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现代磨机的技术特征及老式磨机节能增产技术改造
现代磨机的技术特征及老式磨机节能增产技术改造
作者:杨清河   河北秦皇岛   13930391855
一、现代球磨机的几种主要技术特征
球磨机是建材、冶金、矿山、电力、化工等行业细粉磨作业的一项重要设备。建国初期,我国引进了国外几家的先进技术,经过消化吸收并逐步改进后,球磨机广泛应用于各行业中。至20世纪90年代,球磨机技术经过多次革新改进,但是其主要结构和性能并没有多大变化。90年代初,随着国际球磨技术的发展和国内工程技术人员的积极努力,老式磨机开始向着专业化、合理化、高细型、高产型、节能型等综合技术相结合的方向发展。将这些先进技术溶为一体的磨机,可以称之为现代磨机。笔者在多年设计研究工作的基础上,就现代磨机的几项技术特征,谈谈一些观点和看法,供参考。
1. 老式磨机的功率配置
磨机的功率配置是按照预计要达到的台时产量,选择磨机的筒体直径,计算所需研磨体的装载量,根椐充填率来确定筒体的长度,通过计算得出所需功率。实用功率与电动机的功率等级不相匹配,因此,根据实用功率,选择功率略大些的电机,再按照电机功率反算出研磨体装载量和筒体长度。老式磨机中有一部分规格的磨机筒体长度不是整数,原因就在于此。磨机是重载带负荷起动设备,起动阶段耗用功率是正常生产所需功率的5倍左右,因此老式磨机普遍存在着配置功率比正常工作所需功率较大的现象。这就造成了电动机不能接近满负荷工作、工作效率差、功率因数低的现象,供电和用户双方在经济上都会受到损失。
2. 采用动静压轴承能够解决起动电耗的降低
在研究解决这个问题时,国外工程技术人员发现,起动电流过大的原因中,磨机滑动轴承是一主要原因。磨机起动时,主滑动轴承产生的阻力矩较大,占起动电流的40%。在一些磨机设计中采用了动静压轴承,减小了起动电流40%和正常的工作电流,但是又出现新的问题,因为这种轴是靠高压油将中空轴浮起以减小摩擦系数,这需要近百公斤/平方厘米的油压和一定的油量才能实现,而这种常期在高压下运行的液压件及管路很难使用较长时间。后来改成了高压起动、低压运行的方案。大直径磨机目前仍在使用这种技术。这种技术的缺点在于:(1)中空轴及主轴承的加工精度要求高、难度大;(2)不能去掉巴氏合金轴承;(3)磨机经过长期使用,或经几次拆装之后,精度就难以保证;(4)需要较大的液压站来支持运行;(5)需增加一套可靠的供油装置并消耗一定的电能;(6)使用操作与维护中换件特别频繁。
3. 采用滚动轴承后实现了起动电耗和正常工作电耗的同步降低
进入上世纪90年代以后,很多工程技术人员都设想利用滚动轴承代替滑动轴承,只是担心承载能力是否够用,使用年限是否能够延长,国内能否生产这种大直径的轴承,使用成本能否接受,多长时间能收回投资等。笔者针对这些问题,凭着自己的感觉认为这个设想一定能够成功,因为大直径的轴承已在其它行业中得到应用。要取得这项技术的成功,需要认真进行调研,提出有理论依据的设计方案,还要有持之以恒的决心及行动。我们于1989年开始调研,走访了全国几大轴承制造厂,同轴承设计方面的专家研究探讨大直径轴承的承载能力等问题。专家们认为,讲由于磨机的中空轴较粗,因此轴承的宽度和厚度都相应的较大,也是为了满足生产制造时的工艺要求,为此这种轴承的承载能力是磨机动负荷十几倍,使用年限应在15年以上,不会有问题。得到这个结论之后我们增强了信心,开始研制开发滚动轴承磨机。1992年生产出第一台使用滚动轴承的JMQS1530节能型球磨机,从那时开始,到现在已经进行了四次革新改进。
改用滚动轴承的目的,在于减小主轴承回转摩擦阻力矩,达到减小电动机使用功率、节约电能的目的。其计算方法不很难,算出每个轴承的实重力载荷后,将轴承的摩擦系数和轴承的线速度,代入经验公式就能求得用于主轴承克服阻力矩所需的电机功率(详细计算方法,请参阅Φ3×11m水泥磨机主轴承改造可行性报告)。从计算中可以看出,使用滑动轴承时,电动机用于克服轴承的阻力所耗用的功率占总功率的10%以上,而采用滚动轴承之后所耗用功率仅占总功率的0.6%左右,由此可以得出,不管何种磨机采用滚动轴承之后都可降低工作电流10%左右,起动电流也是同样。由于起动时中空轴的线速度从0开始以加速度的运行规律提高转数,因此摩擦阻力也随之逐步增加。改为滚动轴承之后,只用原起动电流的60%,且在较短的时间内就完成起动。这样就彻底解决了原磨机大马拉小车的多余配置。
最初的设计的方案。考虑到磨机中空轴的直径过大,不使用圈流粉磨工艺时,中空轴的直径可以缩小,也能减小滚动轴承的采购费用。尽管这样会使国家标准轴承造价依然很贵,但我们为推广这个技术,最先生产的3种规格的磨机让利30万元。使用后,节电、节油效果都达到了设计指标。
第二次革新方案。调心滚动轴承对磨机筒体的热胀冷缩时的自由运动要靠轴承外套轴承盒之间的滑动变位来解决,如采用圆柱滚子轴承又不能很好地调心。改革的方案是在轴承座的下部加工滚针组件,筒体伸缩时,轴承带动轴承盒在滚针底脚板上作轴向移动,解决了这一问题。根椐设计轴承能使用15年以上的理论,新设计出一种适应磨机的非标准、单列调心滚子轴承,使用寿命在8年以上,
第三次革新方案。针对较多的水泥企业对磨机主轴承改造时间需要停产的时间过长,如中空轴从拆卸到加工再加返程时间需3~5天,用户较难承受的问题,我们又采取在原中空轴上加设两层精密调整套的办法,虽然轴承有所加大,但缩短了更换时间。此外,还可以采取与我公司的中空轴进行对换的办法,也能大大缩短安装时间。
第四次革新方案。购买轴承的费用虽然有所降低,但一些用户还是认为一次性投入较多。再者,滚动体的使用年限不等,如果有一个部件损坏,整套轴承都需更换。针对这两个问题我们进行了第三次改造。球磨机是一种重载、水平转动的一种机械设备,滚动轴承的外套圈主要承受向下的重力和较小的侧向力及较小的轴向力,因此,轴承外套圈的上半圆只起辅助作用,不起主导作用。为了降低轴承的制造成本,笔者设计了一种新的磨机专用轴承,已获得国家专利授权,此轴承仅由下部外套圈、滚动体、保持架和内套圈组成,减少了制造成本。整套使用寿命在8年以上,到8年以后,每个部件磨损后都可单独更换,不必更换整盘轴承,这也相应地提高了使用年限,而且有问题用户可自己维护,不用请专业人员。轴承座由上下实体座改为下为实体座,上为防护盖,便于注油观察和检修。价格大幅度下降,过去改造一台Φ3×11m磨机需53万元,现在40万元即可。不仅当年能收回投资,还可获利。
4. 新式磨机的筒体有所加长,增加了研磨体装载量
由于正常的工作电耗有所节省,用于起动时留用的多余功率也得到解决,在用户不需要增加台时产量的情况下,可以降低配套电机功率,如Φ2.2×7m磨机可配套350kW的电机。原来很多使用的Φ2.4×8 m的磨机配套电机都觉得电机功率不足,改用滚动轴承之后,问题都解决了。新型磨机考虑到要对粉磨细度有利,将筒的长度增加了一米左右,研磨体的装载量也增加了20%~30%。产量提高之后,粉磨物料的台时电耗也降低了15%~20%。
5. 采用滚动轴承与电机补偿装置应同时使用
1995年以前各水泥企业不使用滚动轴承及电源补偿装置,是因为那时磨机的台时产量低,研磨体的装载量在规定的范围内,电流不变,事故不多,加之当时的电价很低,电费在成本中占的比例很少,人们的节能意识比较淡薄。而现在不同,各企业在实施新标准之后,要保持原产量或者进一步提高产量、降低能耗,不改变原磨机的状况是不行的。也有的企业不进行技术改造,只知多装研磨体,产量虽然提高了,但是电动机超出了额定电流,每年都要对电机进行修理,对电器及线路、齿轮及传动的损坏部分进行更新,造成停产时间长、维修费用高,这是造成运转效率低,生产成本高的主要原因。因此,磨机主轴承改用滚动轴承是迫在眉睫的问题。这一现代新技术改变了电机的工作状态,大大提高了电机的工作能力,可节电10%以上,达到了提高产量、降低能耗的要求。
6. 改进磨机内研磨机理,提高研磨效率
磨机筒体内的各部分结构大多根据是早期设计原理制作的,比较落后。目前在国外和国内部分研究制造部门已经在这方面有了新的发展,如高细磨、湿法磨、多仓磨及多种形式的磨内改造技术,都是围绕着提高磨机内部的研磨效率而发展出来的。先进的技术是对磨内的磨损件进行全面改进,结构形状上都有了较大的改变,能够提高产量8%~15%。磨内改造大多都配合以多装研磨体,产量会提高25%左右,自然,电机的工作电流也会相应提高,那么对主轴承进行改造的意义就更更为重大。
7. 经常性地调整研磨体级配,使磨机经常处于最佳粉磨状态
现在各水泥企业对研磨体级配的重要性都有较清楚的认识,但在操作方法上仍有些困难。在根据本企业实际情况总结出经验级配,或请同行或专家给出级配方案后,要认真检斤、配球,逐月清仓。每次清仓时都要测量研磨体的充填率数值,测量料与球的商差,磨机长度内每相隔一米做一个筛分取样,分析粉磨粒度等级,根据粉磨物料的粒度分布情况,研究改进球段的级配方案。每个水泥企业的磨机所粉磨的物料的化学成分及易磨性都不一样,只有经过多次的总结研究,才能得出自己企业的级配方案。好的级配和较差的级配对产量和比表面积会有6%左右的影响。日积月累,这些统计数字也是非常有用的,尤其是领导和操作者都不能懒惰,不能怕麻烦,才能收到好的效果。具体的级配方案请参阅其它章节。
8. 针对磨机使用场地,确定是否应该提高磨机转数
有些水泥企业摆放磨机的位置在长度、高度受限时,采取提高磨机转速的措施,这对充分利用电机功率、提高粉磨效率是非常必要的。本文中有关章节论述了提高转数的理论依据,尤其是对老式磨机的改造是非常适用的。对于新建的水泥厂,可不采取提高转数的方案,因为可以实施筒体加长和加粗的方案。
采用新的技术方案是现代磨机的标志,它与老式磨机相比,在耗能、产量、操作、维护等方面都有很大的优越性。购买一台现代磨机,在三年中的节能增产所取得的经济效益可收回全部投资。也可避免购一台老式磨机在其后的几年中又要改造而发生的二次费用。时代在前进,设备在革新,以新代旧是发展的必然趋势,早知早想早改早见效。上面是一些个人的看法,供同行及用户参考,有不足之处请提出批评指正。

二、老式磨机节能增产高效技术改造
由国家建材局科技开发中心扶持开发的节能型球磨机已通过辽宁省科委技术鉴定,获得省科技成果证书,并于1996年获得国家专利授权。节能型球磨机在节电、节油、增加产量、改善环境卫生方面取得良好效果,改造一台旧式球磨机所取得的效益当年就能收回改造费用,以后逐年都能收回可观效益。具体做法如下:
1. 任何型号旧式球磨机都可以进行改造,改造费用是原球磨机造价的四分之一,利用当年节电﹑节油﹑节水﹑增产所获得的经济效益当年8个月内收回改造成本。
2. 改造方法:在传动方式、磨机基础尺寸、磨机中心高度都不变的前提下进行改造。将原磨机中空轴拆下,再加工后配套滚动轴承和轴承座,或原磨机中空轴不用拆下,而配用精密调整外套后装配滚动轴承和轴承座。用户提前45天订货,停机安装时间:前一种方法,5天内完成安装;后一种方法,3天内完成。原配套电机可不变,用户自己可配套功率因数调整装置。
3. 改造后电机电流下降10%~20%。改造后的磨机生产每吨水泥耗电量下降5~6度(kW·h)。
4. 改滑动轴承为滚动轴承,不但承载能力大,使用寿命长,同时较滑动轴承寿命提高3~5倍,滚动轴承使用寿命达8~13年。
5. 采用新型高级优质甘油润滑,减掉稀油站设施,可节油量80%~90%。
6. 由于原磨机电动机的功率限制,筒体内研磨体的充填量根据实际经验往往明显不足。改造后电机的输出功率有很大的富余,完全可以增加15%~20%的研磨体装入量,改进球磨机前后仓容积,改善衬板和出料篦板结构形状,可提高产品细度,并提高产量15%~20%,取得既节省电耗,又能提高产量的双重效益。
7. 减少因滑动轴承温升过高的停机和因主轴承烧瓦引起停产的现象。由于电动机的输出功率减小,所有配电设施、减速机、大小齿轮的使用寿命都会延长。
8. 对原磨机因回转体同心度不好经常出现烧瓦、停产换瓦的现象,主轴承改造后所采用的滚动轴承有自动调心功能,同心度偏差在允许的范围内,能够保证正常运转。这是经过很多使用单位实践证明的,完全可以达到良好运行条件。
9. 有些水泥厂增加了研磨介质的充填量,产量也有所提高,但是电动机功率明显不足,且经常出现烧损电机、电器、电路等现象。这是因为电动机的储备容量安全系数只是供设备启动及特殊情况下短时间应用。如果被正常工作所占用,必将导致事故频繁出现。有这种情况的用户只要及时地将球磨机主轴承改为滚动轴承,所出现的问题就会迎刃而解。
10. 没有油渍污染现象,改善现场卫生环境。
改造后的磨机综合经济效益显著,小型球磨机年节省费用几万元,中型球磨机年节省费用数十万元,大型球磨机年节省费用近百万元。有关专家及各主管部门建议普通型球磨机在今后几年内逐步进行技术改造,推广应用节能产品,以得到良好经济效益和社会效益。 
 

三、改进磨内研磨机理  提高台时产量
目前水泥厂用的球磨机,不论是生料磨还是水泥磨,大多数磨内都分两个仓,第一仓为粗磨仓,主要功用是破碎大直径颗粒物料;二仓为细磨仓,主要功用是对由一仓过渡到二仓的被破碎到一定细度的物料进行研磨。随着水泥生产标准的更改及市场对水泥产品质量需求的提高,要求水泥产品强度要高、早强性能要好。与这一要求关系密切的要素就是水泥的细度及颗粒形态。降低水泥产品的细度就要从水泥粉磨工艺及设备入手。对于水泥企业来讲,在不断提高产品质量和性能的基础上,更应注重设备节能降耗、低投入高产出的技术改造。由于球磨机是水泥厂主要能耗设备,更是控制水泥产品质量的重要设备,因此对于球磨机的技术改造,许多专家学者及水泥行业人士一直在不断地探索,寻求最佳节能降耗的技改方案。
1. 第一仓改造方案
老式球磨机的第一仓在内部结构上存在着两大缺点,影响了磨机的台时产量和破碎及研磨效率。
(1)老式球磨机的一仓内的衬板形式大多为阶梯形衬板,这种形式衬板表面为平面,与球之间的接触形式为点接触,其缺点是研磨体与衬板的接触面积小,破碎及研磨能力较差;另外由于其外形及安装形式还存在着许多研磨死角,也影响了其破碎及研磨效率。
(2)老式球磨机的隔仓板上的出料孔过大,常使一些大颗粒的物料也进入细磨仓中,这就加重了细磨仓的工作负荷,使其研磨效率降低,台时产量较低,能耗居高不下。
针对以上两大缺点进行改造,就能更好地发挥磨机的工作性能,提高其破碎效率和运转效率,降低磨机需用功率,尽可能地达到高产出的目的。要想解决这些缺点,就必须对其粉磨原理及内部构造进行必要的分析。球磨机的功用主要就是对物料进行破碎及研磨,形成成品或半成品。对于磨机的粗磨仓(一仓)来讲就是要提高其破碎率。磨机的破碎比的大小与磨机仓内的衬板形式、研磨体的级配有着密切的关系。从磨机的工作机理上看,提高研磨体的冲击力及增大研磨体与衬板之间的接触面积就可提高破碎比。增大研磨体与衬板之间的接触面积的办法就是改进衬板的形式。
1   普通球磨机节能型改造后增产效益对比表

我们凭借着多年球磨机的生产制造经验以及到球磨机用户现场实地对使用情况进行了解和考察,逐渐总结出了一些经验,研制开发了一种新型衬板——双U形衬板。这种衬板的特点是增大了衬板与研磨体之间的接触面积,衬板间的衔接采取了圆滑过渡,消除了研磨死角,因此大大提高了球仓的破碎及研磨效率,为段仓进一步细磨提供了良好的基础。
根据我们对用户使用球磨机情况的了解,隔仓板的构造形式上存在的缺点是导致球磨机台时产量低、耗电量大的最主要原因。许多专家建议将隔仓板上的出料孔缩小,但又存在这样的弊端,当出料孔径减小后,导致物料排料不畅,经常使粗磨仓产生“饱磨”现象而使台时产量降低、电耗增加。为了使粗磨仓过渡到细磨仓中的物料细度降下来,又要保证粗磨仓的工作效率,不影响磨机台时产量,我们对隔仓板的结构形式做了相应的改进。既保证了只有<3mm的细粉才能进入二仓,粗粒料返回到一仓中继续研磨,同时还保证了其排料顺畅,不影响一仓的工作效率,从而达到了提高台时产量、降低电耗的目的。
2. 第二仓改造方案
老式球磨机的细磨仓也存在着许多缺点和弊病。
(1)由于细磨仓中的球或锻的直径较小,其存在运动不充分、不协调等缺点,且研磨体与物料的混合性差。
(2)一仓过渡到二仓的物料中较大颗粒占的比例较大,因此在球或段选择上,采用的直径相对较大,相对之间的间隙较大,对物料的研磨性差。
(3)由于出料篦板的大量排料,使局部物料排空,造成出料端轴向有2米多长段落的物料料面很低,从这一段的截面积上分析,球或锻占的比例较大,物料较少。在这一截面上物料有效充填量也大大减小,有近40%的有效研磨空间被浪费,同时,由于物料相对较少也使球或段的磨损量增加。
为了提高二仓的研磨能力,我们针对以上存在的缺点及弊病对二仓内部结构进行了改造。对于第一种缺点,我们在二仓中设置了搅拌装置来使物料充分混合,提高研磨效率;对于第二种缺点,由于控制了从一仓过渡到二仓中物料的细度,对于二仓中的球或锻的选择应采用小球或小段。这样使其与物料的接触面积更大,更好地发挥研磨性能;对于第三种弊病,我们也做了相应的改进。在出料端设置均匀排料装置,提高这一段空间的物料有效填充率,避免出现因缺料造成球或锻的空磨,提高了研磨效率及磨机有效容积的利用率。同时,还对出料篦板结构进行了改造,保证开流磨系统磨机出料的粒径小于50μm,使二仓中的物料在出料之前能够进行完全研磨,达到所要求的出磨细度。
通过改进磨内研磨机理,对磨机仓内衬板、隔仓板、出料篦板进行改进,可提高球磨机的台时产量达20%以上,达到了控制水泥磨出料粒度、提高水泥成品的比表面积的良好效果。

四、提高磨机工作转速,达到最佳运转效率
近年来,随着水泥企业之间的竞争日益激烈,节能降耗、降低成本、提高磨机产量成了现在水泥厂家渴望达到的目标。怎样才能实现这个目标,许多专家、学者及水泥界人士都在积极地探索和总结,也都提出了很多办法和措施。提高台时产量的方法有许多种,如磨前加细碎、外加选粉机、增加磨内通风、改造筒体衬板形状、改造隔仓筛板、调整研磨体级配、提高磨机转数、增加研磨体装载量等,都能达到提高产量的目的。
提高磨机筒体转速是提高磨机台时产量最有效的办法之一。首先,可从物料粉磨的基本原理进行分析。当球磨机回转时,研磨体由于惯性离心力的作用贴附在磨机筒内壁的衬板面上,与筒体一起回转,并被带到一定的高度。在这样的高度在重力的作用下,以一定的速度,像抛射体一样落下,将筒体内的物料击碎。另外,在球磨机回转过程中,研磨体还产生滑动和滚动,因而研磨体、衬板与物料之间以发生研磨作用使物料磨细。因此说球磨机筒体的回转速度对于粉磨物料的作用影响很大。
磨机的转速也是有一定限制的,当转速达到一定值时,最外层研磨体与筒体一起回转,而不离开筒壁,这时的转速叫做磨机的临界转速。
计算公式为: ,其中D为磨机的有效内径。
为了使磨机进行正常的粉磨工作,球磨机的转速必须小于临界转速,这一转速也叫工作转速。最有利的工作转速应该保证球沿抛物线下落时的高度最大,从而使球在垂直方向获得最大的动能来粉碎物料。工作转速可通过转速公式 计算求得。显然,这是最外层研磨体处于最有利工作条件时的转速,其余各层研磨体并非都处于最有利的工作条件。即使是各层都处于最有利的工作条件,这一结论也都是在设想在研磨体与衬板及研磨体之间没有相对滑动的情况下得出的。实际上这种相对滑动量或多或少都是存在的。
目前,世界各国对最有利的工作转速都进行了大量的研究和实验工作,积累了很多资料,认为从提高生产率的观点出发,增加球磨机的工作转速是有利的。现在磨机生产厂家制作的以及水泥厂使用的球磨机的实际工作转速都普遍偏低,都低于理论上最有利的工作转速。例如,φ2.2×7m球磨机的有效内径D=2.1m,其理论工作转速为22.1转/分,而实际标定转速为21.4转。因此说磨机还没有达到最佳运转效率。应该提高球磨机筒体的转速。磨机筒体转数提高后,必然会导致磨机功率的提高。磨机功率的计算公式为:
 
式中:N0——磨机需用功率,kW;         
V——磨机有效容积,m3;
  Di——磨机有效内径,m;
G——磨机装球量,t;
  n ——磨机转速,r/min。
磨机电动机的功率为N=k1k2N0
式中:N——磨机选用电动机的功率,kW;
k1——与粉磨方式、磨机结构、传动效率等因素有关的系数;
k2——电动机储备系数,可取1.0~1.1。
从磨机功率计算公式中可以看出,筒体转数与磨机功率是成正比的,如转数提高10%,则磨机功率也提高10%。这对于老式球磨机来说是很困难的,因为老式球磨机的主轴承采用的是滑动轴承,摩擦阻力大,磨机在起动时需用功率大、电流高,电动机处于满负荷工作状态。如果提高转速,需用功率增加,原电动机就会超负荷运行,会对其他附属设备会造成不同程度的损坏。如果老式球磨机经过节能改造,将主轴承由滑动轴承改为滚动轴承,因滚动轴承摩擦系数仅为滑动摩擦系数的1/16,摩擦阻力大大降低,可降低电动机输出功率10%以上,利用这部分节省的功率来填补因提速所需增长部分的功率,就可以轻松实现磨机筒体转速提高10%,使球磨机达到最佳运转效率。
磨机的台时产量与筒体转数也成正比,这从磨机台时产量计算公式上就可以看出。
磨机产量计算公式为:  
若筒体转数n提高10%,则台时产量Q也相应提高10%。按此比例计算全年提高的产量是相当可观的。
通过以上理论分析,以及对实际磨机内部运行状态的总结,我们认为只有在对老式球磨机进行节能改造后,提高磨机筒体转速才是解决当前球磨机产量低、能耗大的最可行而合理的技改方案。既不给原电动机增加负荷,又可提高磨机运转效率,提高磨机台时产量,使球磨机发挥最大效能。这就达到了水泥企业所寻求的节能降耗、低投入高产出的目标。

五、老式磨机筒体加长或扩径改造途径
现在很多用户使用的球磨机是老系列规格型号的球磨机,其缺点是筒体有效容积小、装球段少、产量低、配套电动机功率大、耗电量高、生产效率低等诸多问题。随着科学技术的进步,节能型球磨机的研制成功,取代老式球磨机,或在原电动机功率不变的前提下进行改造,一种是将筒体加长,一种是将筒体直径加粗。新球磨机型为φ2.2×7.5m和φ2.4×6.5m球磨机。这一系列的节能型球磨机更具有独特的优点。
1. 改造方案
(1) 利用原设备电动机
通过计算及很多使用现场实践可以表明,节能型球磨机比老型号磨机每小时节省电耗15%左右。为了提高电动机的效率,磨前再配备进相机或其它补偿装置后,电动机的输出功率可降低30%。节能型球磨机生产过程中,每吨介质所需电机功率一般为9~10kW,那么,380kW电动机可以配置36t~38t的介质。
φ2.4×6.5m球磨机的有效容积为26m3,标准配置装球量为35t左右,因此,利用原电动机,能够保证额定的装载量且有一定的富余。
(2)    磨机的基础不变
改造后的φ2.4×6.5m磨机的大齿轮与小齿轮的中心距不变,两个主轴承的中心距和基础高度不变,电动机和减速机的位置及基础不变。
(3) 磨机大小齿轮、中空轴、进料装置和出料装置都可利用,且基准尺寸不变。
(4) 调整减速机减速比,更换减速机大小齿轮。
(5) 只更换磨机筒体。筒体衬板及研磨体用户可自备。
(6) 球磨机扩径(或加长)改造前后技术参数对照情况列于表2。
 
 
 

2. 
节电效果
老式球磨机采用的是滑动轴承,磨机运转过程中与轴瓦之间的摩擦系数为0.04。改用滚动轴承后的摩擦系数是0.0025。根据机械设计原理,磨机回转体在正常工作旋转时需要克服主轴承与中空轴之间产生的阻力矩,老式磨机运转时用于克服阻力矩所需的电机功率为36.5kW,而改用滚动轴承之后所需的电机功率只为1.5kW。
φ2.4×6.5m球磨机每吨水泥电耗比老式球磨机节省电费支出为3kWh×0.5元/kWh=1.5元,台时产量按15t计算,每年可节约电费15t×24h/d×330d×1.5元/t=17.8万元。
3. 增产效益
老式φ2.2×6.5m磨机配套电机功率为380kW/10000V。如需筒体加长或多装球段,提高产量是不可能的。采用节能球磨机后,由于节省了电机输出功率,就有一定的电机富余容量,利用这部分富余容量,增加筒体直径,从而增加研磨体的装载量来达到提高产量的目的,是非常现实和可行的。改造后的球磨机的主轴承采用滚动轴承,仓内衬板采用球沟衬板,前仓缩短,后仓加长,通过合理的球段级配,可达到非常好的效果。磨机研磨介质装载总量由原来的28t增加到36t以上,工作电流在电动机允许的范围内,开流水泥台时产量由7~8t提高到9~10.5t,圈流水泥台时产量由原11~12t提高到15~17t,每年可增产2.9万吨产量,磨机生产规模可达到年生产水泥10万吨的生产水平。
经过我单位进行节能技术改造的用户,如内蒙古宁城县水泥厂,选用的φ2.2×7.5m水泥磨机,配套电机为380kW,装球锻量达到36t,水泥圈流台时产量15t~17t。
4.节省设备投资,当年见效,逐年受益
年产10万吨的水泥生产线,老工艺配套水泥磨机应选用φ2.4×8m磨机,购买设备造价为75万元;用φ2.2×6.5m老式球磨机改造成节能型φ2.4×6.5m,磨机造价为25万元,节省投资50万元以上,还可减少电机增容100千瓦。使用一台节能型球磨机比使用一台老式球磨机,当年可节省费用支出20多万元,当年多盈利80多万元,当年收回设备投资,而且以后每年都可收到节能降耗所带来的效益。
5. 节省润滑油
φ2.2m×6.5m老式磨机采用稀油润滑,由于原轴承座的密封性能不好,每个月都要更换一次稀油,年耗稀油1吨左右,价值5000余元。改用滚子轴承之后,由于磨机转数低、负荷轻、不产生摩擦热源,因此完全可以改用黄甘油,年用量50公斤足够,费用250元,可节省支出4750元左右。
6. 滚动轴承使用寿命长,维修费用低
老式球磨机巴氏合金瓦使用寿命为5~10年,如保养不善,有时每年都会出现烧瓦停产现象,给企业造成损失。选用滚子轴承之后,轴承的使用年限在10年以上。因为该磨机的单套轴承的动负荷在4600kN,而选用的轴承的许用负荷是40000kN,根据滚动轴承寿命的计算公式: 的推算,实际使用寿命应在17年以上。目前我公司自1994年生产节能磨机以来,辽宁电厂φ1.83m×7m磨机已使用6年,宁夏大荣氰胺公司φ1.83m×7m磨机现使用4年以上,北票北铁水泥公司φ2.2m×7m磨机使用3年以上,运转情况良好。根据年末检修查看,预计还能使用10年以上才需更换。
7. 节省生产用冷却水
老式磨机由于轴承摩擦的热源,必须常年配套冷却水装置。改用滚动轴承后,夏天用冷却水,其余时间可以不用冷却水。
8. 使用操作简便,减少维修维护次数,提高设备运转率
老式磨机在运转过程中,要求操作工人不能离开现场,不能缺润滑油,油质不能脏,不能缺少冷却水,瓦不能温升过高。出现温升等情况时都要停机检修,造成停产。使用滚动轴承后,只要每周注黄甘油一次,平时不用操作工人守在现场,不用担心出现老式磨机经常出现的缺油、断水、瓦升温就停产的现象,从而提高了设备的运转率。
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