烧结二次混合机多速传动系统应用研究

攀 钢 技 术 13 烧结二次混合机多速传动系统应用研究 郑家树，何木光，于天齐 （攀 钢钒炼铁厂） 摘 要 ： 通过对混合机制粒相关参数分析，找出了转速对混合机制粒的影响；实施多速传动，可以根据不同的混合料量水平，通过调速，使混合机的制粒效果达到较佳。 关键词 ： 烧结 ； 二次混合机；多速传动；制粒 0 引言 在二次混合机的筒体尺寸、安装倾角、加水方式、混合机内衬板等参数确定后，确定适宜的混合机转速，达到强化混合机的制粒效率、提高混合料成球率的效果，是强化烧结的措施之一。为此，攀钢在 6#烧结机的二次混合机 安装了多速传动系统装 置 ， 并 进行了二次混合机转速优化试验。 1 混合机制粒性能的技术分析 圆筒 混合机 内料粒运动形态 与制粒性能分析 圆筒 混合机 内料粒运动形态 诊断 圆筒制粒机内料粒运动形态模式 见 图 1。 圆筒制粒机内物料运动形态分为：料粒靠制粒机内壁摩擦而上升运动的输送区和料粒靠重力而向下滚流 的滚动区 ， 料粒在滚动区内制粒后进入输送区。因此，要分析制粒效果，必须求出料粒在滚动区内的移动路程，即滚动距离。 图 1 圆筒制粒机内料粒运动形态模式 混合机的转速决定着物料在圆筒内的物料运动状态，混合机 内物料的运动状态分为 3种 ： 滑动、滚动 、 翻动（翻动状态包括瀑布式落下、抛射 坠 落等剧烈运动状态）。 圆筒 混合机制粒性能参数诊断 在实验室用圆筒混合机 对 攀钢烧结混合料 进行制粒模型 试 验 ， 结果如图 2 所示 【 1】 。 3 个区域交于M 点。根据 M 点所对应的弗劳德数和填充率，就可推算圆筒混合机合适的参数。 试 验研究认为 M 点的位 置 应 在 填 充 率 为 13%16% ， 弗 劳 德 数 010地方。也就是说，在此参数范围内制粒效果较佳。 图 2 弗劳德数与填充率的实验模型关系 适 宜的混 合机转速 需 要考虑混合机的填充率，填充率是影响混合料混匀、制粒的一个重要参数。填充率过小时，产量低，且物料相互作用力小，对混匀制粒不利。填充率过大，在混合时间不变时，能提高产量，但由于 混匀 层增厚，物料运动受到限制，对混匀制粒也不利 【 2】 。 混合机制粒性能相关参数公式如下。 弗劳德准数按 （ 1）式计算： （ 1） 式中 D 圆筒混合机直径 ， m； 翻动 弗劳德数 103 0 2 4 6 8 10 12 填充率/%40 32 24 16 8 0 翻动 滚动 滑动 M 14 2009 年第 32 卷第 5 期 n 圆筒混合机转速 ， r/ g 重力加速度 ， m/ 混合制粒时间按 (2)式计算 【 2】 ： 2） 式中 圆筒有效长度 ， m； 圆筒有效直径 ， m； 混合机倾角 ， ； 混合料动安息角 ， 。 混合机填充率 按 （ 3） 式计算 【 2】 ： %m a x （ 3） 式中 混合料的容积密度 ， t/ Q 混合机料量， t/h。 混合机尺寸： 直径 3 m，长 14 m， 安装角度 混合料动安息角 37（注：实验室检测），混合料堆比重取 t/ 6#烧结机生产中混合机料量变化 369431 t/h，正常生产时 401 t/h。 调速情况下尤其是赶产量时，可以长时间上 46 kg/m 新料、 23 kg/m 的返矿，加上热返矿和除尘灰，总料量可以达到 431 t/h。 因混合料从混合机进口漏子至混合机筒体参与混合有 抛射距离，混合机出料口有 0.5 以混合机有效长度取 14 3 m； 检测表明，由于现在的混合料粘性强，筒体 壁粘 料约 m，所以有效半径取 m。 假设混合机转速分别 为 6、 7、 7.5 r/表 1。 表 1 混合机制粒相关参数的理论计算 序号 转速 / (r. 弗劳德准数量 / 临界转速 / (r 理论适宜转速 / (r 理论制粒时间 /s 填充率 /% (t 最大 最小 正常 1 6 069 22 069 05 7 069 90 069 77 论计算结果表明，混合机转速在 6 7.5 r/着混合机转速增加、混合机制粒时间缩短，当混合机转速达到 7.5 r/制粒时间低于 3 文献 1表明 填充率为 13%16%，010有转速为 7 r/ 7.5 r/而且如果烧结赶产量，料量长时间达到 46 kg/m 新料 +23 kg/m 返矿，那么混合机在 7.5 r/填充率达到 也就是说混合机转速必须提高，以 达到最佳制粒效果。 混合料制粒性能测定 以混合料的平均粒度 于 3 级的增量和小于 1.0 级的减少量来评价其制粒效果。混合料的平均粒度由（ 4）式表示。 式中 粒料的平均粒径， 粒料中 i 粒级的平均粒径， 粒料中 i 粒级的质量分数， %。 混合料制粒效率 +3 的计算方法由（ 5）式表示， +3 值越大，表明制粒效果越好。 式中 合料中制粒前大于 3 %； 合料中制粒后大于 3 %。 2 二次混合机多速传动系统装置 6#烧结机 二 次混合机的慨况 攀钢炼铁厂 6#烧结机二次混合机于 2002 年大修改造后，烧结面积由 130 为 173.6 为炼铁厂目前为止设计最先进，烧结面积最大的烧结机，主要为新 3#高炉和 4#高炉供应烧结矿。二次混合机筒体设计为直径 3 m，长 14 m，减速机型号为动比为 心距为 1 615 0 01123 B 4） （ 5） 攀 钢 技 术 15 机为 机功率为 250 着高炉高产对烧结矿产质量的要求，根据上料量的波动情况，如何提高混匀制粒效果及混合机造球效率，是比较迫切的问题。为此，采用 现二次混合机的多速传动。 多速传动装置的结构特点 星轮减速机是大功率电机驱动机械的调速传动，采用双功率流、合成运动、以小调大的传动 原理，将机械调速技术与电机传动技术有机结合而研发的一种高效节能型机电综合调速通用设备。分别用大功率主电机和小功率调速电机驱动，大功率主电机不必直接调速，在不停机状态下利用小功率调控电机的正反转、停机制动等运行状态与主电机传动进行功率和运动的分解或合成，即可使主机实现与工况相适应的调速运行。主要特点是： （ 1）以小调大：通过控制低压小功率电机旋向和转速，实现大功率电机驱动设备调速运行。 （ 2）双向调速：根据现场实际工况和性能实现最合理的设备转速，既可以使设备筒体转速高于额定转速（ 7 r/,也可以低于额 定转速，实现双向调速。 （ 3）具有慢速盘车功能。改变了以往的盘车方式，这种盘车方式可靠、简单。 （ 4）高效节能。由行星传动直接输出，标准传动效率在 95%以上，适用调速可节能 5%以上。 与 圆筒 混合机 常用调速方式性能相比，设备费用低，运行费用更低。在一定范围设备转速不受电机转速的限制，实现恒转矩输出。且产品采用硬齿面齿轮，调速核心部件传动过程为多齿啮合，齿轮在正常工况下可免修使用，使用寿命长 。 多速传动装置工作原理 通过大功率主电机和小功率调控驱动电机形成双功率流。工作时大功率主电机始终按照工况需要单 方向不停地旋转，利用小功率调控电机的正反转、停机制动等运行状态与主电机传动进行功率和运动的分解或合成。 当调控电机分别处于正转、反转、制动及主电机停止等状态时，可与主电机进行运动的分解与合成交换输出四个特定转速 相互关系是： h + 中 ， 设备最低工作转速； 设备最高工作转速； 中间工作转速； 调控转速。 工作时，主电机始终按工况需要单方向旋转，完全靠改调控电机的正转、反转、制动达到设备调速的目的，可以使混合机转速实现三个转 速。当调控电机被制动时，主电机运转可使筒体转速为中间转速。当设备检修时，主电机不允许运转，可通过调速机上的手柄使主电机停电制动，这时，只允许调控电机转速运转，达到筒体慢速运转的目的。 这种双速调控电机实现的有级调速，可使混合机的筒体实现 r/个工作转速， 0.5 r/个慢速盘车检修速度。当调速电机被制动时，筒体的正常转速为 7.0 r/以前的筒体运行速度一致。当设备检修时，主电机不允许运转，通过星轮调速机上的止动机构使主电机停电制动，这时 调速电机运转，筒体速度为 r/ 3 应用情况 此设备于 2007 年 4 月 16 日安装到 6#烧结机二次混合机，至今设备状况良好。系统自带稀油润滑系统，齿轮润滑良好，接触面未见磨损。系统五个转速可由岗位人员转换开关操作，操作简单，检修时使用盘车转速，提高了检修效率。 2008 年 2 月 10 日 3 月 21 日，分别进行二次混合机转速为 6、 7、 7.5 r/ 调速 工业试验。混合机转速能够实现调速功能，能更好地发挥混合机的制粒功能。当一段时间内烧结矿产量压力小时，可以降低混合机转速来提高混合机 填充率、延长制粒时间，强化混合料制粒，改善烧结矿质量，比如选择 7 r/烧结矿产量压力大，如混合机维持 431 t/h 的料量，甚至 450 t/h 料量时，此时混合机填充率较高，就要求选择较高的混合机转速使混合机填充率控制在 13% 16%，达到较好的制粒效果，比如选择 7、 7.5 r/ 在试验期间，物料结构 保持 稳定 。 6#烧结机生产，物料搭配及冷返矿量固定， 新料 42 45 kg/m，通过加 减 新料来调整大矿槽料位，因此试验具有很好的可比性。 混合料粒度组成 制粒效率 16 2009 年第 32 卷第 5 期 从表 2 可见， 二混后混合料的 混合机转速 7 r/比 6r/大 7.5 r/制粒效率看，混合机转速 7 r/r/高 比 高 混合机转速 6 7 r/，混合机转速提高制粒效率提高，转速为 7.5 r/制粒效率反而降低。这表明应该兼顾混合机弗劳德准数与混合机填充率。当混合机转速为 7 r/，填充率偏低，但混合机转速较快 ， 混合料能被带到一定高度，运动方式以 “滚动 ”状态为主，滚动距离较长 ， 制粒时间较长 ，故有利于提 高混合机的制粒效率。 表 2 二次混合机制粒效 果 转速/(r 二混前混合料水分及粒度 混后混合料水分及粒度 制粒效率/% 水分 /% 粒度组成 /% 分 /% 粒度组成 /% 8 .5 .3 .5 .3 .1 0 0 40 0 20 0 10 0 5 .3 0.5 0.5 结 论 （ 1）二次混合机 实现有级调速运行， 使筒体获得 r/个 工作转速 和 r/个慢速盘 车检修 转速 。 具有 以小调大、双向调速、高效节能、 传动平稳、可靠性 高、 维护操作方便、慢速盘车、设备投资及运行 费用 较 低 等特点。 （ 2） 随着混合机转速提高、混合机制粒效率提高，进一步提高混合机转速混合机制粒效率反而降低。对 6#烧结机二次混合机而言， 在一定上料水平（ 42 1） kg/m 下， 混合机转速为 7 r/混合机制粒效率最 好 。 （ 3） 随着混合机转速提高、垂直烧结速度增加（机速