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    軸承知識

    LDC新型立磨選粉機結構

    2020-10-15
    郝武陽
    (成都建筑材料工業設計研究院有限公司)
    由成都建筑材料工業設計研究院有限公司承建的埃及GOE BENI SUEF6×6000t/d項目是世界水泥工業史上在同時、同地、同步建設的最大規模的水泥項目,也是合同工期最短的海PFEPC水泥工程總承包項目,獲得了行業各方的高度認可和廣泛關注。該項目選用立磨作為煤粉制備、生料制備和水泥粉磨工藝系統的核心設備,共計18臺。煤磨的型號為LM26.3D,生料磨的型號是LM56.4,水泥磨 的型號是LM65.4+4,其中,生料磨和水泥磨的選 粉機均采用了最新的選粉機結構。
    本文對LDC新型選粉機在結構上的創新進行介紹,包括消除渦流的裝置——渦流整流器、集成軸承盒(主軸)結構、巧妙設計的選粉機下軸承冷卻裝置、模塊化設計的轉子葉片和導向葉片。
    1 立磨選粉機的原理
    立磨選粉機(圖1)是一種氣流通過式分離器,經研磨、烘干后的物料從下部隨氣流一起進入到選粉機中,選粉機的導向葉片引導含塵氣體從上旋流動變為切向流動,選粉機轉子以與切向流動相同的方向旋轉。在導向葉片和轉子葉片之間的區域形成了向心作用力與離心作用力疊加的分選場,氣流中的顆粒在這里被分選。在向心作用力、離心作用力及重力的共同作用下,不合格的顆粒被分離并沉積下來,被收集在粗粉料斗中,并返回到研磨料床上進行再次研磨。合格的顆粒隨氣流一起穿過轉子葉片,通過選粉機上部殼體的出風口離開選粉機。
    圖1 LDC選粉機示意圖
    成品物料的細度取決于選粉機導向葉片的調整以及轉子的轉速。在分選時,使導向葉片切向角變小或提高轉子的轉速都會使成品物料變細,而降低轉子的轉速或使導向葉片切向角變大,會導致物料變粗。導向葉片固定在樞軸中并可用手進行調節。轉子轉動的方向取決于通過導向葉片的流動氣流,即轉子轉動的方向和氣流方向是完全一致的。通過粗粉料斗會在磨機內形成粗顆粒有序地循環,一方面它可以將上升的含塵氣體與回流的粗顆粒分隔開來,另一方面它可以將粗顆粒引入到磨盤中間進行重新研磨。
    2 新型立磨選粉機的特點
    萊歇立磨在以前使用結構形式為LSKS (LOESCHE rotary cage classifier)的高效動態選粉機,從2008年開始逐步使用新型結構的高效動態選粉機LDC(LOESCHE Dynamic Classifier)。兩者均 是鼠籠式分離器,LDC是在LSKS結構的基礎上優化升級發展起來的(圖2)。
    圖2 LSKS選粉機冪[ILDC選粉機對比示意圖
    相比于LSKS選粉機,LDC新型選粉機的主要技術特點有:
    (1)創新結構的消除渦流裝置——渦流整流器。
    根據氣體流場分析可知(圖3),LSKS型選粉機內的紊流較大,風速不穩定,粉塵顆粒的速度損失較大,不利于粒料輸送,經過優化后的LDC型選粉機在轉子的頂部上部增加了一個特殊的裝置——渦流整流器(圖4)。渦流整流器有一圈均布的勺形板,勺形板帶有一定的角度,和選粉機轉子的旋轉方向一致,以保證含塵氣體隨著轉子旋轉,減少紊流和壓降,風速不會減少太多,恢復管道中的線性流動。
    圖3 氣體流場仿真示意圖
    圖4 渦流整流器示意圖
    同時,由于渦流整流器固定在選粉機框架結構上面,而且和選粉機殼體相連,除了有整流的效果,也大大增加了選粉機的剛度。
    (2)優化升級的集成軸承盒(主軸)結構。
    以前的LSKS型選粉機的主軸是貫穿轉子的,從圖1可知,主軸的長度很長,主軸和轉子的重量全部由選粉機上殼體承受重量,轉子底部的拉桿起著固定選粉機下軸承和避免轉子晃動的作用,根據實際應用經驗,由于轉子比較重,轉速較快,加之磨機殼體晃動的原因,運行一段時間后,拉桿的受力并不均勻,導致選粉機的晃動越來越大,不但選粉機的下軸承壽命降低,也影響了選粉效果。
    新型的LDC型選粉機的上下軸承是裝配在軸承盒內部的,軸承盒下端焊接在選粉機框架上面,軸承盒的最下端有法蘭和轉子的頂部連接,軸承盒和轉子的載荷全部靠選粉機框架承受,和LSKS型選粉機結構相比,受力更均衡選粉機的穩定性得到了極大的改進。具有避免晃動、降低消除震動的效果 (圖5)。
    圖5 選粉機軸承盒和支撐框架示意圖
    同時,LDC型選粉機的軸承盒內集成了干油管、下軸承溫度傳感器接口,只需要在頂部配干油管接到軸承盒頂部的干油嘴接口。溫度傳感器的安裝也是如此。下軸承以及配套的干油管和溫度傳感器不和熱風有任何的接觸,極大地保障了軸承的壽命。傳統的LSKS型選粉機的痼疾之一就是選粉機的下軸承特別容易壞,由于下軸承位于轉子的下方,下軸承的干油潤滑管和溫度傳感器安裝在拉桿的內部,而拉桿和熱風是直接接觸的,導致干油潤滑管內的干油溫度很高甚至變質,干油管也極易破裂,測溫傳感器也很容易壞,嚴重影響了下軸承的使用壽命。
    (3)巧妙設計的選粉機下軸承冷卻裝置。
    根據LSKS型選粉機運行的經驗,選粉機下軸承的溫度高和經常性損壞是選粉機運行最大的問題。在某國內項目,選粉機下軸承基本上是半年需要更換一次新的,不但增加了運行成本,而且對磨機的使用壽命造成了很大的影響。因為下軸承長期暴露在高溫和高粉塵的氣體之中,而且軸承干油潤滑管也是暴露在高溫含塵氣體之中,所以這個問題在LSKS型選粉機是無法解決的頑疾。
    而LDC型選粉機在擁有了優化升級的軸承盒的基礎上,設計了選粉機下軸承冷卻裝置。由于干油潤滑管和溫度傳感器都集成到了軸承盒內,并不和熱風接觸,選粉機下軸承也固定在選粉機框架內,在選粉機框架處設計了一個鐘型的保護罩,避免和熱風接觸,同時,用耐磨鋼管與磨外的大氣連通,在保護罩的頂部也有開口,當系統風機抽風的時候,磨內形成負壓將磨外的低溫空氣吸入,以起到冷卻下軸承的作用,這個軸承冷卻裝置巧妙之處在于并不需要額外增加動力,在風機轉動的時候將低溫氣體高速地吸入保護罩內,以冷卻選粉機軸承 (圖6)。
    圖6 下軸承冷卻裝置示意圖
    通過磨機運行經驗數據可知,使用LSKS選粉機的下軸承溫度為90~120℃,而使用帶軸承、冷卻裝置的LDC型選粉機的下軸承溫度僅僅為70~85℃。對于軸承的使用壽命有著非常優秀的表現。
    (4)模塊化設計的轉子葉片和導向葉片。
    經過模塊化設計的轉子葉片和導向葉片,在嚴重磨損之后可以快速方便地拆卸和更換標準化的葉片,大大提高了工作效率(圖7)。但需要注意,更換模塊化的葉片之后,需要重新對轉子進行動平衡試驗,以確保選粉機的振動在正常范圍之內。
    圖7選粉機轉子模塊化葉片示意圖
    3 結束語
    埃及GOE BENI SUEF 6×6000 t/d項目已在合 同規定建設工期內順利竣工,現已進入合同履約第二階段,即保產階段。18臺LM立磨的良好性能表 現,強有力地支撐了第二階段的運行保產實施,其 中LDC選粉機對產品的顆粒分布及產品在磨機內循 環量控制起到了關鍵的作用,主要表現在氣流通過 磨機的壓降、風機電耗以及粉磨電耗等先進指標的 實現,這些效果源于LDC選粉機的創新技術:消除 渦流的裝置——渦流整流器、集成軸承盒(主軸) 結構、巧妙設計的選粉機下軸承冷卻裝置、模塊化設計的轉子葉片和導向葉片。
    來源: 《新世紀水泥導報》 2018年06期
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