筒辊磨系统的设计与控制

筒辊磨系统的设计与控制

摩擦保险丝磨是一种研磨原理。采用平均压力、多重压力的方式。它具有球磨机的可靠性、布局紧凑、鼓压机的节能性。被公认为先进的节能粉末设备。1筒辊磨的控制部分筒辊磨的结构原理如图1所示,物料经进料口进入到筒体内,在离心力作用下平布在回转筒体表面,经刮板装置刮下后,落到给料装置上,通过带有倾角的给料装置将物料送到筒体与压辊构成的挤压区,旋转压辊在液压系统的作用下对物料进行挤压粉磨;物料在挤压区完成一次粉磨作业后,经由给料装置实现向磨机出口方向的运动,接受下一步挤压粉磨作业;经过多次挤压粉磨后的物料从出料口排出磨机。筒辊磨的控制部分采用计算机集散控制系统,自动化程度高。在中央控制室利用压力传感器、温度传感器、位置传感器等检测装置可始终对磨机保持着监控和调整,从而有效地保护了设备的安全,提高了磨机的使用寿命。2主缸研磨关键参数的确定2.1磨机设计参数筒体直径Ds和压辊直径Dr是筒辊磨的主要设计参数,它们决定了磨机的工作能力和产量。通过对国内外筒辊磨的研究可得K1=Dr/Ds=0.4～0.5。2.2粉磨效率的计算筒体长度Ls和压辊工作长度Lr是筒辊磨的重要设计参数,它们决定了磨机的粉磨效率,一般取K2=Ls/Ds=Lr/Dr=0.7～1。若K2<0.7,磨机不能发挥筒辊磨的粉磨效率,若K2>1,虽增大了磨机的功率,也几乎不能提高粉磨效率。2.3筒体转速的确定为保证筒辊磨内正常的物料运动,筒体最低转速不应低于1.2倍的临界转速。虽然理论上的最高转速不受限制,但研究表明,荷载不变情况下,转速比大于2时,能耗却急剧增加,因此筒体转速以不超过2倍的临界转速为宜,一般取临界转速的1.6倍左右,即n=1.6nr=1.6×602π×2gDs−−−√≈67.677×Ds−12(r/min)n=1.6nr=1.6×602π×2gDs≈67.677×Ds-12(r/min)2.4料层厚度对辊压波动的影响料层厚度S是决定筒辊磨产量和引起磨机振动的重要参数。料层较薄时,虽然磨机的细粉产率有所提高,但粉磨效率较低,另外由于物料颗粒尺寸不均对辊压载荷波动影响较大,振动也较大;当达到合理料层厚度时,虽然磨机细粉率有所下降,但粉磨效率比较高,物料颗粒尺寸不均匀的影响也较小;当料层厚度超过合理厚度时,磨机细粉率急剧下降,粉磨效率亦随之下降,另外由于压辊前的物料逐渐堆积凸起,料层越厚,凸起的高度越高,压破碎的阻力越大,造成的振动也越严重。通过对国内外筒辊磨的研究可得到筒辊磨料层的合理厚度约为S≈Dr/60(m)2.5u3000dt-qp的计算碾磨压力p指单位压辊投影面积的压力。碾磨压力是筒辊磨最主要的操作参数,一定的碾磨压力是实现料层粉碎的必要条件之一。其计算公式如下p=FLrDr(kN/m2)p=FLrDr(kΝ/m2)式中:F为液压系统作用在压辊上的力,kN。筒辊磨采用的粉磨挤压力为中等压力,介于立磨和辊压机之间,为辊压机的1/5～1/10,为立磨的2～5倍,粉磨生料时的压力约为粉磨熟料和矿渣时压力的1/2。通过对国内水泥磨的研究可得到,水泥生料辊磨的碾磨比压不宜大于800kN/m2,水泥熟料辊磨为1000～1800kN/m2之间,筒辊磨的碾磨比压一般在1200kN/m2左右。2.6筒辊磨一次通过量的确定筒辊磨的一次通过量是指筒辊磨辊压一次物料的通过量,物料既包括成品也包括非成品。在这里需要注意的是筒辊磨一次通过量与整个粉磨系统生产的成品产量是不同的。通过量一般可用下式计算Q=3600SLrρv=60πnρDsSLr(kg/h)式中:ρ为被压物料密度,kg/m3;v为筒体线速度,m/s。2.7功率储备系数由于要精确地计算筒辊磨的传动功率是比较复杂和困难的,它不仅与物料特性和形态有关,还与筒辊磨的操作参数和工艺流程有关,因此引入经验公式Pn=WQ/m(kW)式中:W为单位产量功率消耗,(kW·h/kg);m为物料在筒体内的碾磨次数。除上述经验公式外,还引入了理论计算公式Pn=fp·F·v(kW)式中:fp为滚筒功率系数,一般取0.02～0.07;F为滑履的工作力,kN;v为滑履的工作速度,m/s。电动机的功率可按下式计算P=K·Pn(kW)式中:K为电动机功率储备系数,一般取1.2。上述公式在设计过程中进行了证明,通过与FCB公司的MG系列的筒辊磨的技术参数对比可知,其结果与MG系列基本一致。3润滑系统组成筒辊磨主要由主传动系统、筒体装置、压辊装置、外壳装置、密封装置、滑履支撑装置、给料装置、刮板装置、液压系统和润滑系统组成。沈阳重型开发的日产2500t筒辊磨外形图如图2所示。3.1筒体装置稳定性分析筒体装置是筒辊磨的关键部件之一,主要由筒体、筒衬、衬板、左右端密封法兰和大齿轮组成。筒体装置承受连续交变动载荷和瞬时冲击载荷,且处于长期高速运转状态。为减少衬板对筒体内壁的冲击磨损,筒体内层安装了专门设计的筒体衬板,衬板表面堆焊网状花纹,不仅增加了物料的咬入能力,也减少了筒体的应力集中,以适应其恶劣的工作环境。3.2辊轴的安装与制作压辊装置是筒辊磨的核心部件之一,是物料研磨力的施加装置。压辊装置主要由辊轴、轴承装置、压杆、同步杆、液压缸、辊轴与进出料端盖的密封装置和轴承冷却装置组成。辊轴采用整体优质合金钢锻件,在辊轴外圈安装辊套,既降低了辊轴的制造难度,也便于在辊套表面堆焊硬度逐层增大的硬质合金层,最外层堆焊菱形网状花纹以增强对大块物料的咬入能力。这种结构不仅具有安全可靠、对物料适应性强、耐磨、寿命长等特点,且磨损后还能重复堆焊使用。3.3两端端盖的密封密封是筒辊磨不可忽视的问题,尤其是压辊轴与两端端盖、筒体与两端端盖间的密封。如果密封不当,将造成漏油、漏料、冒灰等不良后果,严重时甚至影响磨机的正常运行。辊轴与两端端盖之间的密封主要是防止粉磨过程中筒体内部的物料和灰尘外泄。由于结构和工作需要,两端端盖上各有一腰圆孔,辊轴从其中伸出筒体外。工作时端盖静止不动,辊轴既作高速旋转又作上下高频摆动。针对这种恶劣的工作条件的复合运动,将其分解为单一运动,再针对每一单一运动的特点分别设置不同的密封结构,再组合成一套密封装置。筒体两端为密封法兰,用于防止灰尘进入外壳内部。法兰采用迷宫密封,密封法兰的定法兰安装在外壳上,动法兰安装在筒体上。密封装置中安装有干油注入装置,以减少密封阻力,增加密封效果。3.4滑履的中央部位滑履与支撑装置是整个筒辊磨的底座与支撑装置。滑履分为大滑履与小滑履,根据其工作载荷大小的不同,大滑履安装中心线与竖直轴夹角为21°,小滑履安装中心线与竖直轴夹角为30°。滑履的入口侧与出口侧均设计有筒体高度调节装置,便于滑履的检修与更换。滑履的下部设计有球形支座,以实现滑履的自动调心,另外还设计了垫片组,便于滑履的高度调节。大小滑履支架通过定位键安装在底座上,以保证滑履的定位可靠。在小滑履与定位键之间也设计了垫片组,以实现滑履的水平调节。4主缸研磨的优点4.1占地面积小，建设投资少筒辊磨由于结构紧凑,外型尺寸小,其安装位置占地面积少。与同等设备相比,可节约大量基础投资。4.2粉碎省的特点筒辊磨具有中压、多次挤压、转速高和压力角大等特点,因而粉碎效率高,消耗的功率小。生产实践证明其节能效果显著,与同等设备相比可节电30%～50%,具有广阔的应用前景和较好的经济价值。4.3物料压力及运行筒辊磨具有一次通过、多次挤压功能,可使物料受压时间延长,运行平稳可靠。另外,筒辊磨具故障率低、振动小、不漏料、对入磨喂料粒度有很强的适应性,运行可靠性高。4.4高质量产品通