Korea Ever-Power · Vodič za inženjering aplikacija
Puž i pužni točak za pogone cementnih peći i kugličnih mlinova
Pomoćni pogon peći cementare radi 3 metra od rotirajućeg plašta na površinskoj temperaturi od 300 stepeni Celzijusa, u atmosferi gustoj alkalnoj cementnoj prašini pri pH 12, dok istovremeno apsorbuje periodična udarna opterećenja od 80 tona čeličnih kugli za mljevenje koje se slijevaju unutar mlina za kugle pored. Toplota, prašina i udari - istovremeno i kontinuirano - čine cement fizički najnegostoljubivijim okruženjem za bilo koji par pužnih zupčanika u ovoj seriji od 30 članaka.
Cementare koriste parove pužnih zupčanika za pomoćne (zaporne) pogone peći, pogone kugličnih mlinova, pogone rešetki hladnjaka klinkera i aktuatore ventila vrećastih filtera - primjene koje zahtijevaju izlazni obrtni moment od 500 do 15.000 N·m pri 0,5 do 10 okretaja u minuti u kombinovanom termičkom, abrazivnom i okruženju udarnog opterećenja. Stablo odluka o termalnom upravljanju bavi se dvostrukim izazovom toplote jedinstvenim za cement: vanjsko zračenje toplote iz plašta peći i hladnjaka klinkera (podizanje temperature okoline na 60 do 150 stepeni Celzijusa) plus unutrašnja toplota trenja zbog neefikasnosti zupčanika - što stvara temperature kućišta koje zahtijevaju aktivno hlađenje u većini instalacija. Četiri strategije hlađenja su mapirane u odnosu na temperaturu kućišta: prirodna konvekcija ispod 80 stepeni, hlađenje uz pomoć ventilatora za 80 do 110 stepeni, cirkulacija ulja za 110 do 140 stepeni i hlađenje vodenim plaštom iznad 140 stepeni. Cementna prašina pri pH 12 je i abrazivna (uništava zaptivke) i alkalna (napada standardnu gumu) - što zahtijeva teške labirintne zaptivke pužnih zupčanika s pozitivnim pročišćavanjem zraka i FKM materijalom za zaptivke. Udarno opterećenje kugličnog mlina na frekvenciji od 20 do 40 Hz premašuje normalni izračun faktora eksploatacije i zahtijeva namjenske faktore udarne eksploatacije od 2,0 do 3,0.
Gdje parovi pužnih zupčanika rade u cementarama
Glavni pogoni rotacijske peći i kugličnog mlina koriste otvorene zupčanike s vijencem - prečnik opreme (4 do 6 metara) je prevelik za zatvorene parove zupčanika. Ali svaka cementara ima 15 do 40 pomoćnih pogona gdje su standardni parovi pužnih zupčanika: pogoni rešetki peći koji polako rotiraju peć tokom zagrijavanja i hlađenja (sprečavajući termalni pad), pogoni kugličnog mlina koji pozicioniraju mlin za inspekciju obloge, pogoni rešetki hladnjaka klinkera koji pomiču ploče hladnjaka i aktuatori ventila vrećastih filtera koji ciklično mijenjaju prigušivače u sistemu za sakupljanje prašine.
Ovi pomoćni pužni zupčanici dijele tri karakteristike: malu izlaznu brzinu (0,5 do 10 o/min), visoki obrtni moment (500 do 15.000 N·m) i ekstremne uvjete u cementari (toplota, prašina, udari). Pužni zupčanici se nose sa sva tri - ali samo ako su ispravno specificirani faktor upravljanja toplinom, zaštite od prašine i udarnog opterećenja.
Stablo odluka o termalnom upravljanju — dvostruki izvori toplote zahtijevaju aktivno hlađenje
Pužni zupčanici u cementari suočavaju se s termalnim izazovom koji istovremeno kombinira problem vanjskog zagrijavanja pogona pekarskih peći (Članak A14) s problemom zagrijavanja trenjem pogona pokretnih stepenica kontinuiranog rada (Članak A08). Plašt peći, na površinskoj temperaturi od 250 do 350 stepeni Celzijusa, zrači toplinu na obližnje kućište pomoćnog pogona, podižući temperaturu okoline oko zupčanika na 60 do 150 stepeni Celzijusa. Istovremeno, pužni zupčanik generira toplinu trenja interno zbog neefikasnosti zupčanika (obično 50 do 60 posto ulazne snage postaje toplina). Kućište mora raspršivati oba izvora topline, a visoka temperatura okoline smanjuje toplinski gradijent dostupan za prirodno odvođenje topline.
Prvo toplotna zaštita, a zatim aktivno hlađenje. Prije specificiranja hlađenja ventilatorom ili cirkulacije ulja, procijenite da li štit od toplinskog zračenja između plašta peći i para pužnih zupčanika može smanjiti temperaturu okoline na prirodnu konvekciju (ispod 80 stepeni Celzijusa). Reflektor od poliranog nehrđajućeg čelika košta 100 do 300 američkih dolara i smanjuje opterećenje toplinskim zračenjem za 70 do 90 posto - potencijalno eliminirajući potrebu za hlađenjem ventilatorom (500 do 1.500 američkih dolara) ili cirkulacijom ulja (3.000 do 8.000 američkih dolara). Najisplativija strategija upravljanja toplinom u cementarama je: prvo zaštititi, a zatim odabrati minimalnu metodu hlađenja za temperaturu zaštićenog prostora.
Zaštita od cementne prašine i udarno opterećenje kugličnog mlina
Cementna prašina kao abrazivni zagađivač. Prašina iz cementne peći (CKD) je fini prah veličine čestica od 10 do 100 µm s pH od 11 do 13 (jako alkalno). Ako CKD uđe u kućište pužnog zupčanika, djeluje kao sredstvo za poliranje - abradira površine zuba i troši bronzani točak 3 do 10 puta brže od normalne brzine habanja. Standardne brtve pužnih zupčanika ne mogu isključiti CKD jer fine čestice prodiru u kontakt između usne brtve i osovine putem statičkih razlika u pritisku (termičko disanje). Specifikacija brtve cementnog kvaliteta zahtijeva labirintnu brtvu (beskontaktnu, bez habanja usne) plus pozitivno pročišćavanje zrakom (komprimirani zrak od 0,1 do 0,5 bara koji puše prema van kroz labirint, fizički sprječavajući ulazak prašine). Materijal za brtvljenje FKM je obavezan - standardni nitril i EPDM se razgrađuju u alkalnoj cementnoj atmosferi u roku od 12 do 18 mjeseci.
Udarno opterećenje kugličnog mlina. Kuglični mlinovi sadrže 30 do 100 tona čeličnih kugli za mljevenje (promjera 25 do 90 mm) koje se kaskadno slijevaju unutar rotirajućeg bubnja. Udari kugli proizvode udarna opterećenja frekvencije od 20 do 40 Hz koja se prenose kroz plašt mlina, temelj i susjedne strukture do pogona pužnih zupčanika postavljenih u blizini. Standardni proračuni faktora rada (SF 1,0 do 1,5) ne uzimaju u obzir ovaj preneseni udar. Pužni zupčanici cementare u blizini kugličnih mlinova zahtijevaju faktor rada udara od 2,0 do 3,0 - što znači da par mora biti ocijenjen za 2 do 3 puta veći od izračunatog obrtnog momenta u stacionarnom stanju. Pogon peći s prečkama pri 3.000 N·m u stacionarnom stanju sa SF 2,5 mora biti ocijenjen za 7.500 N·m - što obično zahtijeva veličinu okvira 1 do 2 koraka veću od one koju bi sam obrtni moment u stacionarnom stanju pokazao.
Korejska cementara instalirala je novi pomoćni pogon peći s parom pužnih zupčanika nazivnog obrtnog momenta od 5.000 N·m - što odgovara izračunatom obrtnom momentu od 4.200 N·m sa standardnim faktorom servisa od 1,2. Pogon je bio postavljen 2,5 metra od plašta peći (površinska temperatura 280 stepeni Celzijusa) bez toplotnog štita. Temperatura kućišta izmjerena je na 115 stepeni Celzijusa nakon 4 sata rada s pregradom. Standardno mineralno ulje (namijenjeno za 90 stepeni Celzijusa) počelo je da se razrjeđuje i oksidira. U roku od 6 mjeseci, kiselinski broj ulja premašio je dozvoljenu granicu, bronzani točak pokazao je ubrzano trošenje, a zazor se povećao sa 8 lučnih minuta na 22 lučne minute. Tim za održavanje postrojenja instalirao je toplotni štit od nehrđajućeg čelika (260 USD) smanjujući temperaturu kućišta na 82 stepena Celzijusa, promijenio ulje u sintetički PAG (namijenjeno za 120 stepeni Celzijusa) i dodao komplet za hlađenje ventilatora (480 USD) kao rezervu. Kombinirani trošak termičke intervencije pužnog prijenosnika iznosio je 740 USD plus 3 sata rada na održavanju. Zamjenski par pužnih prijenosnika (potreban jer se originalni točak istrošio preko granice upotrebe) koštao je 2.800 USD plus 8 sati vremena instalacije. Pouka: stablo odlučivanja o termalnom upravljanju treba primijeniti u fazi specifikacije, a ne nakon što prvi par otkaže. Intervencija hlađenja od 740 USD spriječila bi zamjenu od 2.800 USD da je primijenjena od početne instalacije. U cementarama, svaki pomoćni pogon unutar 5 metara od peći ili plašta hladnjaka treba izmjeriti temperaturu kućišta prije nego što se odabere metoda hlađenja pužnim prijenosnikom - nikada ne pretpostavljajte da je standardna prirodna konvekcija adekvatna u blizini opreme s visokim temperaturama.
Specifikacije tri para pužnih zupčanika u cementari
Slučaj 1 — Korejska cementara: pogonska rešetka peći, peć prečnika 5 m, toplotno zaštićena
Korejski proizvođač cementa specificirao je par pužnih zupčanika za pomoćni pogon prečka rotacijske peći promjera 5,0 m × dužine 78 m, koja proizvodi 5.000 tona klinkera dnevno. Pogon prečka rotirao je peć brzinom od 0,1 o/min tokom zagrijavanja, hlađenja i planiranih zaustavljanja kako bi se spriječila termička deformacija plašta peći. Obrtni moment prečka: 4.200 N·m (težina peći × trenje ležaja pri maloj brzini). Koeficijent udara: 1,5 (prečka peći ima minimalan udar - peć se glatko okreće brzinom od 0,1 o/min). Ukupna potrebna nazivna snaga: 6.300 N·m. Korigovana specifikacija (naknadni termički incident): par pužnih zupčanika s jednim pokretanjem, modul 8, međuosno rastojanje 200 mm, omjer 60:1, nazivni moment 8.000 N·m. Materijal: puž od kaljenog legiranog čelika, centrifugalno lijevani točak od fosforne bronze. Hlađenje: toplinski štit od nehrđajućeg čelika plus konvekcija uz pomoć ventilatora. Ulje: sintetičko PAG ISO VG 460. Zaptivke: labirintne plus čišćenje komprimiranim zrakom plus FKM usna. Temperatura kućišta nakon štita i ventilatora: 78 stepeni Celzijusa - unutar raspona maziva za prirodnu konvekciju, ali ventilator osigurava marginu za ljetne vršne temperature okoline. Cijena po paru: 2.800 USD. Toplotni štit i ventilator: 740 USD. Ukupni trošak pogona: 3.540 USD. Vrijednost zaštićene proizvodnje peći: približno 1,2 miliona USD po danu proizvodnje klinkera.
Slučaj 2 — Japanska krečna peć: pogon kugličnog mlina, udarno opterećenje, kritično za prašinu
Japanski proizvođač kreča specificirao je pužni zupčanik za pogon mlina s kuglicama promjera 3,8 m koji melje krečnjak u prah. Pogon za pomicanje okretao je mlin brzinom od 0,5 o/min radi inspekcije obloge i podešavanja punjenja kuglica - povremeni rad, obično 2 do 4 sata mjesečno. Obrtni moment za pomicanje: 2.800 N·m. Međutim, pogon za pomicanje bio je montiran na temelj mlina 1,5 metara od kućišta mlina s kuglicama - primajući kontinuirane udarne vibracije na 25 Hz od kaskadnog punjenja kuglica tokom normalnog rada mlina (iako je sam pogon za pomicanje bio uključen samo tokom zaustavljanja). Koeficijent udarne sile: 2,5 (preneseni udar iz susjednog mlina s kuglicama). Potrebna nazivna vrijednost: 7.000 N·m. Pužni zupčanik: jednokratni, modul 6, međuosno rastojanje 160 mm, omjer 50:1, nazivno 8.500 N·m. Predimenzioniranje je osiguralo marginu apsorpcije udara. Zaštita od prašine bila je ključna - prašina krečnjaka je manje alkalna od cementne prašine (pH 9 do 10), ali je jednako abrazivna. Labirintno zaptivanje sa pročišćavanjem vazduhom. Materijal: puž od kaljenog legiranog čelika, točak od aluminijumske bronze (vrhunska otpornost na udarce u odnosu na fosfornu bronzu pod udarnim opterećenjem). Cijena po paru: 2.200 USD. Pregledajte teški pužni reduktor opcije za primjenu u postrojenjima za preradu cementa, kreča i minerala.
Slučaj 3 — Vijetnamski hladnjak klinkera: pogon rešetke, temperatura okoline 120°C, kontinuirani rad
Vijetnamska cementara je specificirala parove pužnih zupčanika za 6 klipnih pogona rešetki na hladnjaku klinkera. Hladnjak je primao klinker temperature 1.400 stepeni Celzijusa iz izlaza iz peći i hladio ga na 100 stepeni Celzijusa koristeći prisilni unakrsni tok zraka. Rešetka pokreće napredne perforirane čelične ploče brzinom od 3 do 8 hoda u minuti, gurajući sloj klinkera preko hladnjaka. Temperatura okoline na poziciji pogona rešetke: 110 do 130 stepeni Celzijusa (zračeća toplota iz sloja klinkera plus konvektivna toplota iz ispuha rashladnog zraka). Izlazni obrtni moment po pogonu: 1.200 N·m. Neprekidni rad: 8.760 sati godišnje. Par pužnih zupčanika: jednostruki hod, modul 5, međuosno rastojanje 125 mm, omjer 40:1. Hlađenje: cirkulacija ulja s vanjskim izmjenjivačem topline hlađenim zrakom (temperatura kućišta stabilizirana na 95 stepeni Celzijusa cirkulacijom ulja). Ulje: sintetičko PAG ISO VG 460, mijenja se godišnje (praćenje kiselinskog broja kvartalno). Zaptivka: labirint plus pročišćavanje zrakom plus FKM. Materijal: puž od kaljenog legiranog čelika, točak od fosforne bronze. Zaštita od cementne prašine bila je manje kritična kod hladnjaka (prašina klinkera je grublja i manje se prenosi zrakom od sirove cementne prašine), ali je pročišćavanje zrakom zadržano kao standardna praksa. Cijena po paru: 1.400 USD. Sistem cirkulacije ulja po pogonu: 1.800 USD. Ukupno šest pogona: 19.200 USD. Hladnjak je prerađivao približno 5.000 tona klinkera dnevno - cijena para pužnih zupčanika predstavljala je manje od 0,02 posto godišnje vrijednosti klinkera.
Često postavljana pitanja
P: Kako da odredim faktor uticaja na instalaciju cementare?
Izmjerite brzinu vibracija (mm/s RMS) na mjestu montaže pužnog para tokom normalnog rada postrojenja (sva obližnja oprema radi). Uporedite sa standardnom tabelom jačine vibracija (ISO 10816): ispod 1,8 mm/s = SF 1,0 do 1,5 (standardni industrijski); 1,8 do 4,5 mm/s = SF 1,5 do 2,0 (umjereni udar); 4,5 do 11,2 mm/s = SF 2,0 do 2,5 (jaki udar); iznad 11,2 mm/s = SF 2,5 do 3,0 (jaki udar - tipično unutar 3 metra od mlinova s kuglicama u radu). Ako postrojenje još nije izgrađeno, koristite smjernice za primjenu: pregrade peći SF 1,2 do 1,5; rešetka hladnjaka klinkera SF 1,5 do 2,0; blizina mlina s kuglicama SF 2,0 do 3,0; blizina drobilice SF 2,5 do 3,0. Precjenjivanje za jedan korak faktora servisa košta 15 do 25 posto više po paru - podcjenjivanje dovodi do preranog zamora.
P: Može li cementna prašina oštetiti pužni zupčanik čak i sa zatvorenim kućištem?
Standardna zaptivena kućišta (samo zaptivka na usnama, bez lavirinta ili pročišćavanja vazduhom) će na kraju propustiti cementnu prašinu - fine čestice (10 do 50 µm) prodiru kroz usni zaptivke putem termičkog disanja (širenje/skupljanje kućišta uvlači vazduh i prašinu pored zaptivke tokom temperaturnih ciklusa). Vremenski okvir varira: 6 do 18 mjeseci za kućišta samo sa zaptivkom na usnama u područjima sa velikom količinom prašine, 3 do 5 godina za kućišta sa lavirintom bez pročišćavanja vazduhom i 10+ godina za kućišta sa lavirintom i pročišćavanjem vazduhom. Analiza ulja (broj čestica i ispitivanje alkalnosti) prati ulazak prašine - ako alkalnost ulja poraste iznad pH 8 ili broj čestica pređe ISO 20/18/15, zaptivke je potrebno pregledati, a ulje zamijeniti bez obzira na planirani interval.
P: Zašto pužni zupčanici u cementari koriste uljnu kupku umjesto masti?
Tri razloga. Prvo, kontinuirani rad i povišena temperatura proizvode kontinuirano stvaranje topline koju mast ne može raspršiti - ulje cirkulira toplinu do stijenki kućišta radi konvekcije ili do vanjskog hladnjaka. Drugo, ulje se može ispustiti i zamijeniti bez rastavljanja kućišta - što je važno za cementare gdje su rokovi za održavanje kratki, a pristup otežan. Treće, analiza ulja (kiselinski broj, sadržaj vode, broj čestica, alkalnost) pruža neinvazivnu dijagnostiku stanja unutrašnjeg zupčanika i učinkovitosti zaptivanja - informacije koje nisu dostupne kod podmazivanja mašću. Za parove pužnih zupčanika u cementarama s međuosovinskim razmakom većim od 100 mm, uljna kupka je univerzalna; mast se koristi samo na malim aktuatorima (vrećasti filterski ventili, pogoni amortizera) ispod međuosovog razmaka od 80 mm gdje je stvaranje topline zanemarljivo.
P: Koliko često treba mijenjati ulje u pužnom zupčaniku cementare?
Osnovni interval: godišnje za pogone koji rade na temperaturi kućišta ispod 90 stepeni Celzijusa, svakih 6 mjeseci za 90 do 120 stepeni Celzijusa i kvartalno za iznad 120 stepeni Celzijusa. Međutim, analiza ulja treba da nadjača kalendarski raspored: ulje se mijenja kada kiselinski broj pređe 2,0 mgKOH/g, sadržaj vode pređe 0,5 posto ili broj čestica pređe ISO 20/18/15 - bez obzira na proteklo vrijeme. U područjima sa velikom količinom prašine bez pročišćavanja vazduhom, kontaminacija prašinom može zahtijevati izmjenu ulja svaka 3 do 4 mjeseca čak i na niskim temperaturama. Implementacija analize ulja pužnih zupčanika u količini od 50 do 100 USD po uzorku štedi 500 do 2.000 USD po nepotrebnoj izmjeni ulja na velikim parovima pužnih zupčanika - i otkriva kvarove zaptivki prije nego što uzrokuju oštećenje zupčanika.
P: Koji je tipičan vijek trajanja pužnog zupčanika u cementari?
Uz pravilno termičko upravljanje, zaštitu od prašine i održavanje ulja: 8 do 15 godina za pogone kontinuiranog rada (hladnjak klinkera, transporter) i 15 do 20+ godina za pogone povremenog rada (presjekači peći, ubacivanje ulja u mlin - koji rade samo nekoliko stotina sati godišnje). Bez adekvatne zaštite od prašine, abrazivna kontaminacija može uništiti bronzani točak pužnog zupčanika za 2 do 4 godine. Bez adekvatnog termičkog upravljanja, degradacija ulja može uzrokovati ubrzano habanje u roku od 6 do 12 mjeseci. Vijek trajanja je u velikoj mjeri određen zaštitom okoliša (zaptivke, hlađenje, održavanje ulja), a ne mehaničkim svojstvima - ispravno zaštićen par pužnih zupčanika traje 3 do 5 puta duže od nedovoljno zaštićenog para istih mehaničkih specifikacija.
Pužni zupčanici u cementari rade u fizički najnegostoljubivijem okruženju od svih primjena u ovoj seriji - kombinirajući vanjsko zračenje topline (60 do 150 stepeni Celzijusa iz peći i hladnjaka), abrazivnu alkalnu prašinu (prašina iz cementne peći pH 12) i preneseno udarno opterećenje (20 do 40 Hz od udara kugličnog mlina). Stablo odluka o termalnom upravljanju rješava dvostruki izazov topline odabirom minimalne metode hlađenja (prirodna konvekcija, ventilator, cirkulacija ulja ili vodeni omotač) na osnovu izmjerene temperature kućišta nakon primjene toplinske zaštite. Zaštita od cementne prašine putem labirintnog zaptivanja s pozitivnim pročišćavanjem zrakom nije predmet pregovora za bilo koji pogon u prašnjavoj zoni - cijena sistema za pročišćavanje zrakom (200 do 500 USD) sprječava abrazivnu kontaminaciju koja bi uništila pužni zupčanik od 1.500 do 3.000 USD za 2 do 4 godine. Udarno opterećenje kugličnog mlina zahtijeva faktore rada udara od 2,0 do 3,0 - što znači da par mora biti ocijenjen za 2 do 3 puta veći obrtni moment od stacionarnog stanja kako bi preživio prenesene vibracije od udara mlinova za mljevenje.
Za operatere cementara i proizvođače opreme, naš inženjerski odjel mapira instalacijsko termičko i prašnjavo okruženje prema ispravnim specifikacijama za hlađenje, zaptivanje i faktor servisa. Standardni katalog Pužni zupčanici za teške uvjete rada Pokrivamo veličine cementnih profila od 125 do 250 mm međuosnog razmaka s podmazivanjem u uljnoj kupki, labirintnim zaptivkama i opcijama pročišćavanja zrakom. Pošaljite Specifikacija pogona cementare s lokacijom instalacije, blizinom peći/mlina, mjerenjem temperature kućišta i nivoom vibracija.
Specifikacija parova pužnih zupčanika za cementare ili postrojenja za preradu minerala?
Pošaljite lokaciju instalacije, blizinu peći/hladnjaka/mlina, temperaturu kućišta, nivo vibracija, izloženost prašini i da li je pogon kontinuiran ili povremen. Odabrat ćemo metodu hlađenja, zaštitu od prašine, faktor rada i specifikaciju materijala.
Urednik: Cxm
