Наглядная схема вертикальной вальцовой мельницы и принцип её работы

Как вертикальная вальцовая мельница (VRM) измельчает материалы? Проще говоря, материал зажимается между измельчающими вальцами, находящимися под гидравлическим давлением, и вращающимся горизонтальным измельчающим столом. Механическое сжатие в сочетании с потоком горячего воздуха, направленным вверх, одновременно обеспечивает дробление, сушку и классификацию за один проход. При изучении принципиальной схемы вертикальной вальцовой мельницы следует обратить внимание на пять ключевых компонентов: вращающийся измельчающий стол, независимый вальцовый узел, динамический ротационный классификатор, воздушное кольцо и гидравлико-пневматическую систему под давлением. Многие начинающие операторы, как только сталкиваются со снижением производительности, сосредотачиваются исключительно на давлении в гидравлической системе. Это совершенно неправильно, поскольку они полностью упускают из виду невидимое аэродинамическое равновесие внутри корпуса мельницы. Сегодня мы подробно разберем, как взаимодействуют эти физико-механические компоненты и внутренний воздушный поток. В конце этой статьи мы также привели данные полевых испытаний по снижению вибрации, эксклюзивно собранные нашими инженерами, работающими на производстве.

Разборная схема конструкции вертикальной мельницы

Внутренняя конструкция вертикальной мельницы представляет собой систему непрерывной циркуляции, которую можно условно разделить на три рабочих зоны: зону измельчения, зону очистки воздушным потоком и зону сепарации порошка.

Зона шлифования (шлифовальный диск и шлифовальный валик)

Шлифовальный диск является «сердцем» всей системы. Он вращается с постоянной скоростью, создавая центробежную силу, которая равномерно отбрасывает поступающее сырье к краю поверхности диска. Что касается измельчающих валков, то они подвешены на мощных гидравлических цилиндрах и не соприкасаются непосредственно с металлическим измельчающим диском. Измельчающий валок прижимается к верхней поверхности слоя материала для прокатки, а сила тяги вниз, создаваемая гидравлической системой, надежно преобразуется в огромную силу сдвига и силу экструзии, действующую на материал.

Площадь охвата воздушного потока (распылительное кольцо)

Функция кольца распыления воздуха заключается в том, чтобы направлять поток горячего воздуха, движущегося с высокой скоростью, для точного обдува по краю шлифовального диска. Такой наклонный поток воздуха позволяет мгновенно “захватывать” измельчённый материал, высыпающийся с края мельницы. Если угол наклона кольца распыления воздуха не выровнен или износ значителен, материал будет падать напрямую, в результате чего большое количество тяжёлых крупных частиц попадет в основание мельницы, что приведёт к непосредственному заклиниванию скребка и его перегрузке.

Зона отбора порошка (динамический сепаратор)

Динамический сепаратор, установленный в верхней части, определяет толщину (степень измельчения) конечного продукта. Его ротор с вращающейся клеточкой создает контролируемый вихрь. Квалифицированный мелкий порошок может беспрепятственно проходить между лопастями вращающегося ротора и уноситься потоком воздуха в сборник готовой продукции (мешочный фильтр); однако некачественные крупные частицы, ударяясь о стальные лопасти, теряют кинетическую энергию и падают обратно на измельчающий диск по центральному обратному желобу для повторного измельчения.

Пошаговый анализ принципа работы вертикальной мельницы: модель механизма Т-А-С

Если вы хотите по-настоящему освоить работу с вертикальным фрезерным станком, оператор должен досконально понимать принцип работы “железного треугольника» — «T-A-S» (шлифовальный диск — воздушный поток — сепаратор порошка). Если изменить параметры любого из этих элементов, это неизбежно вызовет цепную реакцию, затронувшую остальные два.

Шипин Чару (Пожалуйста, вставьте видео с 3D-анимацией, демонстрирующее движение материала: начиная с загрузочного желоба, прохождение под роликами, подъем с помощью воздушного потока и сортировку с помощью сепаратора.)

Первый шаг: подготовка основания (динамический шлифовальный диск)

Для обеспечения бесперебойной работы толщина слоя сырья должна оставаться стабильной. На примере стандартного цементного клинкерного сырья толщина, как правило, должна поддерживаться на уровне от 30 до 50 мм. Сырье попадает в центр вращающейся мельницы и выбрасывается под действием центробежной силы до тех пор, пока его не остановит удерживающее кольцо на краю. Если подача сырья будет слишком интенсивной, слой материала внезапно станет толще, и измельчающий валок будет вытолкнут вверх. Такой механический скачок чрезвычайно опасен, приведёт к сильной вибрации мельницы и, в конечном итоге, вызовет автоматическое отключение системы.

Второй этап: дробление (гидравлическое растяжение)

Гидравлический аккумулятор будет точно передавать свою силу для прижимания шлифовального валка к устойчивому слою материала. Здесь есть ключевой компонент — азотная камера в аккумуляторе, которая действует как “амортизатор». Без этих азотных камер в качестве буферов жесткая гидравлическая система может разрушить подшипник вала за несколько часов при столкновении с особо твёрдым углем или известняком.

Третий этап: пневматическая подъемная система и сортировка (воздушный поток и отбор порошка)

Поток горячего воздуха устремляется в основание мельницы со скоростью более 40 метров в секунду. Этот сильный воздушный поток поднимает измельченный смешанный материал. Те крупные куски материала, которые были слишком тяжелыми и не были измельчены, падали обратно через воздушное распылительное кольцо и превращались в “выбрасываемый шлак”. Пыль, взвешенная в воздухе, уносится до сепаратора порошка. Если увеличить скорость работы классификатора, крупные частицы не смогут выйти наружу, что непосредственно приведет к резкому увеличению нагрузки на цикл внутри мельницы.

Руководство по избеганию ловушек в игре «Adept Operation»: никогда не допускайте этих 3 типичных ошибок новичков

Инженеры, работающие на передовой, обнаружили на месте, что повторялись лишь несколько механических неисправностей, и все они были вызваны тем, что оператор не понимал основных принципов.

1. Иллюзия суеверия и сильного давления

Многие операторы при каждом запуске повышают давление в гидравлической системе, чтобы обеспечить требуемую почасовую производительность. На самом деле слишком высокое давление приводит к тому, что слой сырья спрессовывается в твердый и жесткий “диск”. Это не только снижает эффективность измельчения, но и вызывает срабатывание защиты по перегрузке по току главного двигателя.

2. Неправильная оценка перепада давления (DP)

Перепад давления отражает непосредственное сопротивление внутреннего пространства мельницы потоку воздуха. Когда перепад давления возрастает, это означает, что скопление порошка внутри мельницы слишком велико. В этом случае наиболее эффективным способом является быстрое сокращение количества подаваемого нового материала. Если попытаться увеличить скорость вытяжного вентилятора, чтобы “выдуть” материал, это только приведет к еще большему хаосу во внутреннем воздушном потоке и ускорит износ распылительного кольца.

3. Не обращайте внимания на стопорное кольцо

Физическая функция удерживающего кольца на краю шлифовального диска заключается в том, чтобы “удерживать” слой материала. Если удерживающее кольцо сильно изношено, нераздробленный материал будет слишком быстро выскальзывать из шлифовального диска. Это равносильно непосредственному удалению ключевого буферного слоя из слоя материала, что неизбежно приведёт к катастрофическому сильному трению между шлифовальным валиком и металлической облицовкой шлифовального диска.

Данные реальных боевых испытаний: взаимосвязь между интенсивностью износа и гидравлическим давлением

Данные наших полевых испытаний, собранные на трёх цементных заводах с сухим процессом, показывают, что зависимость между рабочим давлением и скоростью износа абразивных валков вовсе не является линейной. Как только давление в устройстве превышает порог оптимального значения, скорость износа внутренних деталей начинает расти экспоненциально.

Настройка гидравлического давления (бар)	Средняя производительность (т/ч)	Потребляемая мощность (кВт·ч/т)	Скорость износа роликов (мм/1000 ч)
90	72	10.8	0.32
110	81	10.1	0.39
130	88	9.8	0.50
150	91	10.6	0.70

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чём заключается разница между вертикальной мельницей (вертикальным мельничным оборудованием) и шаровой мельницей?
Вертикальная мельница представляет собой универсальную установку, объединяющую в одном компактном агрегате процессы измельчения, сушки и динамической селекции порошка. По сравнению с традиционной шаровой мельницей её удельное энергопотребление ниже на 30%–40%. Шаровая мельница измельчает материал за счёт хаотичных ударных сил, создаваемых стальными шариками, падающими из вращающегося цилиндра, тогда как вертикальная мельница использует чрезвычайно точное гидравлическое давление.

Почему вертикальные фрезерные станки иногда так сильно вибрируют?
Основная причина вибрации напрямую связана с нестабильностью слоя материала под шлифовальным валиком. Конкретные причины, как правило, заключаются в том, что подаваемое сырье слишком сухое, давление в гидравлической азотной подушке неверное или стопорное кольцо чрезмерно изношено, в результате чего слой материала нормальной толщины вообще не уплотняется.

Как работает гидравлическая система на мельнице?
Гидравлический цилиндр создает тяговое усилие, направленное вниз, что обеспечивает постоянное давление дробильного валка на вращающийся слой материала. Азотный аккумулятор, соединенный с этими цилиндрами, выполняет функцию мощного амортизатора, позволяя дробильному валку поддерживать давление при дроблении материалов различной твердости без разрыва механической связи.

В чём заключается основная функция струйного кольца в вертикальной мельнице?
Воздушное распылительное кольцо выполняет функцию пневматического распределительного клапана. Оно ускоряет и сдувает поступающий в систему высокотемпературный газ, точно улавливая материалы, которые только что были измельчены и выброшены из мельницы, и насильно предотвращая их падение на нижнюю механическую опору.

Как на вертикальном мельнице регулировать степень измельчения готовой продукции?
Оператору достаточно лишь отрегулировать скорость верхнего динамического сепаратора. Чем быстрее вращается ротор порошкового сепаратора, тем больше создаваемая центробежная сила, и тем легче крупные частицы “выбиваются” обратно и падают на измельчительный диск по желобу для повторного измельчения.