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4.3 m×9.2 m 香蕉筛的研制及应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-05-04  浏览次数:116
核心提示:本文作者:徐文彬(鞍山重型矿山机器股份有限公司)  摘要:针对国内各大选煤厂对大型振动筛分设备的需求,研制了 4.3 m9.2 m

本文作者:徐文彬(鞍山重型矿山机器股份有限公司)

 

       摘要:针对国内各大选煤厂对大型振动筛分设备的需求,研制了 4.3 m×9.2 m 大型香蕉筛。并阐述了 4.3 m×9.2 m 香蕉筛的研发思路、筛分原理、技术性能指标、运行和应用情况,以及该筛机给用户带来的经济效益,为我国研制大型可靠的香蕉筛提供参考。

       随着国民经济的发展,有关原材料生产以及应用领域的产量加大,目前在选煤和选矿行业迫切需要筛分面积大,生产能力高的振动筛。传统直线振动筛和圆振动筛,宽度在 3.6 m 以下,长度在 7.3 m  以内的型号是使用单位现场比较常见的,在年产量 500 万 t 以上的大型选煤厂中,常需要采用多台这样中小型号振动筛并联或串联使用,这种工艺布置,不仅使建筑的占地面积加大,而且工程投资升高,工厂设备维护量也在加大。因此,在大型选煤厂中,用 1 台大型振动筛代替多台中小型振动筛组合使用的需求,日益显现,对振动筛制造行业研发大型、可靠的筛分设备势在必行。

1、研发背景

        近几年来,香蕉筛越来越被各大选煤厂所青睐,因为它比同等型号的常规振动筛处理量大、筛分效率高,且运行可靠。国内一些振动筛生产厂家,因受设计技术和制造能力限制,使国内的大型香蕉筛市场被国外知名振动筛制造商以高价位垄断。据调查,在国内各大选煤厂中,超过 4.2 m 宽,筛分面积在 26 m以上的大型香蕉筛均靠引进国外产品,如表 1 所列。

表 1 国内部分选煤厂拥有大型香蕉筛的调查

                   使用单位型号制造商

山西大同上深涧选煤厂SLO4373 W德国申克公司

山西汾西矿业集团双柳选煤厂SLO4361 W德国申克公司

山西金海洋集团北周庄选煤厂SLO4373 W德国申克公司

山西大同煤矿集团晋华宫选煤厂SLO4373 W德国申克公司

安徽国投新集刘庄矿选煤厂BRU-1-420/ 610澳大利亚约翰芬雷工程有限公司

山西平鲁木瓜界选煤厂BRU-2-420/ 610澳大利亚约翰芬雷工程有限公司

内蒙古神东补连塔煤矿BRU-1-420/ 915澳大利亚 LUDOWICI 公司

山西大同煤矿塔山选煤厂BRU-2-420/ 610澳大利亚约翰芬雷工程有限公司

四川攀枝花煤业集团巴关河选煤厂SLO4361 W德国申克公司

山西赵庄选煤厂SLO4390德国申克公司

山西大同晋华宫选煤厂SLO4373德国申克公司

陕西彬长矿大佛寺煤矿2-4.27 m×7.32 m德国优斯特跃狮公司 JOST

神华神东大柳塔洗煤厂BHG4273荷兰天马有限公司 (TEMA BV)

       鞍山重型矿山机器股份有限公司抓住市场机遇,瞄准国产振动筛的价格优势,于 2005 年初开始立项研发 4.3 m×9.2 m 大型香蕉筛, 以满足国内用户对特大处理量香蕉筛的需求。研制的第 1 台 ZXF3661/ 5 型香蕉筛,用在辽宁铁法矿务局大平矿选煤厂。在对原煤粒度为 20 mm 二次分级时,处理量达到 750 t/ h,筛分效率达到 94.2%,代替了原先 2 台 YK3052 圆振动筛的产量,并且该筛机运行可靠,维护量小,受到用户的好评。按这种成熟技术开发了 2 种系列 16 种规格香蕉筛,分别为脱水、脱介、脱泥和粒度分级用,筛面宽度 1.2~3.6 m,筛面长度 6.1~7.3 m。

2、研发思路

       大型振动筛的筛面宽度和长度是决定其型号的主要参数,在一定振动强度前提下:筛面宽度越宽,其横梁挠度变形越大,若筛面宽度增加 1 倍,其横梁的应变要增加 16 倍;筛箱的长度越长,其侧板的横向摆动变形量就越大,这些都将严重影响振动筛运行的可靠性,使其使用寿命缩短。如果在设计上过度的加大横梁和加厚板材,显然会提高振动筛筛框的刚度和强度,但会使设备笨重、成本高、经济性差,并增加动力和能源消耗。本筛机的设计是从结构布置、筛分原理和设计方法上进行突破的,攻克了大型香蕉筛安全可靠、工作高效和科学用料的技术关键。

2、1 结构布置

        大型筛的设计选择香蕉筛,是因为从结构布置和振动学角度看,香蕉筛的结构布置使筛框刚度和强度都优胜于其他振动筛的结构,其所有下横梁不是在一条直线上布置的,而是随着筛面呈凹弧形布置。箱式激振器是安装在主梁上,主梁是由双排大型工字梁组成,它位于凹弧形筛面的正上方,主梁、下横梁和上横梁在侧板上安装的相对位置是符合“三角形具有稳定性”原则的。因此,筛机的可靠性很高,其筛框结构布置如图 1 所示。

1. 侧板 2. 箱式激振器 3. 主梁 4. 筛面 5. 上横梁 6. 下横梁

图 1 筛框结构的布置

2、2 筛分原理

       本筛机采用自主研究的《香蕉形多段筛面直线振动筛》专利技术 (专利号:ZL03213164.X) 进行设计。在直线振动筛水平筛面基础上注入了多段筛面倾角,在筛机入料端设计有一较大的斜坡筛面,随后紧接着并以一定数目角度逐级下降,直到出料口为止。使整体筛面呈凹弧形,各段筛面上的筛孔尺寸长宽比,从筛机入料端到出料端也是随着筛面倾角的递减而逐减。这样,物料在各段筛面上,发生不同的移动速度和抛射强度,以适应不同粒级颗粒透筛需要。筛面上大小颗粒松散、分层明显,大块物料较快地穿过入料筛段陡坡,小块物料快速沉降,这种较早的分层使细小颗粒更快的靠近筛面,能相对不受阻碍的通过筛孔缝隙成为筛下物。所以,香蕉筛的处理能力高于常规传统筛的 1.2~1.5 倍,其筛分原理如图 2、3 所示。

图 2 筛分原理示意

图 3 入料端筛面及物料透筛

2、3 设计方法

2、3、1 静态分析法

      大多数振动筛的设计采用静态分析法,即近似于计算、经验和类比的设计方法。方案的拟定很大程度上取决于设计者的个人经验,难以获得最优方案。由于受人脑计算条件的限制,计算结果未能完全反映振动筛结构的真正工作状态,影响其设计质量。

2、3、2 振型叠加法

       本筛机的设计采用振型叠加法,对振动筛筛框系统进行动力响应分析计算,并提出完整的振动筛结构优化设计数学模型。最初定形是根据用户设计任务和技术要求进行生产能力计算得到的,然后根据筛框的刚度、强度和动态特性要求,初步选择筛框的主要构件厚度和肋板截面几何参数尺寸作为设计变量的初始值,并利用有限元建模技术作出三维图形,最后建立振动筛结构优化数学模型。利用这个数学模型对振动筛进行优化迭代,经过如此反复循环的计算,确定振动筛筛框的主要结构件尺寸和外形尺寸。

      本筛机采用振型叠加法,在保证筛机可靠性,并具有足够刚度和强度前提下,设计的结果是:比初步设计时选定结构的几何尺寸有所下降;总体质量比初步设计降低了 23%;筛箱侧板上最大应力减少 14%;主梁最大应力减少 17%;下横梁最大应力减少 11%;主梁最大位移减少 12%;后挡板最大变形减少 21%;侧板垂直于板面的位移减少 4%;正对称第 1 阶固有频率增加 6%;机械性能有较大的提高,结构更合理。

3、技术参数

本筛机的外形照片如图 4,

图 4 4.3 m×9.2 m 大型香蕉筛外形照片

主要技术参数如表 2 所列,

表 2    4.3 m×9.2 m大型香蕉筛主要技术参数

项目参数

筛面宽度/ m4.30

筛面长度/ m9.20

筛分面积/ m239.56

振动频率/ Hz14.16

双振幅/ mm10~12

 50 mm 孔分级处理能力/ (t•h-1)2 300~2 600

 0.5  mm  缝脱介处理能力/ (t•h-1)260~300

驱动电动机型号Y250M-4

电动机功率/ k W2×55

筛面段数7

各段筛面倾角/ (°)5~23

工作支点动负荷/ N9112

筛机高度/ m5

筛机质量/ t40


 

总体技术性能指标与国内外同类先进技术比较如表 3 所列。

表3 总体技术性能指标与国内外同类先进技术比较

香蕉筛型号国别制造厂家筛宽/ m筛长/ m筛面面积/ m2频率/ Hz振幅 / mm振动强度

ZXT/ F4392中国鞍山重型矿山机器股份有限公司  4.3     9.2       39.56    14.16       5.10         4.12g

SXJ4261中国天地科技股份有限公司4.2     6.1       25.60    14.60      4.50         3.86g

BRU420/ 915澳大利亚LUDOWICI 公司     4.2     9.15      38.43     15.0    4.50         4.08g

SL04390德国德国申克公司   4.2     9.0       38.70    15.80       4.00         4.04g

由表  3  可以看出,鞍山重型矿山机器股份有限公司研发的大型香蕉筛,筛面面积为 39.56 m2,居国内、国际最大;振动强度 4.12 g,优于国内外先进的同类产品。

4、试车和应用

       本筛机是 2006 年 12 月生产制造的,在厂内试车工作台上进行了 48 h 的空车试运行。前期运行至3 h时,激振器轴承温度有偏高现象,分别检测8个轴承位置,最高温度为 93℃,最低温度为 81℃。此时,骨架油封处已有渗油现象,并伴有轻微的异常噪声,以此种状态又运转了 2 h 后 (磨合期) 停车。从振动筛上拆下激振器,并对激振器进行解剖,清洗各零部件,再进行重新组装,调整好各预留间隙,同时更换上新的骨架油封和新润滑油。把组装后的激振器重新安装在振动筛上继续运转,观察运转至 8 h 后,对振动筛进行再次检测。此时,振动筛已进入稳定运转状态,筛机各项检测数据见表 4 所列。

表 4筛机各项检测数据

检测项目                       结果

    各轴承点平均温度温度/oC               63

    温度差值/oC                            6

    油封处渗油痕迹                        无

    振次(r/min-1)                           852

    4点平均振幅值/mm                    10.2

    各点振幅差值/mm                      0.3

    1m外噪声/dB(A)                        82

筛箱横向摆动量/mm                    0.6

对称支点弹簧静压缩量差值/mm           5

表 4 的结果均达到设计标准要求。

       该筛机于 2007年3月在陕西旬邑县旬东煤业有限公司选煤车间安装,5月投产运行,用于精煤脱介和粒度分级作业。筛面分为 7 段筛面折角,靠近出料端的 1 段为分级用,筛板为冲孔筛板 (φ50 mm);其余 6 段筛面为精煤脱介用,筛板为不锈钢条 (缝 0.5 mm)。初期带料运转时出现以下 3 种情况,并得以正确解决:

(1) 在运转中,有大块物料冲击筛板或给料不均匀时,筛机运行变得不稳定,箱式激振器上相对应两偏心块出现瞬时不同步现象,致使抛射角不稳定,物

料在筛面上出现无规律运行。针对此种现象,在筛机 4 组弹簧支撑点处,宽度方向的对称位置附加了横向阻尼器,以增加外力给筛箱横向摆动的阻力,提高筛箱受冲击的稳定性。

(2) 运行中筛箱有一角振幅偏大 (0.8 mm)。排除多项原因用水平仪查找,查出其中一组弹簧支撑点水平安装高度有 21 mm 误差,使此支撑点的弹簧静压缩量和反弹力不一致,而造成筛机扭振,经加垫片调整、找正,使其恢复正常。

(3) 在筛机的出料端筛面段,筛上物料块状多时出现堆积现象。为此经现场测试和通过理论计算,改变了筛板安装结构,使原先出料端筛面由 5°倾角变为 7°倾角。这样,在此段筛面上的物料移动速度提高,块状物料出料畅通。经以上调整,筛机带料运转进入了稳定的工作状态。经测试,当筛孔为 0.5 mm 用于精煤脱介时,处理量为 285 t/ h;当最大入料粒度为 250 mm,筛孔尺寸为 50 mm 时,处理量达 2 500 t/ h,筛分效率在 95% 以上。4.3 m×9.2 m 香蕉筛无故障运行至今,据用户反馈报告:该筛机用于精煤脱介时,介质回收率达到 98% 以上,创年经济效益 300 万元;用于精煤分级时,提高了精煤品位,创年销售收入 2 000 万元,深受用户青睐。

5 结语

        该筛机的成功研制与应用,打破了国外垄断大型香蕉筛的历史,为我国矿山行业,提供了大型可靠的振动设备。该产品不但可以替代进口设备,而且还可以出口,对我国振动筛行业技术进步具有重大推动作用。


 

参 考 文 献

[1] 韩冰峰,安晓卫,徐文彬,等.香蕉型振动筛静力学与固有特性有限元分析  [J].沈阳理工大学学报,2008,27(4):66-70.

[2] 李永志,鲍玉新,刘晓军,等.SXJ4261 型香蕉筛的动态特性分析 [J].选煤技术,2007,35(4):17-20.

[3] 来卫利.SLO4390 大型香蕉筛在赵庄选煤厂的应用 [J].山西焦煤科技,2007,31(7):42-44.□


 

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