NRM56.4大型原料立磨的开发设计.pdf

中图分类号 T Q l 7 2 6 3文献标识码 B文章编号 1 0 0 7 0 3 8 9 2 0 1 1 0 4 4 8 0 3 N R M 5 6 4 大型原料立磨的开发设计 杨天喜 燕志荣 王飞 陈世强 戴世民 中国中材国际工程股份有限公司 南京 江苏南京2 1 1 1 0 0 摘要 N R M 5 6 4 大型原料立磨是中国中材国际工程股份有限公司 南京 为5 0 0 0 6 0 0 0 t d 水泥熟料生产线开发配套的原料 粉磨设备 简要介绍了该立磨关键的研究课题 包括耐磨材料和耐磨技术的研究 磨辊轴承应用性能的研究和关键部件的有 限元分析等 以及立磨的结构组成和工作原理 同时就该立磨具有的十方面的技术特点进行了全面分析 关键词 原料立磨 耐磨技术 磨辊轴承 液压系统 立磨结构 技术特点 D e v e l o p m e n to fN R M 5 6 4l a r g e s ca l er a wm a t e r ia lv e r t ica lm il l Y a n gT ia n x i Y a nZ h ir o n g W a n gF e i C h e nS h iq ia n g D a iS h im in S in o m aI n t e r n a t io n a lE n g in e e r in gC o L t d N a n j in g N a n j in g J ia n g s u 2 111 0 0 A b s t r a ct N R M 5 6 4l a r g e s ca l er a wm a t e r ia lv e r t ica lm il list h eg r in d in ge q u ip m e n td e s ig n e df o r50 0 0 60 0 0t dcl in k e rp r o d u ct io n l in e d e v e l o p e db yS in o m aI n t e r n a t io n a lE n g in e e r in gC o L t d T h ek e yr e s e a r cht a s k so ft h ev e r t ica lm il lw e l ein t r o d u ce dinb r ie fin cl u d in gs t u d yo fw e a r r e s is t a n tm a t e r ia la n dt e ch m o l o g y s t u d yo fm il e rh e a r in g sp e r f o r m a n cea n df in it ee l e m e n ta n a l y s iso ft h ek e y p a r t a sw e l la st h em il ls t r u ct u r ea n dw o r k in gt h e o r y A n da tt h es a n l et im e t e na s p e ct so ft e ch n ica lch a r a ct e r is t ico ft h ev e r t ica lm il l w e r ea l a l y s e dr o u n d l y K e yw o r d s r a wm a t e r ia lv e r t ica lm il l w e a r r e s is t a n tt e ch n o l o g y m il e rb e a r in g m il ls t r u ct u r e t e ch n ica lch a r a ct e r is t ic O 前言 N R M 5 6 4 大型原料立磨是中国中材国际工程股 份有限公司 南京 为5 0 0 0 6 0 0 0 d d 水泥熟料生产 线开发配套的原料粉磨设备 该立磨的磨盘研磨区 外径为5 6m 磨盘最大外径为6m 主电机功率 40 0 0 46 0 0k W 设计产量为4 2 0 4 8 0t h 是目前 国产原料立磨中规格最大的 本文就该立磨开发设 计情况作一介绍 供参考 1 N R M 5 6 4 原料立磨的主要研制内容 N R M 型辊式立磨研制是一项复杂的系统工程 其内容主要包括耐磨材料和耐磨技术的研究 磨辊 轴承应用性能的研究 上下摇臂和磨盘的结构分析 与计算 液压加载系统的研究 主传动装置的选型 立磨整体结构和关键部位结构的研究 立柱 桥架与 十字底架等大型结构件的焊接 以及磨盘周边喷口 风环结构的研究等 1 1 立磨耐磨材料和耐磨技术的研究 立磨的工作原理及构造决定了立磨的磨损主要 是挤压磨损和喷射磨损 其中辊套和磨盘衬板磨损 属于挤压磨损 国内外著名的立磨生产商都在不断 地研究 开发各种材料的辊套和磨盘衬板 其对材料 的强度和韧性要求较高 目前市场上立磨辊套及磨 盘衬板按制造方法有两种类型 高铬铸铁铸造和表 面耐磨堆焊 由于立磨大型化后铸件单件重量加大 N R M 5 6 4 单个辊套重达1 1t 铸造 热处理要求 一4 8 一 高 合格产品生产难度加大 因此N R M 5 6 4 立磨采 用表面耐磨堆焊辊套和磨盘衬板 表面硬度高 耐磨 性好 同时可实现在线和离线堆焊 喷射磨损发生 在磨机内的不同部位 通常采用在磨机机内不同部 位加设衬板处理 所用衬板材质主要有普通钢板 Q 2 3 5 球磨铸铁 1 6 M n 板 H A R D O X 板和复合式 耐磨钢板 U P 板 等 具体选用哪种钢板 主要依据 不同部位的磨损强度而定 1 2 立磨磨辊轴承应用性能的研究 磨辊轴承是磨辊的关键零件 是磨辊的心脏 因此 磨辊轴承的正确选用 正确装配 以及其润滑 剂的正确选用和磨辊轴承密封装置的合理设计 均 会直接影响到立磨的运转性能 影响磨辊轴承的使 用寿命 我们研制的N R M 型辊式立磨 其磨辊轴承 采用了双列圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承的组合方 式 其中圆锥滚子轴承用于固定端 承受轴向工作 推力及径向工作压力 圆柱滚子轴承只承受径向工 作压力 安装时 圆锥滚子轴承一般采用预紧安装 其预紧量要依据安装游隙进行正确调整与控制 而 安装游隙我们推荐现场配磨隔圈的方法来精确控 制 我们通过分析计算当圆锥滚子轴承安装游隙 为一0 1 2 m m 时 轴承具有较长的寿命及较好的承载 区 在润滑油的型号选择上 需要根据磨辊的工作 温度和具体工作载荷的大小来选择黏度合适的润滑 油 在润滑系统的选择上 采用循环油润滑系统相对 比较有效 轴承密封对提高轴承工作寿命至关重 要 既要防止润滑剂从轴承处向外泄漏 同时又必须 求稚工程坐型 杨天喜 等 N R M 5 6 4 大型原料立磨的开发设计 防止外界污染物进入轴承 因此应该选择高可靠性 的密封件 另外设计多重密封并在磨辊内外设计一 定压力差 就可有效防止外界污染物进入轴承内部 1 3 立磨液压加载系统研究 立磨液压加载系统由液压柜 油缸 蓄能器 气 囊式和活塞式 管路和阀门 油位 油压 油温等监 测和控制元件组成 本项目开发的辊磨对液压系统 回路 控制方式 液压缸密封 阀件失效性等方面进 行了专门分析研究 以保证液压系统的可靠性 1 4 立磨关键部件的有限元分析 利用N X 有限元软件 对立磨关键部件上下摇 臂和磨盘进行了有限元分析 首先 对立磨运行工 况和关键部件结构进行简化 以达到满足有限元计 算要求 其次 建立上下摇臂和磨盘的几何模型 划 分网格 合理地处理相关边界条件 运用垂直压力和 切向力模拟实际工况的研磨压力和摩擦力 得到了 上下摇臂和磨盘的位移变形和应力分布 通过上下 摇臂和磨盘等关键部件位移图和应力分布图 验证 了立磨关键部件设计的合理 生和安全性 2N R M 5 6 4 原料立磨的工作原理及技术特点 2 1 N R M 5 6 4 立磨的结构组成 N R M 5 6 4 原料立磨采用平盘锥辊结构 本磨设 有4 个磨辊 配用高效笼型转子选粉机 具有磨盘转 速快 结构紧凑 粉磨效率高 磨辊磨损量小等优点 N R M 5 6 4 原料立磨的主要技术参数见表l 立磨结 构组成见图1 从图1 可知 N R M 5 6 4 原料立磨主要 由回转下料阀 选粉机 壳体 磨辊 摇臂 磨盘 传动 装置 拉紧装置和磨机机架等组成 另外还有一些 辅助部件 如磨辊润滑及加压油站 热风管道 磨辊 翻出装置 喷水装置 空气密封装置 平台楼梯等 2 2NR M 5 6 4 立磨的工作原理 表1N R M 5 6 4 立磨技术性能参数 型号 N R M 5 6 4 产量 t h 入磨物料粒度 m m 出磨成品细度 尺 m 入磨水分 出磨成品水分 磨盘直径 m m 磨辊直径 m m 磨辊数量 个 磨盘转速 r m in 选粉机转子直径 m m 选粉机功率 l W 电机功率 k W 鬣 1 回转下料阀 2 一选粉机 3 一壳体 4 一磨辊 5 一摇臂 6 一 磨盘 7 一传动装置 8 一拉紧装置 9 一磨机机架等部分组成 图1N R M 5 6 4 原料立磨的结构组成 该立磨是集粉磨 烘干 选粉 输送功能于一体 的设备 物料由喂料皮带进入回转下料阀 通过下 料口落在磨盘中间 物料受离心力作用 在向磨盘边 缘移动的同时被啮入由磨盘带动的磨辊底部而粉 碎 物料受到磨辊的压力以及磨辊和磨盘相互运动 而产生的剪切力作用 在磨盘上形成料床 而料床中 物料颗粒间的相互挤压和摩擦又引起棱角和边缘的 剥落 从而进一步粉碎 粉碎后的物料被推向磨盘边 缘溢出 大颗粒的物料通过风环后落入立磨下壳体 经刮料板刮出 经外循环回到喂料口重新进入磨机 进行粉磨 而大部分物料随着风环喷出的向上气流 进入选粉装置中 随气体被导向叶片导入涡流分选 区 达到细度要求的颗粒随气流旋转上升至转子上 方的出风管排出 粗颗粒从内锥体下部的出料口排 出选粉装置 返回磨盘上重新粉磨 2 3 N R M 5 6 4 立磨的技术特点 1 N R M 5 6 4 辊式磨磨盘大 达5 6 m 辊径与 磨盘直径的比值较 J o 4 4 6 磨辊的压力相对较小 辊子力最大为17 4 0 k N 因此在相同生产能力下 减少了磨损和振动 增加了辊套 磨盘衬板的寿命和 磨机的运转率 同时又增加了热风的通过量 减少了 磨内的压差 虽然设备一次性投资略有增加但能确 保辊磨及其生产线的长期稳定运行 2 水平磨盘和锥形磨辊的相结合 两者相对 速差小 金属消耗低 研磨部件正常使用8 0 0 0 h 以 上 而且辊套及磨盘衬板均采用铸钢 耐磨堆焊的 结构 提高设备的修复性能 同时降低使用成本 水淀工程型墼鬯 4 9 一一北秭驯洲姗4踟 一一 加 2 2 5 如帅 4 2 O 3 磨辊轴承采用稀油站强制供油 虹吸泵吸 行星减速机 该减速机采用了液压推力轴承支承 液 油的强制式稀油循环润滑冷却方式 以改善轴承的体动静压润滑 能保证主减速机的正常可靠运行 润滑条件 降低轴承温度 并确保磨辊轴承的使用寿另磨机设有慢驱装置 维护时利用慢驱装置可将磨 命 磨辊轴承密封采用三道氟橡胶骨架油封 并且盘转至所需位置 以方便检修 密封件定期加脂润滑以延长其使用寿命 同时采用 9 磨机干油润滑系统采用微电脑智能集中润 密封风机连续向密封装置吹风 使密封装置与磨腔滑系统 其立磨系统中每个润滑点的给油量及润滑 内的含尘气体隔离 确保磨辊轴承不进灰 此外还间隔时间 均可在中文显示的人机操作界面上任意 对磨辊轴承的温度进行监测 以确保磨辊的安全使设置且控制准确 若有润滑点被堵塞 操作界面上 用 会显示报警 方便查找与处理 4 液压站设计有两套控制磨辊加压的液压装 1 0 磨机设有机旁手动 机旁自动和中控远程 置 每套控制二个交错磨辊的研磨压力 以确保设备控制三种操作方式 信号全部经现场控制柜P L C 进 平稳运行并控制振动量 这样的配置 还可实行四行处理 机旁控制系统具有先进的控制显示方式 辊磨机的两辊运行且运行产量可达额定产量的操作面板功能齐全 现场P L C 控制系统与中控室的 6 5 能远程控制磨辊研磨压力的大小 并能实施磨信号联系采用总线通信技术 从硬件和软件上做了 辊的自行抬落 从而实现空载启动 相关的联锁 形成了一套性能可靠 完善的原料立磨 5 采用动静结合的组合式高效笼型选粉机 控制系统 确保粉磨系统长期 安全 稳定运行 苎誓笆篓意篓妻 堂堡三妻空墨 毪篓 凳妻王熹銎3 N I u 5 6 4 生料辊磨的推广应用情况 产量 选粉机传动采用了变频调速 可以严格控制生 一一 料细度且调节十分灵敏 选粉机导向叶片和转子叶N R M 5 6 4 辊式磨是为5 0 0 0 6 0 0 0 t d 熟料线配 片均采用耐磨钢板 保证了叶片具有足够的寿命 套的大型原料立磨 将用于江西宝华山实业集团及 6 磨辊设有上下限位开关及机械限位装置 山西泰达矿业公司5 0 0 0 t h 熟料生产线 合同考核 能保证磨辊与磨盘之间有一定的间隙 不会产生金产量为4 2 0 t h 磨损后期 供货周期为8 个月 属间的直接接触 避免磨机工作时因断料而产生的N R M 5 6 4 原料立磨研制成功和推广应用将产生 剧烈震动 良好的经济效益和巨大的社会效益 对满足我国水 7 设有一台移动的辅助油站及辅助油缸 依泥工业大型设备的需求提供了有力保障 既降低了 靠辅助油缸作用可将磨辊自动翻出机壳外 以便于 设备投资 缩短设备的供货周期 又降低了备品备件