輥壓機粉磨系統(tǒng)中組合式選粉機的重量估算方法

王燁 ，于愛玲 ，張爽

組合式選粉機是我公司近兩年設(shè)計并推廣的產(chǎn)品，與輥壓機配合使用，可廣泛應(yīng)用于新建或改造的生料磨、水泥磨等粉磨系統(tǒng)中。該機型將高效動態(tài)選粉機與V型靜態(tài)選粉機組合為一體，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，運行時空氣阻力低，可節(jié)省投資。第一臺組合式選粉機TASr-380在祁連山某水泥廠投產(chǎn)，選粉機運行至今深受業(yè)主好評。

相似性設(shè)計是指相似理論在產(chǎn)品系列中的應(yīng)用。相似性設(shè)計對工程實踐具有重要意義，能夠使系列產(chǎn)品具有相同的功能、相同的結(jié)構(gòu)方案、相同的性能指標(biāo)。運用這一設(shè)計方法，各行業(yè)均取得了良好的效果[1-5]。為滿足工程需要，筆者以組合式選粉機TASr-380為基型產(chǎn)品，運用相似性設(shè)計方法設(shè)計出一系列選粉機，并以目前已經(jīng)設(shè)計的產(chǎn)品數(shù)據(jù)為支撐，得出了一種快速、準(zhǔn)確地估算設(shè)備重量的方法，運用此方法可對未設(shè)計的產(chǎn)品進(jìn)行準(zhǔn)確估重、報價。

1 數(shù)據(jù)推導(dǎo)

如圖1所示，組合式選粉機從工作原理上可以分為兩個部分：動態(tài)選粉部分和靜態(tài)選粉部分（又稱V選部分），工作時利用氣流對不同大小顆粒攜帶能力的不同達(dá)到分選的目的[6]。

1.1 動態(tài)部分

圖1 組合式選粉機結(jié)構(gòu)形式

圖2 籠子及上殼體尺寸示意

動態(tài)部分主要由殼體、回轉(zhuǎn)部分（傳動軸+籠子）、驅(qū)動部分組成。驅(qū)動部分約占動態(tài)部分總重量的5%，該部分重量主要由電動機、減速機和底座的重量決定，在進(jìn)行相似設(shè)計時該部分重量不會呈現(xiàn)有規(guī)律的放大或縮小。剩余的部分均為圓柱或圓錐體，在進(jìn)行相似設(shè)計時，重量會呈現(xiàn)出一定的規(guī)律，以上殼體為例說明如下（以下公式中字母下標(biāo)為0的是基型產(chǎn)品尺寸，下標(biāo)為1的是新設(shè)計產(chǎn)品尺寸）：

式中：

Vr——風(fēng)進(jìn)入籠子葉輪內(nèi)的平均速度，m/s

Q——選粉機額定風(fēng)量，m3/h

j——籠子的高徑比（h/d）

對于同一類型的選粉機，Vr是相同的[6]，因此

動態(tài)部分上殼體可以當(dāng)成一個直徑D、高度H的圓筒（其他附件因其重量比較小，可忽略），則其質(zhì)量：

式中：

ρ——每平方米的質(zhì)量，包括鋼板和內(nèi)表面涂料，kg/m2

因D和H均與籠子直徑d成比例關(guān)系[6]，假設(shè)兩臺設(shè)備鋼板厚度以及涂料厚度均相同，即ρ相同，則

結(jié)合式（2）可得

其余殼體亦能推出此關(guān)系，本文不再一一計算。由此可看出，動態(tài)部分95%的重量滿足式（2），可以認(rèn)為動態(tài)部分的整體重量滿足式（5），即動態(tài)部分的重量與風(fēng)量成正比。

1.2 靜態(tài)部分

靜態(tài)部分由殼體（包括內(nèi)表面的涂層及耐磨板）以及內(nèi)部的階梯板組成，運用相似設(shè)計方法，有

式中：

N——階梯板數(shù)量

B——靜態(tài)部分內(nèi)部寬度，mm

圖3 靜態(tài)部分結(jié)構(gòu)及尺寸示意

i——幾何尺寸比例常數(shù)

式中：

Vs——風(fēng)穿過階梯板的速度，m/s

D——階梯板的垂直間距，mm

對于同一類型的靜態(tài)選粉機，Vs和階梯板距離D是不變的，因此：

結(jié)合式（6）可推出：

設(shè)備內(nèi)部階梯板的重量：

式中：

ml——一層階梯板單位長度重量，kg/m

假設(shè)兩臺設(shè)備的ml相同，則：

靜態(tài)部分前后殼體近似當(dāng)成直角三角形，側(cè)壁板看成寬度為B的矩形鋼板：

式中：

Sf——前后鋼板面積，m2

SS——側(cè)面鋼板面積，m2

H——高度，mm

H近似正比于階梯板數(shù)N，結(jié)合式（6），推出H正比于寬度B，假設(shè)H=kB

則殼體部分的總面積為

假設(shè)在相似化設(shè)計中，傾斜角β相同，殼體的厚度相同（即密度相同），則

結(jié)合式（9），可推出

式中，mν為殼體重量；因此靜態(tài)部分階梯板與殼體的重量均與風(fēng)量成正比（式11和式16），即靜態(tài)部分的重量與風(fēng)量成正比，結(jié)合1.1的結(jié)論（式5），可得出組合式選粉機的重量與風(fēng)量成正比。為了進(jìn)一步確定兩者之間的關(guān)系，筆者對目前設(shè)計的選粉機參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計，如表1、2所示。

表1 生料磨系統(tǒng)用組合式選粉機

表2 水泥磨系統(tǒng)用組合式選粉機

因為生料磨選粉機與水泥磨選粉機設(shè)計時取的風(fēng)速不同，所以對兩個系統(tǒng)的選粉機進(jìn)行了分別統(tǒng)計，從表1和表2可以得出如下關(guān)系：

生料磨組合式選粉機重量m=2.61Q

水泥磨組合式選粉機重量m=2.95Q

其中：m單位為t，Q單位為×104m3/h

需要說明的是，因為理論推導(dǎo)時采用了一些近似，所以對于一些比較極端的機型用上述公式計算存在偏差。如較小的機型TASr-55，重量/風(fēng)量等于4.1。因此，在日常使用時建議用相近機型的重量/風(fēng)量比去計算未知機型，如要計算TASr-460的重量，使用TASr-410的數(shù)據(jù)去類推會較準(zhǔn)確。

2 結(jié)語

本文通過理論分析以及統(tǒng)計現(xiàn)有機型數(shù)據(jù)得出，選粉機的整機重量與額定風(fēng)量成線性關(guān)系，并推導(dǎo)出適用于生料粉磨系統(tǒng)和水泥粉磨系統(tǒng)的組合式選粉機的重量計算公式。用該方法可以在項目前期較快、較準(zhǔn)確地估計出未設(shè)計的產(chǎn)品的重量、核算成本、投標(biāo)報價。