Материал: Расчет электропривода цементной мельницы

Расчет электропривода цементной мельницы

Эксплуатация и ремонт электрооборудования промышленных предприятий и гражданских зданий

Введение

Техническое развитие цементной промышленности связано с использованием более производительных и усовершенствованных обжиговых и помольных агрегатов, значительно превосходящих по мощности установленное ранее технологическое оборудование, и с лучшими условиями труда при их обслуживании.

Одним из первых этапов при производстве строительных материалов, является процесс дробления. Рассматривая пути повышения эффективности процессов измельчения и снижения их энергоемкости с учетом отечественного и зарубежного опыта, следует обратить серьезное внимание на оснащение дробильного оборудования современными средствами управления. Это можно решить двумя путями с помощью средств локальной автоматики и с помощью средств вычислительной техники. В настоящее время во многих случаях предпочтение следует отдавать микроконтроллерам, так как они постоянно совершенствуются и удешевляются. Да и опыт эксплуатации АСУТП дробления на предприятиях нашей страны и за рубежом подтверждает целесообразность применения этих устройств.

В настоящее время шаровые барабанные мельницы широко используются в горно-обогатительном производстве, для измельчения полезных ископаемых, в производстве цемента, гипса и др.

Барабанные шаровые мельницы оборудованы открытыми зубчатыми передачами, диаметры которых достигают 9 м, модули m зубьев до 28 мм. Подавляющее большинство мельниц имеют косозубые передачи с углом наклона зубьев 5-7⁰.

Благодаря простоте конструкции, высокой надежности и возможности легко регулировать степень измельчения, шаровые барабанные мельницы активно использовались сто лет назад в производстве различных материалов. И хотя патенту на изобретение шаровой барабанной мельницы классической конструкции уже более 180 лет, инженерно-технические решения, реализованные в ней, остаются актуальными и в наше время.

Необходимо совершенствование конструкций шаровой барабанной мельницы для повышения надежности и работоспособности. Эта задача может быть решена на основе исследования причин износа наиболее нагруженных ее элементов, а именно ее привода. Для этого необходимо исследовать особенности его работы в реальных условиях эксплуатации.

У шаровых мельниц с приводным зубчатым венцом на барабане наблюдается интенсивный износ зубьев, что приводит к необходимости их частой замены и большим простоям. Следовательно, исследование характера нагружения открытых зубчатых передач шаровых мельниц, повышение ресурса работы привода и, тем самым, самих шаровых мельниц, является актуальной задачей.

За последние годы на предприятиях цементной промышленности были созданы условия для ускорения технического прогресса и решения многих важных задач совершенствования техники и технологии. При этом следует подчеркнуть, что технический прогресс осуществлялся путем широкого проведения таких мероприятий, как оснащение предприятий современным оборудованием, новыми средствами механизации и автоматизации, внедрение передовой технологии, интенсификация производственных процессов, рациональная организация труда, выпуск продукции, отличающейся наибольшей эффективностью и высоким качеством.

1. Общая часть

.1 Краткая техническая характеристика проектируемого объекта

Цементная мельница, также известна как шаровая мельница, является типом материальной мельницы, которая может измельчать цемент, стеклокерамику, новые строительные материалы, удобрение, огнеупорные материалы, черные металлы, цветные металлы и силикаты.

Мельница относится к типу шаровых, барабанных трубчатых мельниц непрерывного действия с центральной выгрузкой продукта помола, предназначена для сухого и мокрого помола различных рудных и полезных нерудных ископаемых, строительных материалов средней твердости, рисунок 1.

Рисунок 1 - Общий вид шаровой трубной мельницы: 1 Барабан; 2. Редуктор; 3 Электродвигатель; 4. Система централизованной смазки

В цементной промышленности сырье и клинкер измельчают в трубных шаровых мельницах непрерывного действия. Трубными называют шаровые мельницы, у которых длина барабана в 3-6 раз больше их диаметра. Их подразделяют на однокамерные и многокамерные. Материал в трубных мельницах измельчается за сравнительно длительное время, чем обеспечивается его равномерный помол.

На рисунке 2, представлены продольные разрезы двухкамерной трубной шаровой мельницы 3,2 X 15. Их внутреннее пространство разделено специальной решетчатой перегородкой на две камеры, сообщающиеся через отверстия в перегородке. Корпус трубной шаровой мельницы представляет собой полый сварной цилиндр, закрытый днищами (крышками), отлитыми заодно с полыми цапфами, которыми мельница опирается на два подшипника. Через одну из цапф подается сырье или клинкер, а через другую выходит измельченный материал. В ряде конструкций в середине мельницы, рисунок 2 б, смонтировано устройство для промежуточного отбора материала, классификации его в сепараторах и возврата крупной фракции (крупки) на домол.

Рисунок 2 - Проходная мельница: 1. Загрузочная часть; 2. Подшипник; 3. Корпус мельницы; 4. Крышка; 5. Приемная камера; 6.Сито; 7. Установка для подачи воды; 8 и 9. Приводы; 10. Электродвигатель; 11.Перегородка с отверстиями

В первой (по ходу материала) камере для измельчения применяют шары (стальные или из отбеленного чугуна), а во второй - цильпебсы (более мелкие цилиндрики). Материал входит в загрузочную цапфу и проходит первую камеру с шарами, затем он поступает во вторую камеру с цильпебсами и выдается в качестве готового продукта через выходную цапфу. Такой цикл работы называется открытым, а сама мельница называется проходной. При вращении мельницы мелющие тела, прижимаемые центробежной силой инерции к стенкам барабана, поднимаются на некоторую высоту. Под действием силы тяжести, преодолевающей вертикальную составляющую силы инерции, и вызываемой ею силы трения мелющие тела падают на слой материала, дробят его и частично истирают. Цильпебсы продолжают измельчение мелкораздробленного материала истиранием. Внутренняя полость барабана футерована броневыми плитами.

Рисунок 3 - Сепараторная мельница: 1. Загрузочная часть; 2. Корпус (барабан); 3. Кожух периферийного загрузочно-разгрузочного устройства; 4. Разгрузочная часть; 5. Подшипник; 6. Приемная камера; 7. Сито; 8. Установка для подачи воды; 9. Вал привода

При сухом способе применяют сепараторные мельницы, работающие по замкнутому циклу с циркуляционными сепараторами. В этом случае в середине корпуса мельницы рядом с разделительной перегородкой смонтировано специальное устройство для периферийной разгрузки - загрузки. Материал, обработанный в первой камере, направляется в циркуляционный сеператор для отделения достаточно измельченной фракции. Через загрузочную часть периферийного устройства недостаточно измельченная фракция, возвращается во вторую камеру с цильпебсами, где дополнительно измельчается, а затем снова проходит через сепаратор (второй по отношению к упомянутому). Продукт, отсортированный двумя сепараторами, подается на склад.

Загрузочная часть мельницы состоит из воронки с тумбой, трубошнека и днища, футерованного с внутренней стороны бронеплитами из износоустойчивой стали.

Разгрузочная часть состоит из радиально расположенных секторов, соединенных болтами с днищем, диафрагмы, трубошнека, разгрузочного патрубка, футеровки патрубка, приемной камеры, сита и секторов. Секторы перегородки имеют щелевидные отверстия для прохода размолотого материала; одновременно они предотвращают унос мелющих тел из второй камеры. Диафрагма имеет десять перегружающих лопастей, отлитых заодно с разгрузочным конусом. Приемная камера мельницы - сварной конструкции, с уплотнением из войлочной набивки в местах сопряжения с разгрузочным патрубком.

Сито представляет собой цилиндрическую сетку, отштампованную из стального листа толщиной 2 мм. Размер ячейки 5 X 25 мм.

Подшипник состоит из рамы, основания вкладыша с баббитовой заливкой, корпуса вкладыша и крышки. Рама подшипника сварная и при монтаже заделывается в бетонный фундамент мельницы. Основание подшипника и корпус вкладыша сопрягаются по сферическим поверхностям, что обеспечивает самоустанавливание подшипника при работе мельницы.

Вкладыш с баббитовой заливкой имеет водяное охлаждение и выполнен с углом охвата цапфы 120°. Крышка подшипника сварной конструкции. Для снятия статического электричества, возникающего во второй камере мельницы в процессе истирания клинкера, используют воду. Установка для ввода воды состоит из форсунки, системы труб и гибких шлангов, вертлюга, насоса с баком и контрольно-измерительной аппаратуры. Основные детали форсунки выполнены из нержавеющей стали. Контрольно-измерительная аппаратура обеспечивает включение установки при температуре аспирационного воздуха 120 °С и отключение воды при 105 °С. Форсунку во избежание возникновения в ней цементной пробки постоянно продувают сжатым воздухом.

Барабан мельницы - сварной, из листовой стали М16С, внутренняя поверхность его футерована бронеплитами из легированной стали и покрыта звукоизолирующей прокладкой, установленной под футеровкой.

Внутри барабана посредине установлено разгрузочно-загрузочное устройство, представляющее собой систему перегородок, образующих две полости - разгрузочную и загрузочную. Первая полость имеет в стенках барабана разгрузочные окна, вторая - загрузочные окна. Вторая полость оборудована, кроме того, системой направляющих лопаток, загрузочным конусом и транспортирующим устройством. При работе мельницы по открытому циклу разгрузочные окна закрывают специальными крышками.

Кожух, обеспечивающий загрузку и разгрузку материала в середине мельницы, - сварной из листовой стали. В местах интенсивного износа он имеет сменную футеровку. Уплотнение кожуха самоподжимное, войлочное, с автоматической смазкой.

Для крепления плит к барабану применяют болты. Изготовляют бронеплиты из марганцовистой стали Г13Л. Срок их службы от 1 года до 4 лет в зависимости от условий работы мельниц.

.2 Кинематические схемы электроприводов

Кинематические схемы наиболее часто применяемых типов приводов приведены на рисунке 4.

В составе простейшего из них (а) - открытая зубчатая пара, упругая муфта и тихоходный высокомоментный синхронный двигатель. В случае быстроходного двигателя применяют промежуточный редуктор (д). В двухдвигательном варианте используют схемы с устройством выравнивания (б), без промежуточных редукторов и с ними (в), с применением упругих муфт и без них. Находит место и центральный привод с венцовой шестерней на цапфе мельницы (е, ж) с двумя или одним синхронным двигателем соответственно. При необходимости пользуются схемой с несколькими потоками мощности, промежуточными редукторами и устройством выравнивания погрузок. Схема с жестким соединением барабана мельницы и ротора двигателя называется безредукторным приводом (з).

Рисунок 4 - Кинематические схемы приводов барабанных мельниц: 1. Барабан; 2. Венец; 3. Шестерня; 4, 6, 7, 8. Двигатель; 9. Полумуфта

.3 Требования к системе электропривода и обоснование выбранного типа электропривода. Требования к системе автоматики

Для главного привода мельницы установлен синхронный электродвигатель трехфазного тока в защищенном исполнении, для всех вспомогательных механизмов - асинхронные электродвигатели трехфазного тока с короткозамкнутыми роторами в закрытом обдуваемом исполнении.

Мельницы имеют центральный привод, ведущий вал которого присоединен к выходной цапфе. Электродвигатель и редуктор вынесены в отдельное помещение, чтобы свести к минимуму попадание в них пыли.

В центральный привод мельницы, рисунок 5, входят следующие основные узлы: цилиндрический одноступенчатый редуктор, эластичная муфта, вал передачи от редуктора к мельнице с двумя зубчатыми муфтами, электродвигатель и вспомогательный привод, предназначенный для ремонтных целей и состоящий из двух редукторов, обгонной муфты и электродвигателя.

Рисунок 5 - Привод мельницы

Для управления силовым электрооборудованием служат автоматические выключатели и релейно-контакторная аппаратура, поставляемые смонтированными в щиты станций управления. Установленное на агрегате электрооборудование снабжено необходимыми зажимами для заземления. Пусковая аппаратура в конечных положениях фиксируется во избежание самопроизвольного выключения.

Рисунок 6 - Центральный привод с передачей, воспринимающей без повреждения температурные деформации

Агрегат снабжен электрической блокировкой, а также системой управления и автоматики. Благодаря этому пуск агрегата или остановка его обязательно сопровождаются подачей звукового сигнала, а запуск механизмов осуществляется в строгой последовательности от конца рабочего потока до электродвигателя главного привода сепараторной мельницы.

Технологические параметры и производительность мельницы, состояние отдельных механизмов мельницы и ее системы смазки контролируются дистанционно.

Система автоматической смазки мельниц состоит из двух станций жидкой смазки: производительностью 200 л/мин, обслуживающей редуктор, и производительностью 50 л/мин, обслуживающей подшипники мельницы.

При работе мельницы в составе помольного агрегата для периодической подачи к поверхностям трения воздушных сепараторов дозированных порций смазки устанавливают отдельную систему автоматической густой смазки.

Станции жидкой смазки снабжены контрольно-измерительными приборами: реле давления, электроконтактными термометрами, температурными и поплавковыми реле и термометрами сопротивления.

Поплавковое реле контролирует уровень масла на сливе от подшипников мельницы и уровень масла в отстойниках. Реле давления подает сигналы при понижении давления масла в нагнетательных трубопроводах до 1 кгс/см2 и при повышении до 4 кгс/см2.

При помощи медных термометров сопротивления лагометриче-ская “установка контролирует температуру масла в нагнетательных трубопроводах станции и температуру охлаждающей воды при входе в холодильник и при выходе из него. Двумя температурными реле, установленными в отстойниках, температура масла поддерживается в пределах 35 - 45 °С. Электроконтактными термометрами осуществляется дистанционная передача данных о температуре масла в отстойниках.

.4 Выбор рода тока и величины питающих напряжений

Для распределения электрической энергии на современных промышленных предприятиях наибольшее распространение получили четырехпроводные системы трехфазного переменного тока напряжением 380/220 В с глухим заземлением нейтрали. На действующих предприятиях встречаются еще четырехпроводные системы трехфазного переменного тока с глухим заземлением нейтрали напряжением 220/127 В.

На отдельных промышленных объектах находят применение трехпроводные трехфазные системы переменного тока с изолированной нейтралью напряжением 380 и 500 В. В ряде случаев применяется трехфазная система переменного тока напряжением 660 В. На некоторых предприятиях для питания потребителей постоянного тока (электролизные установки и т. д.) имеются источники и сети постоянного тока различных напряжений. В отдельных случаях на промышленных объектах выполняются стационарные двухпроводные сети переменного тока напряжением 42 В для питания переносного освещения и электрифицированного инструмента.

Перечисленные выше напряжения наиболее широко распространены в распределительных цеховых сетях.

Отметим основные положения, которые должны учитываться при выборе напряжения систем электропитания.

Системы трехфазного переменного тока 380/220 В с глухозаземленной нейтралью, могут использоваться для питания стационарно установленных приборов, аппаратов и других средств автоматизации переменного и постоянного тока в помещениях всех категорий опасности в отношении поражения людей электрическим током.