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1、全国水泥立磨技术装备研讨会论文集 立磨设计改进及应用 李 翔 o ， ( 合肥水泥研究设计院，安徽合肥2 3 0 0 5 1 ) 众所周知。水泥工业传统的粉磨设备一球磨机对 能量的利用率极低。普遍的观点认为只有1 一2 ，换 言之，绝大部分的输入能量都转变成了热能和声能而 损失殆尽所以粉磨领域所消耗的能量占到了水泥行 业整体电耗的6 0 。7 0 。在经济高速发展的今天，由 于原燃材料价格居高不下、能源供应日趋紧张、电力 价格逐步攀升导致企业水泥生产成本逐渐加大而与 此形成鲜明对比的是我国水泥行业正逐步向规模 化、集团化方向发展加之广泛存在的中小型水泥企 业，所以水泥销售市场的竞争日益激烈，销
2、售价格却 逐步下滑，如何提高水泥产品的质量、降低水泥的生 产成本，从而在激烈市场竞争中占据优势，已成为水 泥企业面临的严峻局面。 作为水泥企业的决策者不可能控制原燃材料价 格的飚升及能源价格的上涨但是采用先进技术装 备，从而大幅度降低电力消耗或充分利用低谷电、大 幅度降低材料消耗及人工费用、提高全员劳动生产率 却完全取决予企业自身。因此，立磨装备及工艺技术 作为高效节能的粉磨方式不仅在我国的水泥行业得 到越来越广地应用，而且也越来越多地得到钢铁、电 力、化工、冶金、非金属矿行业的认同和采用，这主要 是基于以下几点： 采用了料床粉磨原理作用在物料上的力能被 物料充分吸收，能量利用率高，单位产品的
3、电耗比球 磨机节约3 0 - 4 0 ，完全消除了球磨机内研磨体之 间以及研磨体与衬板相互之间的随机碰撞所产生的 无用功消耗： 根据粉磨对象物理性质的不同可以灵活方 便地控制粉磨力的大小及料床的厚度而不象球磨 机那样对物料的粉磨是基于研磨体对被粉磨物料的 7 8 随机作用： 产品的破碎、烘干、粉磨、分级高度一体化、自 动化地完成，适应较大的入磨物料粒度、较高的人磨 物料水分在我国南方的多雨季节里仍能发挥正常生 产能力： 能最大限度地利用窑尾废气的热能，并共用窑 尾收尘器： 产品在磨内滞留时间短，对产品的质量控制具 有快速的反应时间，这点在高细粉磨领域尤为重要； 研磨部件采用耐磨合金材料，使用寿
4、命长。磨 损率低。特别适用予那些对产品中含铁量必须控制在 微量的行业： 占地面积及空间小，本体可露天布置，大幅度 降低厂房的土建费用； 维护检修方便，缩短停产时间。 1立磨结构及设计改进 无论何种结构型式的立磨。按其各部分功能划 分。由以下五个部分组成。 1 1传动机构 电机加立式行星齿轮减速机的传动方式已成为 立磨装备成熟、标准的传动方式，根据启动方式的不 同电机可选用绕线式或鼠笼式，减速机除驱动磨盘 转动外还负责将盘座的重量、物料的重量以及运行 中所产生的载荷传至立磨的基础。 对于大型立磨装备电机及减速机的安全措施应 引起设计人员和用户的高度重视。电机的工作电流、 电机的轴承及绕组温度、电
5、机轴承润滑的油温油压、 减速机的轴瓦温度及其润滑的油温油压、减速机箱体 的振动均应在中控室集中监测控制。 有的立磨会配有辅助传动但这并不是设计人员 必须考虑的要素设置与否取决于立磨的启动方式是 重载亦或轻载以及磨辊的检修是否可以通过独立的 加压机构翻出磨腔。 1 2 粉磨机构 物料粉磨作业的关键性部件由磨盘及磨辊组 成。为了保护盘座及辊芯、降低部件的磨损，磨盘上敷 设有分辨的合金衬板、磨辊上安装有整体辊套或分辨 的合金辊皮。 磨盘衬板及磨辊的辊套( 皮) 的设计应符合使用寿 命长、磨损均匀、粉磨效率高及易于更换的原则。 磨盘衬板基本上有平衬板和带粉磨辊道的凹衬 板二种结构型式。这取决于对应的磨
6、辊的形状。 磨辊的辊套( 皮) 基本上有轮胎( 鼓) 形、柱形、锥形 三种结构型式。锥形辊套( 皮) 初期粉磨效率较高，但 锥角部位易产生磨损造成整体磨损不均匀所以后 期的粉磨效率会有较大的降低，而轮胎( 鼓) 形和柱形 的辊套( 皮) 由于结构对称，在单边产生一定量的磨损 后，可以换面使用，反复地换面可保证磨辊外形磨损 均匀，因此可以一直维持较高的粉磨效率，直至辊套 报废为止。 磨盘衬板及磨辊的辊套( 皮) 在生产一定的时间后 会产生磨损。需要检修维护或需要更换。磨盘衬板的 更换相对来说较简单，只需拆除压环。以撬棍松动各 衬板即可更换而磨辊的检修维护相对不来说工作量 要大上一些。不同结构的立
7、磨装备。其磨辊的检修有 不同的操作方法，基本上可规纳为以下三种： ( 1 ) 整体移开法 这种方法要求必须整体吊开立磨顶部的分离 器及立磨的中壳体，再吊出磨辊进行维护作业，需 要耗费较多的人力、物力及时间作业强度及工作 量相当大。 f 2 1 中心架旋转法 这种方法要求在磨盘上放置中心支架将磨辊 压力框架支起后吊于中心支架上。再利用立磨的辅 助传动装置慢转磨盘将某一个磨辊副慢转至检修 门处，联接磨外设有的升摆装置，拆除该磨辊和压力 框架的联接。再由液压系统通过升摆装置将该磨辊 水平旋转1 8 0 0 从而旋出磨腔。由起吊设备整体起吊 磨辊，维护完毕后复原该磨辊，再进行下一个磨辊的 维护作业。
8、采用这种检修方法的立磨有三只磨辊一次只能 维护一只磨辊，因此比较费时费力，工序也比较复杂。 但相对于整体移开法，应该说已有了一定的进步。 ( 3 1 液压翻转法 这种方法设有专门的检修油缸只需拆除简体上 的检修门，退出动臂和摇臂之间的联接销钉。即可在 液压的作用下，将磨辊垂直翻转9 0 0 从而翻出磨腔无 论是两辊磨、三辊磨或是四辊磨，磨辊的翻出可单独 操作也可同时操作，目前来说，这是磨辊维护作业中 最便捷、最快速、最实用的方法。 辊套及衬板材质一般采用高铬铸铁合金或镍硬 合金，铸件的硬度应该达到一定的要求但过高硬 度的辊套及衬板难以进行车削加工而且在使用中容 易产生崩溃，所以控制好铸造的工艺
9、制度确保硬度 及韧性的合理匹配是非常重要的。铸件还应进行内部 探伤，铸造缺陷或内部裂纹都有可能影响其使用寿 命，仅从铸件表面是否平整或光滑来判断其质量的优 全国水泥立磨技术装备研讨会论文集 劣是不全面的。 辊套的维护基本上有整体更换和堆焊两种方 法。整体更换的辊套其材质一般为高铬铸铁。由于其 特殊的脆性。一般不宜采用堆焊方法。如果温度控制 不好。可能会造成辊套的崩裂，所以在辊套磨损到一 定量以后。就必须整体报废。堆焊的好处在于辊套的 基材不用报废，而只需在磨损的表面上直接堆焊。示 物料磨蚀性的不同一般每隔2 。3 个月需要堆焊一 次，对立磨的运转率有一定的影响。堆焊时必须严格 控制适宜的温度。
10、否则堆焊层容易产生裂纹和剥落。 而且焊接的人工及材料成本也很高。堆焊作业一般 采用自动焊机较好。 通常情况下。辊套及衬板应同时更换，才能保证 其发挥较高的粉磨效率。 磨辊轴承的润滑基本上有浸油润滑和强制循环 润滑两种结构型式浸油润滑结构简单省去了专门 的润滑装置，但更换润滑介质不甚方便而强制循环 润滑可及时带出磨辊腔内的热量无论采用何种润滑 方式，磨辊腔内应设计有测温元件。并将信号送至中 控室进行监控。 磨辊的密封是为了防止磨腔内的高浓度粉尘进 入磨辊腔内，保护磨辊轴承的免遭损伤。磨辊密封基 本上有机械密封和风压密封两种结构型式。 机械密封作为常规的密封结构因其维护量低、 使用安全可靠而在机械
11、行业得到广泛的应用。早期 的磨辊机械密封，其密封位置处于磨腔内无法绝对 杜绝粉尘的进入因此在设计时应将其密封位置从 工况恶劣的磨腔内移至处于大气环境中的磨腔外 这种设计理念可绝对保证磨辊腔内不会进入粉尘 这种密封方式已在某种型号的立磨上普遍采用并已 为实践所检验。 风压密封则必须采用各自独立的密封风机向 磨辊腔内鼓入高压风以造成磨辊腔内里正压状态， 从而达到阻止粉尘进入的目的但由于磨腔内的工 况十分复杂，悬浮状态的粉尘的浓度很高、在立磨生 产不正常时磨腔内会出现正压现象、在立磨刚投料 运行或停机状态下由于磨腔内和磨辊腔内的温度场 不均匀都有可能在磨辊腔内产生微负压状态再加 上工艺管理措施若有不
12、当风压密封不能绝对杜绝 粉尘的进入，另外，由于增加了密封风机。也就增加 了设备故障点密封风机及具有动静接合点的风管 若出现任何一个小小的故障就必须停机处理否则 就会造成磨辊腔内进入粉尘。有可能引发磨辊轴承 的损伤。 1 3 选粉机构 物料分级的关键性部件，目前主要有静态、动态、 动静态组合及高效多转子四种结构型式的分离器。粉 磨细度要求不高的物料时静态分离器就可以满足要 求，在水泥行业原料、原煤或熟料的粉磨工艺中。以动 态或动静态组合式的分离器应用较多而在非金属矿 的高细粉磨领域，则必须应用高效多转子分离器( 分 级机) ，以控制出料细度达8 0 0 12 5 0 目。 分离器转子的转速，一般
13、采用变频器控制，普通 电机变频驱动时。在低转速情况下温升较快热量不 易散发，所以分离器电机应选用变频电机。 1 4 加压及润滑机构 加压机构由油缸、动臂摇臂或压力框架、蓄能器、 液压管道以及液压站组成。润滑机构由润滑油站及润 滑油管组成。值得注意的是，在安装之前，液压管道及 润滑油管必须进行严格的酸洗以除尽管道内壁的铁 锈，残余锈渣进入液压回路极易造成油缸密封件损坏 及各类液压阀动作失灵。蓄能器的容积必须与液压系 统的流量、压力相匹配，容积不够，不能很好地吸收液 压回路中油压的波动。蓄能器内的氮气压力也必须维 持在合适的范围，否则不能起到良好地蓄能作用。液 压站应该具有良好的保压功能。 液压管
14、道与油缸的联接一般采用高压软管在满 足油缸摆动幅度的前提下。软管长度应尽可能地短 而直径要相应地加大细长的软管必定产生剧烈地摆 动，严重缩短其寿命，尽管固定后情况有所改善，但那 也是不得已而为之，设备设计应该考虑并解决这一并 不难以解决的问题而不能安于现状。 润滑及液压系统的所有参数应送至中控室进行 集中监测控制。 1 5 壳体及机架 壳体内易磨损部位应设有耐磨的易于更换的保 塑盐鱼堑窒鱼 护衬板，机架则必须有足够的刚度和强度，能承受简 体的重量及运行过程中所产生的动载荷。 随着立磨装备向大型化方向的发展，越来越多 的立磨主机采用了露天布置考虑到防雨防尘的特 别要求电机的防护等级均提高到I P
15、 4 4 以上，可是有 一点设备设计人员却忽视了那就是立磨机架的“防 护等级”是多少呢? 就这一点来说，似乎国外的立磨 设备做得比较好磨机壳体和机架上基本上不存在 积水的可能而有些国产的立磨，在设备设计上考虑 得就有欠缺雨水会积聚在机架的框架结构内不能 自由? - I 出。 对于煤磨来说考虑到煤粉的易燃易爆特性，必 须在壳体的适当位置设计2 3 只防爆阀门。 2 立磨的选型 作为业主来说经过经济和技术多方面的的比较 以及到业已使用立磨设备的厂家考察后，一旦决定采 用立磨设备，首先要碰到的问题就是，该选用哪种型 号哪种规格的立磨? 一般来说业主要综合考虑以下几种要素： 2 1 物料的易磨性和磨蚀
16、性 物料易磨性是判断物料是否容易粉磨的重要指 标，测定物料易磨性有多种方法。包括美国的哈德哥 罗夫( H r a d g r o v e ) 法、美国的邦德( B o n d ) 功指数法、前苏 联的相对易磨性法、前苏联的米塔格( M i t t a g ) 法、德国 的蔡赛( Z e i s e l ) 法它们都是以粉磨物料获得一定的成 品量或达到一定的成品量所产生的扭矩来计算或判 断物料的可磨性但相对于拟用立磨粉磨的物料来 说，主要有以下三种方法测定： f 1 ) 邦德( B o n d ) 功指数法 邦德功指数法是国际通行的测定物料易磨性 能的重要方法我国颁布的功指数国家标准与此类 似。该方法采用咖3 0 5 x 3 0 5 标准试验磨经过一系列 的粉磨操作过程以磨机每转所产生的细粉量G b p 来计算物料所消耗的功肜i ( W o r kI n d e x ，k 矾，t ) ，尽 管实验过程相当繁杂
