,軟管長(zhǎng)度應(yīng)盡可能地短,而直徑要相應(yīng)地加大,細(xì)長(zhǎng)的軟管必定產(chǎn)生劇烈地?cái)[動(dòng),嚴(yán)重縮短其壽命,盡管固定后情況有所改善,但那也是不得已而為之,設(shè)備設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮并解決這一并不難以解決的問(wèn)題而不能安于現(xiàn)狀。潤(rùn)滑及液壓系統(tǒng)的所有參數(shù)應(yīng)送至中控室進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)控制。
1.5 殼體及機(jī)架
殼體內(nèi)易磨損部位應(yīng)設(shè)有耐磨的易于更換的保護(hù)襯板,機(jī)架則必須有足夠的剛度和強(qiáng)度,能承受筒體的重量及運(yùn)行過(guò)程中所產(chǎn)生的動(dòng)載荷。隨著立式磨裝備向大型化方向的發(fā)展,越來(lái)越多的立式磨主機(jī)采用了露天布置,考慮到防雨防塵的特別要求,電機(jī)的防護(hù)等級(jí)均提高到IP44以上,可是有一點(diǎn)設(shè)備設(shè)計(jì)人員卻忽視了,那就是立式磨機(jī)架的野防護(hù)等級(jí)冶是多少呢?就這一點(diǎn)來(lái)說(shuō),似乎國(guó)外的立式磨設(shè)備做得比較好,磨機(jī)殼體和機(jī)架上基本上不存在積水的可能,而有些國(guó)產(chǎn)的立式磨,在設(shè)備設(shè)計(jì)上考慮得就有欠缺,雨水會(huì)積聚在機(jī)架的框架結(jié)構(gòu)內(nèi)不能自由排出。對(duì)于煤磨來(lái)說(shuō),考慮到煤粉的易燃易爆特性,必須在殼體的適當(dāng)位置設(shè)計(jì)2~3只防爆閥門(mén)。
2 立式磨的選型
作為業(yè)主來(lái)說(shuō),經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)多方面的的比較以及到業(yè)已使用立式磨設(shè)備的廠家考察后,一旦決定采用立式磨設(shè)備,首先要碰到的問(wèn)題就是,該選用哪種型號(hào)哪種規(guī)格的立式磨?
一般來(lái)說(shuō),業(yè)主要綜合考慮以下幾種要素:
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摘自《中國(guó)水泥》
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