СИСТЕМА БЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ ИСТИРАЮЩИХ МЕЛЬНИЦ Российский патент 2012 года по МПК B02C15/14 

Изобретение относится к активно дублированным системам привода для истирающих мельниц, которые состоят из корпуса, вращающейся чаши с бегунной дорожкой, перекатывающихся по ней жерновов, упорного подшипника и привода из электродвигателя и редуктора для приведения в действие бегунной дорожки.

Истирающие мельницы известны более 100 лет и применяются во всем мире в различных конструкциях. Так, например, DE 153958 С от 1902 г. описывает коническую мельницу с вращающейся чашей бегунов, к которой усилием пружин прижимаются восемь роторов.

Современные измельчающие предприятия используют бегуны, которые для достижения высокой размольной производительности имеют большие массу и диаметр: сравни DE 19826324 С, DE 19603655 A или EP 0406644 В. Этот тип истирающих мельниц на практике добился значительного успеха, так как имеет серьезные преимущества в отношении конструкции, техники регулирования, и энергоэффективности.

Главные области применения современных истирающих мельниц - цементная промышленность и работающие на угле электростанции. В цементной промышленности они используются как для получения сырой цементной муки, так и для измельчения клинкера и угля. В сочетании с вращающимися трубчатыми печами и кальцинаторами печные газы из теплообменника и охладителя клинкера могут использоваться для сушки измельчаемого материала пневмотранспорта измельченного материала. На электростанциях истирающие мельницы служат для тонкого измельчения угля и его подачи прямо в котел с помощью воздуха от классификатора, по возможности без использования, промежуточных бункеров.

Понятно, что и современные истирающие мельницы подвержены эксплуатационному износу. Поэтому для технического обслуживания и ремонта мельницы должны останавливаться. Техническое обслуживание и ремонт в зоне измельчения мельницы и на измельчающих инструментах в последние годы оптимизированы настолько, что соответствующие работы могут выполняться в приемлемые временные интервалы.

Большие современные мельницы требуют приводов мощностью до 10 МВт. Понятно, что соответствующие подшипники и приводы, в частности передачи, должны иметь специальную конструкцию. Особенно нагруженными являются зубчатые зацепления, опорные узлы вала, встроенный упорный подшипник и его опора внутри корпуса передачи. При мощности привода до 6 МВт согласно уровню техники применяются планетарные передачи с конической зубчатой парой, которые благодаря своей круглой форме сопрягаются с круглой чашей бегунов; они отводят статические и динамические силы измельчения в фундамент: сравни DE 3507913 А или DE 3712562 С. В качестве упорного подшипника применяются подшипники скольжения с самоустанавливающимися сегментами с гидродинамической или гидростатической системой смазки: сравни DE 3320037 С.

Однако эта сама по себе компактная конструкция имеет значительные недостатки. Как только появляется проблема на одном компоненте, должен демонтироваться весь привод. При этом особенно негативным является то, что зубчатые колеса планетарной передачи невозможно подвергнуть визуальному контролю; это возможно только после демонтажа всего привода. Так как эти приводы являются специальными конструкциями, приобретение запасных частей продолжается соответственно долго, т.е. недели или месяцы, так как создание запасов таких частей из-за их особой конструкции было бы затратно. Это - неудовлетворительно.

Следующий недостаток известной конструкции привода - так называемый привод для регламентных работ, который во время работ по техническому обслуживанию и ремонту вращает чашу бегунов, но функционирует лишь так долго, сколько функционирует сама главная передача.

Само собой разумеется, что не было недостатка в предложениях по возможному устранению этих недостатков. Так, DE 3931116 С демонстрирует приводное устройство для роликовой мельницы с вращающейся вокруг вертикальной оси чашей бегунов, имеющей связанный с ее нижней частью зубчатый венец. Далее, предусмотрены два диагонально расположенных привода, каждый из которых имеет двигатель и редуктор. Каждый редуктор имеет две шестерни, зацепляющиеся с зубчатым венцом чаши.

Из DE 7620223 U известна истирающая мельница, под чашей бегунов которой находится зубчатое кольцо. С зубчатым кольцом зацепляются шестерни четырех гидромоторов, которые закреплены в дне корпуса мельницы.

Несмотря на теоретические преимущества этой концепции многодвигательных приводов на практике они не могут быть реализованы. Причины - более низкий в сравнении с приводами из электродвигателя и редуктора коэффициент полезного действия, а также меньшие эксплуатационная готовность и срок службы гидравлических компонентов. Описанная двухприводная концепция не может быть реализована, так как при работе возникают значительные превышения крутящего момента, которые могут иметь следствием перегрузку редуктора до его разрушения. Кроме того, невозможно поддерживать заданную производительность при отказе одного привода.

В основу настоящего изобретения положена задача предложить систему привода, позволяющую выполнять работы по техническому обслуживанию и ремонту привода без прерывания процесса в целом.

Эта задача решена активно дублированной системой привода, причем обеспечивается постоянная эксплуатационная готовность, по меньшей мере, двух приводов из более чем двух имеющихся и причем, по меньшей мере, два привода обеспечивают требуемую размольную производительность истирающей мельницы.

Первое преимущество системы привода согласно изобретению - повышенная эксплуатационная готовность благодаря возможности продолжать работу мельницы с достаточной производительностью при отказе одного привода.

Второе преимущество - то, что каждый отдельный привод должен развивать только часть мощности привода мельницы. Это значит, что электродвигатели и редукторы могут изготавливаться как серийные компоненты. Впервые имеется возможность экономично держать в запасе приводы или их компоненты, так что возможна их быстрая замена.

Третье преимущество концепции согласно изобретению обусловлено тем, что редукторы меньшей мощности могут быть изготовлены с более высокими передаточными отношениями в сравнении с редукторами большей мощности. Это опять имеет следствием, что в приводе могут использоваться электродвигатели с повышенной частотой вращения, которые имеют значительно меньшие размеры в сравнении с низкооборотными двигателями. Таким образом, возможно дальнейшее снижение размеров и массы.

Четвертое преимущество концепции согласно изобретению следует видеть в том, что малые электродвигатели и малые редукторы имеют меньшие моменты инерции и поэтому более динамичны, чем большие. Регулирование поэтому может быстрее реагировать на требования процесса измельчения.

Пятое преимущество концепции согласно изобретению - устранение так называемого привода для регламентных работ. Его задачи может взять на себя главный привод.

Шестое преимущество концепции согласно изобретению следует видеть в том, что редукторы теперь могут подвергаться визуальному контролю по месту и конструкции без демонтажа.

Предпочтительно зубчатый венец, с которым зацепляются шестерни отдельных приводов, является составной частью чаши бегунов за счет прифланцовывания или приливания. Зубчатое зацепление может быть внутренним или внешним.

В качестве достоинства выявилось далее, что каждый привод оснащается только одной, предпочтительно откидной шестерней. Вредные превышения крутящего момента, которые могут возникать в описанной DE 3931116 С концепции привода, тем самым исключаются.

Предпочтительно питать электродвигатели приводов через преобразователь частоты, с помощью которого регулируются частота вращения и крутящий момент.

Предпочтительно организовать работу преобразователя частоты по принципу "ведущий-ведомый". Благодаря этому обеспечивается синхронная работа всех приводов.

Согласно предпочтительному оформлению системы безопасности в соответствии с изобретением предусмотрены три или больше приводов, причем обращалось внимание на то, чтобы радиальные силы действовали на зубчатый венец как можно более симметрично. При этом пространственные условия могут учитываться по месту. Отключение приводов не должно обуславливаться только работами по техническому обслуживанию и ремонту; напротив, возможно отключение отдельных приводов, если требуется меньшая размольная производительность.

Предпочтительно использовать в качестве электродвигателей стандартные асинхронные двигатели вместо обычных сегодня двигателей с контактными кольцами. Асинхронные двигатели имеют особо простую и надежную конструкцию и при двух полюсах имеют максимальную выходную частоту вращения и, тем самым, при одинаковой мощности - минимальный монтажный объем.

Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения каждый привод смонтирован на направляющей. Таким образом, привод может особенно просто активироваться и дезактивироваться.

Двигатели приводов могут располагаться горизонтально или вертикально. При вертикальном расположении двигателя в редукторе отсутствует коническая зубчатая передача.

Пример изобретения в форме двух вариантов выполнения разъясняется ниже с помощью чертежей. Чисто схематично показаны:

фиг.1 - первый вариант выполнения истирающей мельницы в разрезе;

фиг.2 - вид сверху истирающей мельницы по фиг.1;

фиг.3 - второй вариант выполнения истирающей мельницы, вид сверху.

Фиг.1 в разрезе и фиг.2 на виде сверху чисто схематично показывают первую истирающую мельницу. Виден корпус 1, в котором на упорном подшипнике 4 установлена с возможностью вращения чаша 7 бегунов с бегунной дорожкой 2. По бегунной дорожке 2 перекатываются жернова 3, усилие прижатия которых создается с помощью тяг 6 с гидравлическим натяжным цилиндром.

С чашей 7 бегунов механически связан зубчатый венец 5. Соединение может выполняться винтами или сваркой. Возможно также выполнить зубчатый венец 5 непосредственно на чаше 7 бегунов.

Вокруг корпуса 1 мельницы распределены приводы, состоящие из электродвигателя 10 и редуктора 11. Редукторы 11 - конические зубчатые редукторы, ведомые шестерни 12 которых, выполненные как самоустанавливающиеся, зацепляются с зубчатым венцом 5.

Фиг.2 показывает на виде сверху распределенные вокруг корпуса 1 мельницы шесть приводов, состоящих из электродвигателя 10 и конического зубчатого редуктора 11. Электродвигатели установлены с горизонтальным расположением оси.

Фиг.3 показывает альтернативный вариант выполнения. Здесь приводные электродвигатели смонтированы вертикально, так что необходимая для обычных редукторов коническая зубчатая ступень отсутствует. Редуктор 11' - чисто цилиндрический зубчатый редуктор. Электродвигатель 10 (речь идет преимущественно о стандартном асинхронном двигателе с предвключенным преобразователем частоты) в предпочтительном варианте выполнения расположен в приямке.

При отказе одного привода остальные приводы продолжают работать беспрепятственно и обеспечивают требуемую размольную производительность. Дефектный привод, если он смонтирован на направляющей 13, может вытягиваться без прерывания процесса измельчения. Если привод установлен жестко, в любом случае достаточно лишь кратковременного прерывания процесса. Во время этого кратковременного перерыва измельченный продукт может отбираться из промежуточного бункера, так что процесс в целом, например получение цемента во вращающихся трубчатых печах или питание электростанций угольной пылью, не должен прерываться.

Активно дублированная система привода используется в истирающих мельницах, которые имеют корпус, вращающуюся чашу бегунов с бегунной дорожкой, перекатывающиеся по бегунной дорожке жернова, упорный подшипник и привод из электродвигателя и редуктора для приведения в действие бегунной дорожки. Система привода содержит более двух приводов. В системе поддерживается постоянная эксплуатационная готовность по меньшей мере двух приводов. Требуемая размольная производительность истирающей мельницы постоянно обеспечивается этими по меньшей мере двумя приводами. Технический результат заключается в возможности выполнять работы по техническому обслуживанию и ремонту привода без прерывания процесса в целом. 14 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Активно дублированная система привода для истирающих мельниц, которые имеют корпус (1), вращающуюся чашу (7) бегунов с бегунной дорожкой (2), перекатывающиеся по бегунной дорожке (2) жернова (3), упорный подшипник (4) и привод из электродвигателя (10) и редуктора (11, 11') для приведения в действие бегунной дорожки (2), отличающаяся тем, что она содержит более двух приводов (10, 11, 11'), причем поддерживается постоянная эксплуатационная готовность по меньшей мере двух приводов (10, 11, 11'), и требуемая размольная производительность истирающей мельницы постоянно обеспечивается этими по меньшей мере двумя приводами (10, 11, 11').

2. Система привода по п.1, отличающаяся тем, что с чашей (7) бегунов сопряжен зубчатый венец (5), а приводы имеют по одной шестерне (12), которая зацепляется с зубчатым венцом (5).

3. Система привода по п.2, отличающаяся тем, что шестерни (12) являются самоустанавливающимися.

4. Система привода по п.1, отличающаяся тем, что редуктор (11') выполнен как одно- или многоступенчатый цилиндрический зубчатый редуктор.

5. Система привода по п.1, отличающаяся тем, что корпус редуктора имеет смотровые отверстия для контроля зубчатых зацеплений.

6. Система привода по п.1, отличающаяся тем, что предусмотрены по меньшей мере три привода.

7. Система привода по п.1 или 6, отличающаяся тем, что каждый привод смонтирован на направляющей.

8. Система привода по п.1 или 6, отличающаяся тем, что приводы действуют на зубчатый венец (5) максимально симметрично.

9. Система привода по п.1 или 6, отличающаяся тем, что электродвигатели (10) представляют собой асинхронные двигатели.

10. Система привода по п.9, отличающаяся тем, что электродвигатели являются электродвигателями с высокой частотой вращения.

11. Система привода по п.9, отличающаяся тем, что электродвигатели (10) смонтированы вертикально.

12. Система привода по п.9, отличающаяся тем, что к электродвигателям (10) присоединен преобразователь частоты для выравнивания нагрузки.

13. Система привода по п.9, отличающаяся тем, что к электродвигателям (10) для согласования с частотой вращения бегунной дорожки подключен преобразователь частоты.

14. Система привода по п.12 или 13, отличающаяся тем, что преобразователи частоты организованы по принципу "ведущий-ведомый".

15. Система привода по п.1, отличающаяся тем, что в ней предусмотрена высокодинамичная система регулирования.