球磨机驱动系统

1.齿轮驱动

目前, 大型磨机很多是通过斜齿轮啮合驱动的, 即通过由螺栓固联在其筒体上的大齿圈与一个或两个小齿轮啮合, 而小齿轮则由低速同步电机驱动, 这样就将动力由电机传到筒体上, 从而带动筒体旋转。球磨机齿轮驱动示意图如图3所示。

系统采用油脂润滑系统保证润滑, 大小齿轮均被密封在齿轮防护罩内, 以防止外界粉尘颗粒对齿轮的磨损。以齿轮驱动的球磨机大齿圈的输入载荷非常大, 其对磨机主体结构应力影响明显, 因此, 齿轮设计需要作为磨机主体分析的一部分来处理, 要详细地了解齿轮及其负荷对磨机主体结构的影响。同时, 对齿轮也要单独进行分析。

随着球磨机规格的增大, 其齿轮尺寸也在增加, 为了保证在满载运转条件下小齿轮与大齿轮能正确啮合, 有些公司开发了在线齿轮非接触监测系统, 将三个或更多个红外线测温仪准确地安装在齿轮罩观察门上, 监测齿面接触压力变化引起的齿温变化, 提供早期位置偏差问题和润滑问题报警。

2. 无齿轮驱动

磨机无齿轮驱动系统的主要制造商是瑞士ABB公司。20世纪60年代初期, 世界各地掀起了一股建筑热潮, 对水泥的需求量骤增, 根据市场需要, 各水泥制造商迅速提高其生产能力, 考虑到自身的经济利益, 各水泥制造商对大功率的磨机系统需求尤为迫切, 但凭当时的制造水平无法制造出适应更大功率磨机的齿轮驱动系统。在这种情况下, 当时的瑞士ABB公司创造性地提出了无齿轮磨机驱动的概念, 并于1969年为法国拉法基集团制造的世界上第一台无齿轮磨机驱动系统 (装机容量为6400千瓦/台) 投入运转, 至今仍在使用中。

1985年, 该公司制造的世界上第一台矿用无齿轮磨机驱动系统在巴布亚新几内亚投入运行。2007年4月, ABB公司为Rosemont铜矿公司靠近美国亚利桑那州的图森地区新建铜矿提供三套功率为16400千瓦的无齿轮驱动系统。其中二套驱动系统将安装在两个26型球磨机工厂, 这些球磨机由德国克虏伯技术分公司Polysius提供, 该工厂预计将于2011年启用。

每一套无齿轮磨机驱动系统包括变压器、环电动机和一个完整的E型外罩。无齿轮磨机驱动系统是采用同步电机的原理, 将转子铁心、线绕式转子绕组等压装在转子支撑法兰上, 再用螺栓将转子支撑法兰固结在筒体法兰上。将整个转子单元嵌套在固定在磨机基座上的定子内, 两者之间留有一定的空气隙, 这样就构成了电机基本结构, 球磨机筒体即成为其转子单元的一部分。利用无齿轮驱动系统作为磨机变速驱动, 磨机可以顺利启动, 没有任何机械应力, 使得研磨过程具有最大的控制权。

以当今技术水平制造出来的齿轮驱动系统, 其所能传递的最大负荷为7500千瓦左右, 即使磨机采用双边齿轮传动, 其功率极限也被限制在15000千瓦/台。虽然采用无齿轮磨机驱动系统的前期投入会很大, 但长期的使用经验表明:无齿轮驱动系统的使用维护成本是非常低的, 并且在运转过程中呈现出良好的可控性。因为无齿轮驱动属于非接触传动, 其磨损量接近于零, 使用寿命很长, 所以其综合经济性明显优于驱动系统。为了提高球磨机生产效率, 现在制造的装机容量超过10000千瓦/台的大型球磨机多采用无齿轮驱动系统, 其装机容量可以满足目前任何功率需求。