水泥行业破碎机械的特点及常见故障处理合肥水泥研究设计院程群

水泥行业破碎机械的特点及常见故障处理合肥水泥研究 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 院程群 水泥行业破碎机械的特点及常见故障处理 水泥行业破碎机械的特点及常见故障处理 合肥水泥研究设计院 程群 1 破碎机概述 水泥工厂原料处理量大。每生产1吨熟料约需耗费原燃料1.6吨。一个日产6000吨熟料的水泥厂，年处理原燃料约300万吨。 破碎是工厂处理原料的第一道工序，衡量破碎系统的优劣，除了建设投资和运营费用外，系统简单、选型正确、工作可靠、操作维修方便更是需要首先考虑的。即除了进出料粒度符合要求之外，更要注重选用的机型可靠，能适应该种原料的物性，系统合理，低耗和耐磨。 2 破碎机的选型和破碎系统 2.1 原料破碎性能的研究 生产水泥熟料的原料含有钙、硅、铝、铁等成分。它们由石灰质、泥质和硅质原料按一定的比例配合而成，在高温煅烧下形成水泥熟料。 石灰质原料有石灰石、泥灰岩和白垩等。泥质、硅质原料有粘土、沙土、页岩、砂页岩、粉砂岩、砂岩和石英砂岩等。沙土、粘土和松软的白垩可以直接挖取，而硬质岩体则需要用爆破法分裂后才能挖取。有些强度较低、呈薄层产出、层理裂隙发育的岩体也可以用机械犁松裂之后挖取。 不论是石灰石或其它矿种，由于生成条件和产地不同，其抗压强度、致密性、单层厚度、矿物晶粒结构等等都不是一样的。它们表现出来的易碎性，对金属的磨蚀性都有差异，因而需要采用不同的方法进行破碎。因此破碎机设计的第一步是研究原料的破碎性能。 2.1.1 强度 矿物的强度一般表现为破碎矿物难易程度。强度分为抗压、抗折、抗剪、抗击强度，当外力超过矿物的强度极限时将发生碎裂。其中抗压强度是最重要的强度指标。 8787以抗压强度分类:,2.5×10Pa为坚硬矿物，4×10~2.5×10Pa为中硬矿物，,4×10Pa为软矿物。由于矿岩普遍存在裂纹、弱面和缺陷，在未达到破裂前应力和应变已经不符合弹性条件，所以这种强度与岩石破碎学方面的破碎之间尚无直接的数量关系，也就是说抗压强度相差一倍的两种岩石，破碎所耗的功也并非相差一倍。当然它仍是岩石性质一种表现形式。表1为几种常用矿物强度。 - 68 - 水泥行业破碎机械的特点及常见故障处理 表1 几种常用矿物的强度 矿物 抗压强度/Pa 抗折强度/Pa 抗剪强度/Pa 抗击强度/Pa 8547辉绿岩 3.43×10 2.94×10 2.84×10 3.57×10 8847石英 3.04×10~2.74×10 1.76×10 1.15×10 78密 9.8×10~1.47×10 756石灰石 1.85×10 1.22×10 5.14×10 77疏 1.96×10~5.88×10 88最硬 1.47×10~1.96×10 78~1.47×10 硬 9.8×1056砂岩 2.94×10 1.27×10 77中硬 5.88×10~9.8×10 77不硬 3.92×10~5.88×10 66水分2-9% 1.96×10~5.88×10 粘土 55水分22-26% 1.96×10~5.94×10 2.1.2 硬度 矿岩的硬度是指它抵抗另一物体在外力作用下侵入的能力。硬度表示矿物对磨耗的抵抗性，且往往作为耐磨性的指标使用。常用莫氏分类法， 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 矿物的莫氏硬度和各种侵入硬度列于表2。多数石灰石的莫氏硬度在3~4之间，白垩和泥灰岩在2~3之间。变质的泥硅质矿岩可高达6。 2 表2 标准矿物的各种侵入硬度，N/mm 各种侵入硬度 标准 莫氏 动硬度 维氏硬度 平端压头 赫兹 3矿物 硬度 Nm/cm 硬度 圆锥 棱锥 扁锥 史氏 巴氏 滑石 l 50 — 240 — 50 30 50 石膏 2 140 222 360 410 204 160 l80 方解石 3 920 818 1090 1170 1170 840 89O 萤石 4 1100 l500 1890 l540 1600 1230 1300 磷灰石 5 2370 2660 5360 4260 2410 1600 2520 长石 6 2530 4150 7950 5600 2930 2870 3200 石英 7 3080 5840 11200 7670 4830 4450 3530 黄玉 8 5250 — 14270 11450 5020 4930 — 刚玉 9 11500 — 20600 19500 7100 5420 — 金钢石 10 (25000) — 100600 82500 — — — 2.1.3 易碎性 矿物破碎的难易程度。易碎性与物料的晶粒结构、硬度、强度、密度、磨蚀性、含水量、粘性、表面形状等因素有关。岩石由不同坚固程度的矿物组成，常带有很多弱面，外加载荷又常是动态的集中力，它研究的已不是材料力学中的压、拉、剪力的破坏，而是在外力作用下的破碎程度和功耗等。不同的施力方式具有不同的效果，在工程应用中有冲击破碎、切削破碎、研磨破碎的易碎性等。一般用“易碎系数K”表示 - 69 - 水泥行业破碎机械的特点及常见故障处理 矿物的易碎性。同一破碎机、同一块度变化条件下，破碎标准矿物的单位电耗E，破b碎某种矿物料的单位电耗E，该矿物的易碎系数K,E/ E。矿物料的K值愈大，愈容b 易破碎。水泥工业中选择回转窑熟料作为标准物，K,1。 2.1.4 磨蚀性 矿物的磨蚀性是矿物对易损件(颚板、锤头、板锤、反击板等)产生的磨损程度的一种性质，其大小将影响易损件的使用寿命。 测定矿岩对金属的磨蚀量是选择破碎机的重要依据。岩石的磨蚀性与它的莫氏硬度有关，硬度高时磨蚀性大，当岩石含有硬的矿物时(例如石英)磨蚀性会增大。磨蚀性还与硬矿物的晶粒粗细有关，粗粒结构的砂岩较之中细粒砂岩磨蚀性大。另一方面，破碎功指数高表明施加力的行径长，也意味着磨蚀性的增大。一些研究表明，岩石的磨蚀性还与冲击速度的平方成比例。磨蚀性以单位产物的金属磨失量表示。 邦德叶片磨蚀指数测试装置是一个装在转鼓中的转子，利用转子上的金属叶片打击盛于转鼓中的试样所产生的磨失量作为磨蚀指数值。现有测试数据表明，石灰石的磨蚀性指数由0.001到0.07，某厂灰岩中的燧石团块为0.3017，河南某矿石英砂岩达0.8853，秦皇岛雷庄的石英砂岩达0.927。 KHD公司在一个小型冲击式粉碎机中测定岩石的易碎性和磨蚀性。试样为6kg重，5~18mm碎料。经粉碎后过筛，以,1mm的百分率表示易碎性的衡量指标，同时称得板锤的磨失量作为磨蚀性的衡量指标，见表3。 表3 KHD公司的岩石易碎性和磨蚀性分类 在1.0mm筛上的筛余，, 易碎性分类 磨耗g,t 磨蚀性分类 ,80 容易破碎 ,2 低 80~86 一般 2~6 一般 86~90 难破碎 90~94 很难破碎 ,6 高 ,94 极难破碎 白垩、泥灰岩、化石灰岩、胶结脆弱的细晶—中晶灰岩的筛余低于86%，属于容易破碎的一般可破碎性类;致密的隐晶—中晶灰岩的筛余可达94%，属难破碎和很难破碎类。易碎性与磨蚀性之间也没有确切的关系，而且灰岩中的石英含量与磨蚀性之间也观察不出直接关系，还需要了解石英的矿物粒度和分布状况。相等石英含量(约9%)的两种石灰石，在光学显微镜下晶粒小而分布均匀的石灰石的磨蚀性几乎难以测出，而石英晶粒在0.1~0.05mm之间的石灰石的磨蚀性则很高。决定石灰石易碎性、磨蚀性难易强弱，不仅看石灰石中石英(SiO)含量高低，更重要的是看石英(SiO)在石灰22 - 70 - 水泥行业破碎机械的特点及常见故障处理 石微观结构中的存在形态及成因，当出现碳酸盐胶结物与石英碎屑之间在碎屑边缘形成锯齿状、港湾状接触，溶解的石英牢牢地把周围的白云质灰岩“焊接”在一起且呈各种变体出现时，石灰石则表现出很难破碎的易碎性、高磨蚀性。当石灰石中氧化镁超过4%时磨蚀性也增大。松散岩石中若伴有砂粒也要增加磨蚀性。页岩类主要是泥质组分颗粒，颗粒的大小对磨蚀性的影响不明显。花岗岩、玄武岩、粗面岩的磨蚀性很高。 利用取样法进行的以上各种测试难免带有局限性，为了防止偏差，还需要根据宏观观察予以修正。如判断采得矿石中泥土的含量和泥土性质，矿层中是否含有燧石及其分布状况等。 2.1.5 含水率 含水率与岩石结构(颗粒结构、晶粒和孔隙率)、水分补给条件有关。致密的硬质灰岩通常只有外表水，一般,1~2%，处于地下水位以下的某些泥灰岩可能含有很高水分而不致发粘和泥化。白垩的含水率可能高达20%，泥质的松软岩常会达到很高的含水率。它们的物理性质与颗粒组成有关，砂质粘土较之于泥易于处理，如果泥质颗粒多数,2μm，就具有塑性。为了了解半松软的泥岩、砂页岩在含水状态下的物理性质，应该对样品进行24h的浸泡试验，观察其是否崩解、软化，测定强度和含水率等。抗压强度与含水量、冷冻的关系见表4。 表4 抗压强度与含水量、冷冻的关系 抗压强度减少率/% 矿物 抗压强度/Pa 含水量/% 水分饱和/12~120h 冷冻1~15?/24h 66粘土 1.96×10~5.88×10 2~9 55粘土 1.96×10~5.94×10 22~26 8石灰石 1.01×10 5 7 0.3~5.0 7砂岩 9.04×10 8 10 1~10 2.2 破碎机的类型和性能 根据破碎方式的不同，出现了各种破碎机，在水泥工厂中常用的破碎机有颚式、旋回式、圆锥式、辊式、锤式和反击式。现将KHD及KRUPP公司对这些破碎机的基本特性列于表5、6中。两个公司列出性能指标的项目不完全一致，仅供选型时参考。 根据原料的形态，水泥厂中有三种类型的破碎:硬质矿石(如石灰石、泥灰岩、页岩、砂岩、石膏和煤等)的破碎;松软矿石(软的白垩、粘土、砂土等)的破碎;还有钙质矿石与泥质矿石的混合破碎。 对于硬质矿石的破碎，除了要知道年和小时的处理能力之外，还需要有进出料粒度的要求。水泥厂原料多来自露天开采的矿山，大型矿山采出矿石块可达1.5~1.8m，小 - 71 - 水泥行业破碎机械的特点及常见故障处理 型矿山达0.7m，用球磨机粉磨原料时允许入磨粒度是25~30mm，用立磨或辊压机时是40~80mm，破碎系统需要的破碎比在18~60范围内。经过对原料取样作性能试验研究后就可选择合适的机型和系统。通常只要石灰石不属于很难破碎和高磨蚀性的类别，都 %，可选用单可以采用单段破碎，以期达到最简单的工艺流程。若石灰石中含土少于5转子锤式破碎机，破碎比?18时也可选用反击式破碎机。当含土量较高，水分超过7%时应选用双转子锤式破碎机。反击式破碎机对磨蚀性矿石的适应能力优于锤式破碎机，而对含土量和水分的适应能力则不如双转子锤式破碎机，这一点在选型时应注意。对于磨蚀性高又属很难、极难破碎的矿石(如硬砂岩、板岩、硅化灰岩、砂页岩、极硬的石灰石等)就应该考虑两段破碎。单段和两段破碎的分界线由矿石的磨蚀性结合矿山的其他条件确定，若单段破碎所节省的投资由于易损件更换频繁，在较短的时期即被抵消时，则不宜采用单段破碎。页岩、粉砂岩，如果要求的破碎比不大，宜选用齿辊式破碎机。我国南方侏罗纪的某些砂页岩矿床，其砂岩、石英砂岩和页岩呈互层状。一方面砂岩、石英砂岩坚硬、磨蚀性又很高;另一方面，页岩含水率高，其中的风化层已泥化，塑性大。这类矿石极难处理，应该在粗碎之后进行筛分，将页岩与砂岩分离，分别破碎。 松软矿石的破碎，入料粒度已居于次要地位，需要考虑的主要是高的水分和塑性，通常宜选用齿辊式破碎机。粘土因其具有的塑性和压实性，破碎和其后的储存均甚困难，可将其与石灰石一起喂入单段破碎机，而后将这种混合料送到预均化堆场储存。这种破碎车间设有两个料仓分别接受石灰石和粘土，粘土按需要的比例由板式喂料机送到石灰石喂料机上，再一并送进破碎机。双转子锤式破碎机最适于这种混合破碎，两个转子相对打击，上腔不易起拱积料，石块又起到连续清刷机腔的作用，可以防止被粘土沾附堵塞，含水率高的粘土又减少了粉尘的逸出。混合料已改变了物性，储存并不困难，也省却了粘土单独破碎后尚需烘干的工序。 表5 水泥原料破碎机的基本特性(KHD) 最大给料粒度 能力(t/h) / 物料水分莫氏抗压强度破碎比 机型 3 相应粒度(mm) (,)湿基 硬度 MPa mmm 3000 / <80 双转子锤破 25 2.7 2600 <4.5 <200 1:100 1800 / <25 1300 / <80 单转子锤破 5~10 2.0 2600 <4.5 <200 1:100 800 / <25 粗碎反击式 1500 / <250 5~10 2.2 2600 <4.5 <250 1:18 中碎反击式 750 / <25 5~10 0.2 1800 <4.5 <250 1:12 3000 / <150 双辊式 25 0.8 1200 <4.5 <150 1:12 400 / <25 - 72 - 水泥行业破碎机械的特点及常见故障处理 表6 破碎机的选择标准(KRUPP) 机型 破碎比，Max 抗压强度，MPa 石英含量% 允许含水量% 单转子锤破 1:100 ?200 ,8 ?12 双转子锤破 1:100 ?200 ,8 ?20 可逆锤式(无篦) 1:20 ?300 ,25 ?10(不带土) 1:20 反击式 ?300 ,15 ?8 1:50 双辊式 1:7 ?120 几乎不限制 ?25 颚式 1:6 ?500 不限制 ?5 旋回式 1:6 ?500 不限制 ?5 2.3 破碎系统 破碎系统包括破碎段数和每段中的流程两个方面。单段破碎是最简单的破碎系统，应该优先选用。如果由于原料性质的原因，单段破碎达不到要求的破碎比和出料粒度时，就需要增加破碎段数。每段尚有开路(包括带预筛分或不带预筛分)和闭路流程。最简单的两段破碎由颚式(或旋回式)粗碎机和锤式中碎机组成，不带筛分机，它的系统破碎比可达l:40，是单段破碎机尚未出现前最为常用的系统。以下是合肥院制造破碎机:PCZ2022单段锤式破碎机(图1、2);巴西麦尔水泥公司(MZBA)2PCZ1818石灰石单段锤破三维图(图3、4);PCX300细碎机和三维图(图5、6)。 图1 沙特PCZ 2022辅料单段锤破 图2 漳平PCZ2022石灰石单段锤破 图3 巴西2PCZ1818石灰石单段锤破 图4 2PCZ1818石灰石单段锤破三维视图 - 73 - 水泥行业破碎机械的特点及常见故障处理 图5 小岭PCX300细碎机 图6 PCX细碎机三维视图 使用带预筛分的破碎系统具有如下优点:减少破碎机的磨损;将所含泥土预先筛分出来可以减少破碎机的堵塞，从而使用较小的机型。缺点是系统较复杂，设备维护工作量大。因此该系统只有当来料中合格粒度已超过30%，或者必须将泥料筛除后破碎机才能使用的情况下采用。闭路流程也只是当工厂对破碎产品粒度有严格要求时采用。 通常用一台能容纳大的入料粒度破碎机，其机型有多段破碎时第一段(粗碎)， 旋回式、颚式和单辊式。非常坚硬、很难和极难破碎、高磨蚀性的矿石选用旋回式和颚式破碎机，旋回式破碎机在堆满矿石的情况下运转也不致过载，可不用喂料机直接放在料斗下。颚式破碎机则应该用喂料机均匀地喂料。由于在相同进料粒度下，旋回式破碎机的能力为颚式的2.5倍左右，两者的取舍主要由生产规模确定。使用旋回式破碎机时车间进出料口高差大，厂房建筑工程费用高，破碎含泥湿料更易堵塞，这些都是在选型时应考虑的因素。带齿的单辊粗碎机，可以强制物料从腔内通过，破碎粘性物料时也不易堵塞，能破碎的矿石强度可达100MPa，是中等以下强度(例如生物碎屑灰岩、泥灰岩、白垩、页岩、泥质粉砂岩、煤等)的理想粗碎机。其最大入料粒度可达齿辊直径的0.6倍。破碎比,1:6。 第二段(中碎)，如果矿石磨蚀性处于锤式和反击式中碎机使用范围内，就应该选用该类机型，不仅能达到所需破碎比，而且它的出料粒度中细料多，有利于粉磨。大宇泗水、江南小野田水泥厂二段破碎均采用开路系统，石灰石粗碎后进行筛分，筛上物进入中碎机破碎。泗水破碎系统生产能力是1500t/h，粗碎是旋回式粗碎机，中碎的处理量为50%，用反击式中碎机，出料粒度?80mm。小野田为l000t/h，粗碎是颚式粗碎机，中碎的处理量为50%，用圆锥式中碎机，出料粒度?80mm。 在破碎车间设计中，系统生产能力的平衡是一项很重要的工作。如果各设备的能 - 74 - 水泥行业破碎机械的特点及常见故障处理 力匹配不当，则破碎机应有的能力发挥不出来。破碎机的生产能力一般为它的平均能力，由于来料粒度和易碎性有一定的不均匀性，其能力有波动且忽高忽低。这样，与之配套的喂料机和出料胶带输送机都应保持一定的富余能力。根据我们的经验应为l30~150%。当采用二段破碎时，若第二段留有20%以上的余力，可直接相连，否则应设中间仓来均衡。 当破碎车间距主厂区较远，用长钢丝绳胶带输送机运料，为了节省投资，需要减小胶带机的输送能力时，应在它与破碎系统之间设置料仓。否则输送机仍应保持30%以上的富余能力。 3 破碎车间工艺设计 3.1 位置和车间的侧型 破碎车间一般位于矿山或厂区，要便于矿石进厂，料流顺畅，且具有适于建设的地形和场地，良好的工程地质条件。 由于原矿用重型卡车运来，其道路和卸车场难以凌空高架，而车间进出料口高差在7~20m左右，车间布置设计的第一步就是确定它的侧型和基准标高。车间具有台阶式、平面式和地坑式三种基本侧型。台阶式是坡地使用的侧型，它充分利用地形，高进低出，布置紧凑，建筑工程量小，使用也方便。在矿山多采用这种侧型，厂区边有合适的坡地也可使用。平面式和地坑式都是平坦地形使用的侧型，多在厂区内使用。前者进料和主机都在地面上，需要有很长的板式喂料机，后者主机设在地坑内，建筑工程量大，且要求地下水位较低时才宜采用。三种侧型适用于不同的条件，需要因地制宜、合理应用。当破碎系统由多段组成时，也要结合地形，确定各车间的合理标高。目前有的建设部门不注意这个道理，强求将山坡削平使几个车间都处于同一个标高上，其结果是大大增加了建设工程量和费用。 3.2 车间内部配置 现以最常见的单段破碎机 为例介绍车间的内部配置。破 碎车间由卸料斗1，喂料机2， 破碎机3，出料胶带输送机4， 除尘系统5，维修设施7，厂 房6组成，见图7。 图7 单段破碎机破碎车间工艺布置 - 75 - 水泥行业破碎机械的特点及常见故障处理 3.2.1 卸料斗 卸料斗的有效容积不宜小于3~5车料(就近取料取小值)。当有轨运输时不得少于1列车料。料斗的几何形状应注意长、宽、深比例适宜，能保持较厚的料层，活料较多。对于带土料，料斗转角处最好带圆弧，以减少长期滞留死料压实的情况。料斗侧壁倾角取决于物料的性质，一般?55~60?。下部出料口的宽度取决于喂料机的宽度，长度应?2~3倍最大粒度。料斗前壁开口高度应为2倍最大粒度。小容积的料斗，前壁可敞开。前壁开口处两侧应与斗侧壁保持一致，有利于料块的顺畅通过。目前国内有些卸料斗前壁开口为矩形，虽施工方便，但使用效果欠佳，一旦两个大块同时出现就卡住，影响运转率。 卸料斗的斗壁应铺护衬，块状矿石可铺20~25mm钢板作护衬，在浇铸混凝土时以它为模板一次施工完成，此外也可用钢轨作护衬。对于粘土、页岩类矿石，料斗内铺贴聚四氟乙烯板，可减少湿料粘附的机会。 卸车坑的设计还应根据可停卸车位验算其卸车能力。通常卸车能力应保留一倍的余量。 3.2.2 喂料机 适用于大块物料的喂料设备有重型板式喂料机、重型推动式喂料机、重型振动式喂料机等。板式喂料机可具有向上坡度，可以克服一定的高差，是平面式和地坑式车间最适用的喂料机，台阶式车间也常采用。其坡度取决于喂料机槽板结构，常用的波形和带方钢筋条的槽板可达23~27?。推动式和振动式是水平或带负角(,-10?)的喂料设备，它们只在台阶式车间使用。其结构简单、重量轻、造价便宜。我国目前主要使用重型板式喂料机。 以往选型时喂料机宽度视送料的最大粒度而定(B?2Dmax+200mm)，如今单段破碎机已可破碎尺寸达转子直径的60%的大块，按上述方式确定的喂料机宽度将大大超过破碎机的进料口尺寸，两者较难衔接。按破碎机进料口尺寸缩窄后的板式喂料机，要处理好它与卸料斗下的出料口的关系，才能减少因大块料架空而不随板喂机行进的现象，即要求卸料斗出口平行带高度h不得大于料块D之半。D为通过量80%的进料8080 粒度。若D= lm，出料口平行带高h应?500mm。板式喂料机的长度可由下式确定: 80 L= L+ L + L………………………………………………………..(1) min 1 23 式中:L— 尾段长度，L?3t(t—链和槽板节距) 1 1 L — 卸料带长度，L ?(2~3)Dmax 22 - 76 - 水泥行业破碎机械的特点及常见故障处理 L — 头段长度，L = H / cos(tanα + 0.364) 33 H — 前壁开口高度 α — 喂料机仰角 当板式喂料机伸出距离和高度不足以安置破碎机时，应增加长度。它的生产能力不仅与宽度B和速度V有关，其料层厚度又与卸料斗几何形状有关，工艺设计中必须核算，才能恰如其分地与破碎机相匹配。 喂料机必须正面全宽度喂料，且尽量减小料块进入破碎机的落差，溜子必须具有足够的倾角，防止碎料和泥土堆积、粘附。 当采用混合破碎时，泥质料喂料机的卸料点必须在石灰质料喂料机料槽横断面的中部，不得偏斜，确保进入破碎机的两种原料在转子轴向基本均衡。泥质料喂料机的速度也应随主喂料机速度变化而变化，以保证两种原料配比符合需要。 喂料机的速度必须可调，目前主要采用交流的变频电机调速。喂料机的调速信号取自破碎机的负荷，当破碎机的电机负荷超过某给定值时，板式喂料机自动减速，如果负荷仍居高不下，则喂料机自动停止。负荷低于某给定值的下限时，喂料机随即加快喂料速度，如此可使破碎机处于最佳状态下运转，既充分发挥了能力，又可防止过载。 物料潮湿时，喂料机槽板常被细料粘附，待槽板转到回程时常沿途洒落。这部分料粉可在喂料机下用刮板清灰机收集，并卸入出料胶带输送机上。另一种办法是将出料胶带输送机延伸到喂料机下部，以收集洒落的料粉。 3.2.3 出料胶带输送机 与一般胶带输送机不同地方是它处于破碎机出料斗之下，为了减少料流对胶带冲刷和防止湿料粘附在料斗侧壁上，它的特点是宽带、低速(V=0.7~1.0m/s)、厚料层、全封闭。且胶带以选用抗冲击性能好的尼龙材料为佳。由于料层厚，且要求胶带垂度小，以利于导料槽的密封，故托辊布置时应加密间距(约300mm)。出料胶带输送机还需要具有在料斗充满料的情况下重载启动的能力。出料胶带机不必很长，只要具备上述功能即可。 3.2.4 除尘 破碎车间清除粉尘效果的优劣直接影响到车间的环境卫生状况。欲获得满意的效果，应处理好以下三个环节:好的密封和导流;正确的收尘位置;足够的吸风量和有效的除尘设施。 - 77 - 水泥行业破碎机械的特点及常见故障处理 关于密封和导流问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，密封是车间设计、非标准件制作和安装人员都极易忽略的，而这一环节的疏忽势将导致整个除尘系统的失效。除了破碎机壳体要严密之外，胶带机导料槽、吸风罩、管道等的结合面均须严密连接。当板喂机下附有刮板清灰机时，其下料溜子处应装锁风器。板喂机的料粉由出料胶带机直接收集时，此段与破碎机出料段之间应添加隔帘，防止破碎机出料口涌出气流反串外逸。 破碎车间的收尘点，通常有三种布置方法。一是“上一下三”，即上面一处设在破碎机进料头罩上，下面三处是破碎机出料斗前后各一处，出料胶带机与外运胶带机间的溜子一处。该 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的管道布置显得十分繁杂。二是“上一下一(或二)”，它与前者不同之处是破碎机出料斗后部收尘点取消。有时出料斗前部收尘点与胶带机溜子收尘点也可合并。三是只在下部设一个收尘点。根据我们的经验，当系统密封良好，下部吸风量充足时，上部收尘点可以取消。在这种情况下破碎机进料口并不冒灰。取消上部收尘点和管道可以使车间更为简洁，也不致因管道干扰检修吊车的通行。只需在出料斗前设一处收尘点，必要时在胶带机溜子处添加一个辅助收尘点。当设两个收尘 %左右。 点时，主风道的风量应占总量的80%左右，副风道占20 破碎车间收尘系统的总风量取决于破碎机的规格，设破碎机的吸风量为Q1 Q= 60DBhn………………………………………………………….(2) 1 式中h为锤头搅动气流时计算厚度，它取决于转子工作圆直径，因此 23Q= kDBn，m/h 1 单段锤破的系数k为6.4 系统漏风量为Q= 0.25Q…………………………………………….(3) 2 1 因为 Q = Q + Q 故 12 23Q = 8D Bn，m/h…………………………………………………… (4) 式中: D — 转子工作圆直径，m B — 转子有效宽度，m n — 转子转速，r/min 风管的气流速度一般应保持在12~16m/s。破碎车间一般采用单级除尘， 由于收尘 3浓度一般达120~190g/m，应选用高浓度的袋式除尘器。在收尘管道设计时如采取加大吸风管前一段导料槽的断面面积的措施，可降低粉尘在这段路径中的移动速度，使悬浮的粗粒子沉降下来，以降低吸入气体的含尘浓度。 3.2.5 其它注意事项 - 78 - 水泥行业破碎机械的特点及常见故障处理 大型破碎机操作控制通常都应在中控室中计算机上进行，破碎车间现场仅设巡检工定期巡视破碎车间内相关设备的运行状况。卸料平面、主机平台及破碎后物料出料处均应设摄像头，以便在中控室监控汽车卸料状态，防止料斗内物料保护层卸空而使板喂机裸露受砸。同时屏幕上也可观察到出料粒度变化情况。现场应设破碎机轴承、主电机轴承温度监测仪和破碎产量计量仪，有条件的也可设转子测速仪和振动监测装置，其信号均应传送到中控室计算机中，以便于操作人员及时监控和调整破碎机和板喂机的工作参数。显示屏上应能实时显示破碎机瞬时及累计产量，还应显示各监控参数瞬时数据，超过上限应及时报警。 车间应有足够的空间，并具有检修时放置拆散部件的位置。要有大件进出的门和通道。巡视线路顺畅、行走安全，过道的最窄宽度不得,1m，架空通道和梯子均应有扶栏。排风管最好不要靠近主要通道。 电缆沟、进排水管应统筹布置，不得妨碍重物的搬运，不要遗漏上吊车梁的爬梯，车间主平面通往卸车平台要有联络通道。 车间应按设备检修的最大件(通常是破碎机的转子)重量配置检修吊车。 要正确标示出各设备的载荷(包括静载荷和动载荷)，如果需要在楼面上放置检修的重物体(例如转子等)，也应予以标注，以供土建设计之用。 4 锤式破碎机常见故障分析及处理 4.1 锤头断裂及寿命短 锤头断裂的主要原因有三个:一是矿石中夹带铁块，二是化学成分控制有误(磷、碳、硅等元素严重超标)，三是热处理工艺不当。锤头寿命短的主要原因有三个:一是锤头材质选择错误，二是被破碎矿石的易碎性差和磨蚀性大，三是破碎机选型不当。 4.1.1 锤头磨损失效分析 当物料与高速旋转锤头撞击时，如正面撞击，物料尖角压入锤面，形成撞击坑，此时锤头属于撞击凿削磨料磨损。但当物料以一定角度撞击锤头时，冲击力可分解为垂直锤面的法向应力和平行锤面的切向应力，前者使锤头表面产生冲击坑，后者对锤头表面进行切削，形成一道道切削沟槽，则为切削冲刷磨损。 锤头工作时不是整个锤面破碎物料，只有侧面靠近边缘的区域进行破碎，称为工作区，随着锤头的不断磨损，工作区发生变化，物料对锤头的磨损方式也发生变化，即前期以撞击凿削磨料磨损为主，逐渐转为后期以切削冲刷磨损为主。因此锤头磨损失效机理是撞击凿削磨料磨损和切削冲刷磨损。 - 79 - 水泥行业破碎机械的特点及常见故障处理 大锤头撞击凿削磨料磨损形貌如图8，大锤头的切削冲刷磨损形貌如图9。由于生产中工艺控制不佳或使用中操作不当将产生锤头断裂，图10、图11为大锤头断裂形貌。 图8 大锤头撞击凿削磨料磨损形貌 图9 大锤头的切削冲刷磨损形貌 图10 大锤头断裂形貌 图11 大锤头断裂形貌 4.1.2 高锰钢锤头化学成分的影响 高锰钢是单段锤式破碎机锤头最常用的材质。化学成分是决定其组织和性能的首要因素，特别是碳(C)、磷(P)、硅(Si)三元素的含量要严格控制。锰(Mn)是主导元素，普通高锰钢中锰含量应该,11%，超高锰钢中锰含量应该,16%。添加铬(Cr)、钼(Mo)、钒(V)、钛(Ti)或稀土(RE)，可使奥氏体锰钢的屈服强度和初始硬度提高，从而提高其耐磨性能。 4.1.3 高锰钢锤头热处理的影响 由于高锰钢导热性能差，热膨胀系数大，锤头厚度大，加热时很容易因为应力大而开裂。因此入炉温度要低，一般在150?入炉，均温1h后，以80~100?/h的速度升温到650~700?保温1~3h，可消除铸造应力，减少厚壁件内外温度差，使金属从弹性状态进入塑性状态，进入塑性状态后可以120~150?/h的速度随炉升温到1080~1120?。保温时间根据经验数据是每25mm厚保温1h，加入合金元素多要延长保温时间0.5~1.5h。 水韧冷却的目的是得到过冷奥氏体，即把高温奥氏体组织保留到室温。奥氏体锰钢锤头要在960?以上入水，由于 30s将降温度70~90?，从打开炉门到锤头入水要控制在30s内，保证锤头在960?以上入水。水量应为锤头的10~12倍;水温要低于30?， - 80 - 水泥行业破碎机械的特点及常见故障处理 处理后水温应小于60?。 4.1.4 破碎机选型不当实例 浙江江山某水泥厂使用的PCF2022石灰石单段锤式破碎机(带一个给料辊)，配套电机800kW，6000V。实际破碎石灰石产量为350t/h，锤头寿命仅为4万吨/套。该机型的设计指标:产量500~700t/h，锤头寿命? 40万吨/套。实际生产指标与设计有很大差距。通过从当地矿山取样，分析了该石灰石微观结构及矿物组成。石灰石样如图12。标本呈深灰色，具有纹层构造，致密块状，发育剪节理并被方解石脉充填。其化学成分如下:CaO 46.3~49.63%，SiO 6.63~12.13%，MgO 0.9~2.91%，FeO 0.3~0.96%。SiO2232含量很高。 图12 石灰石样 图13 粉晶白云岩 图14 含石英粉晶白云岩 图15 消光现象 镜下观察(图13)主要由燧石结核灰岩(黑色无光性者)夹白云质灰岩组成，白云质灰岩和燧石结核灰岩呈互层构成纹层构造。燧石结核沿层面分布，许多燧石结核相互连接起来形成不规则燧石结核层。碳酸盐岩中的燧石结核主要由结构致密的微晶质石英和碳酸岩颗粒组成。白云质灰岩的纹理有绕燧石结核灰岩弯曲的现象。 白云质灰岩中含少量石英砂颗粒(图14)。对磨片旋转成不同角度进行观察，发现没有石英砂颗粒的地方，大部分有消光现象(图15)， 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 该处含有微晶质石英。碳酸盐胶结物往往会溶蚀石英碎屑，使碎屑岩具溶蚀结构。就像金属的“焊接”一样，溶解的石英牢牢地把周围的白云质灰岩“焊接”在一起。镜下几乎找不到原始的不溶解 - 81 - 水泥行业破碎机械的特点及常见故障处理 的石英颗粒。该矿物在放大400~630倍光学显微镜下，没发现微裂缝。 从以上分析可知，此矿石为硬岩，表现为易碎性差，强磨蚀性，破碎机产量低。燧石结核，白云石晶体呈半自形、它形镶嵌状，再加上溶解石英的“焊接”作用，必须有足够的破碎力，这种微晶间的固接强度才能被破坏。 因此使用单段锤式破碎机来破碎此类矿石是不合适的，应选用两段开路破碎系统。粗碎可选旋回式粗碎机，中碎可用圆锥式中碎机，出料粒度?60mm。 4.1.5锤头材质选用不当实例 越南缘河1500t/d生产线中砂岩等辅料破碎选用了PCZ1414单段锤式破碎机，用户使用后发现锤头磨损过快，除第一套锤头使用寿命约20天，后续2套锤头使用寿命仅7~10天，严重影响了正常生产。为此我们实地考察了该机使用状况。现场观察发现，当时越南正值雨季，主汛期雨水较多，进厂砂岩无堆棚存放，含大量泥沙砂岩十分潮湿。经取样分析砂岩的泥沙含量30~40%，水分7~10%。 观察换下磨损废锤头，发现是典型的切削冲刷磨损形貌。该锤头系合金高锰钢锤头+表面堆焊耐磨层，耐磨层的硬度为HRC55~60。来越南前我们曾对这批锤头制造及焊接情况进行了系统检查，从成份配比、铸造工艺、热处理及耐磨层堆焊等方面审查原始资料，未曾发现质量问题。现场观察更换下来锤头也未发现铸造质量问题。因此破碎含大量潮湿泥沙、较硬且难破、块状相对较小的砂岩，高锰钢+表面堆焊这类锤头显然不合适。 订货时要求出料粒度,25mm占90%，因此篦板的篦缝宽度设计为30mm。篦缝的宽度是影响破碎机产量和锤头寿命的重要因素。因实际生产中破碎后物料入立磨，故出料粒度可放宽至,70mm，篦缝可放宽至60mm。 经检查分析，锤头过快磨损根本原因是破碎含大量潮湿泥沙的砂岩，导致篦板排料不畅引起的，为此我们采取了下列措施: ? 选用双金属复合锤头，即磨损部分用KMTBCr20MoNi抗磨白口铸铁，锤柄部分用ZG35钢进行复合铸造。其中耐磨部分硬度?HRC60。 ? 调整破碎物料时间，晴天多破，雨天少破或不破，特别是含泥沙量高的砂岩不在雨天破碎。 ? 更换篦子，将篦缝放宽到60mm。 通过上述措施，一套锤头的使用寿命达到了二个月，基本上满足了生产工艺的需要。当然如采用先筛分后破碎工艺，将砂岩中泥沙预先筛除，还能进一步延长锤头的 - 82 - 水泥行业破碎机械的特点及常见故障处理 使用寿命。 4.2 端盘和锤盘磨损过快及断裂 端盘、锤盘是锤式破碎机转子的主要工作部件。高速运转的转子承受着巨大冲击载荷和交变载荷。而端盘、锤盘不仅分担了相当大部分冲击和交变载荷，同时端盘的外圆又不停地承受着物料冲刷磨损，工况条件较为恶劣。如原矿进料块度过大，破碎物料不当或转子结构强度设计有缺陷，都极易造成转子结构变形，端盘和锤盘磨损过快及断裂。 4.2.1 单段锤破转子和篦子板早期损坏实例 江西国兴集团禾丰水泥厂新建石灰石破碎生产线使用了一台PCZ1414型单段锤破，该机在运行9个多月，实际运行时间约4000h后，发现转子和篦子板变形，端盘外圆磨损严重，部分锤孔和主轴孔开裂。 现场检查发现转子过早损坏原因，除与转子自身结构偏单薄有关外，还与石灰石进料块度过大及板喂机头轮架设过前有关。该厂石灰石全部外购，因大块料成本相对较低，所以厂里采购的石灰石块度均在500~700mm之间，而该机的允许最大进料粒度仅为600mm，且最大料不得超过来料总量的10%。 针对上述情况，我们作了如下改进工作: ? 将板喂机头轮与破碎机中心线距离增大900mm，使板喂机来料落在破碎机的进料衬板上。 ? 采购矿山混合料，进料斗设置钢栅格，严格控制进料块度,600mm，且最大料不超过来料总量的10%。 ? 将锤盘、端盘焊接成一体，增强转子结构强度。 ? 把隔套与锤盘焊接成一体，使锤盘主轴孔薄壁处与隔套形成一个整体圆柱环，共同传递力矩，大大增强了锤盘最薄壁处的强度。 通过上述改造，在端盘和锤盘外圆定期堆焊耐磨材料情况下，转子的大修周期延长到4~5年。 4.2.2 细碎机转子和篦子板早期损坏实例 山水世纪创新2500t/d生产线选用了一台PCX250S细碎机，用于破碎石灰石、砂岩、页岩、钢渣等混合料。投料运行不到3个月，存在下列问题: ? 锤头磨损过快，一套锤头的平均寿命约为15天。 ? 篦子板、保险门篦板严重磨损。 - 83 - 水泥行业破碎机械的特点及常见故障处理 ? 转子端盘严重磨损。 经现场调查后发现锤头、转子端盘及篦板过快磨损根本原因是破碎的混合料中含有潮湿泥沙的砂岩(泥沙含量30~40%，水分7~10%)和硬度极高的钢渣。另一个原因是进料溜子过陡，入细碎机料速过快，细料易穿过锤头的打击区，直接冲刷端盘和锤盘表面的堆焊层所致。锤头材质为超高铬合金铸铁，硬度?HRC60，仅运行半个月就磨损失效，说明无论任何材质的锤头，在此工况条件下都无法满足实际生产工艺的需要。 为此采取了如下处理措施: ? 在细碎机进料溜槽处加挂链条，尽可能减缓料流的入机速度。 ? 钢渣和砂岩另选择一台对辊式破碎机单独破碎，细碎机仅破碎石灰石和页岩。 ? 改进端盘结构，增加耐磨材料组成的端盘护圈。 经改进后锤头使用寿命延长到3个月，篦板更换周期延长到6个月，转子端锤盘表面的耐磨层堆焊周期延长到4个月，基本上满足实际生产的需求。 4.3 轴承发热 轴承发热是锤式破碎机常见的故障之一。轴承发热主要原因:一是轴承座振动过大，二是两轴承座水平误差过大，三是轴承座内孔与轴承外圈之间顶间隙过小，四是轴系中透盖等零件与轴有干涉，五是轴承损坏。有时几个因素交织在一起，互相影响，很难说哪一个因素是主要因素。 4.3.1 轴承发热分析处理实例 沙特Najran6000t/d生产线辅料破碎选用PCZ2022型单段锤破，在调试期间出现传动轴承发热现象。我们在现场经多次检测和分析，最终找出了轴承发热的真正原因并进行了处理。该机至今已连续运行了5年多，轴承温度一直稳定在70?以下。 4.3.1.1试机情况 PCZ2022型单段锤式破碎机经常规检查后于2007年7月10日前后进行了数次试机，仅运行1.5~2h传动轴承温度迅速窜升到90?以上，同时轴承座和机架振动较明显，不得不停机。检查润滑脂加入量和型号均合适。期间采取了下列措施:?清洗轴承座及轴承，换新脂;?加固滑轨螺母;?机架与底座、滑轨之间缝隙垫实。开机后传动轴承发热依旧。 4.3.1.2轴承发热的几种看法 ? 振动 - 84 - 水泥行业破碎机械的特点及常见故障处理 有人认为飞轮动平衡不好引起振动，造成轴承发热。 测量飞轮端面径向跳动量:+0.20~,0.30mm，最大跳动量为0.5 mm。由此可见飞轮端面径向跳动量偏大，振动由飞轮引起。根据笔者调试经验，这个振动量尚不足以引起轴承发热。飞轮拆除后振动虽明显消失，但轴承发热依旧。从而排除动平衡不好引起振动导致轴承发热这一因素。 ? 稀油强制润滑 在当地40~55?高温和轴转速1189rpm使用条件下，有人提出只有将脂润滑改为稀油强制润滑，才能解决轴承发热问题。但现场发现该传动装置制造精度达不到稀油润滑密封要求。 ? 油封与轴磨擦发热 有人认为是该结构中密封油封与轴磨擦发热，进而引起轴承发热。经检查密封唇口与轴接触面过盈量不大，轴的表面光洁度也较高，传递出热量较小，笔者认为不会引起轴承发热。 ? 轴承发热真正原因 笔者根据现场综合情况判断，轴承发热真正原因是由两轴承座水平误差过大、透盖与轴有磨擦及顶间隙过小这几个因素叠加形成。 ?两轴承座水平误差过大 将整个传动轴系拆除后，测量两个轴承座之间水平误差为0.7~0.9mm。两个轴承座支承平面是加工面，加工误差?0.2mm，现场水平误差过大的原因是:机架未经退火消除焊接应力或运输变形。 ? 密封透盖与轴有磨擦 检查拆下的整个轴系，发现小带轮两侧轴上有磨痕，说明轴与三个密封透盖有磨擦。 ? 顶间隙过小 设计采用两端都是“浮动式”的轴承配置，其中轴承内圈为过盈配合，外圈为过渡配合。实际测出轴承座结合面有0.05mm以上间隙，说明两个轴承外圈与轴承座孔均为过盈配合。当轴受热膨胀时，浮动端轴承外圈无法随轴一起轴向移动，轴系中产生内部轴向力，造成所选球面滚子轴承内外侧滚子负荷明显不同，外侧滚子单边受力，负荷明显增大，引起磨擦阻力增大而发热。检查轴承外侧滚子发现小端已磨得发亮，证实轴承受力不均匀，系单边受力。 - 85 - 水泥行业破碎机械的特点及常见故障处理 4.3.1.3处理过程 ? 轴系重新定位 先清洗干净轴承盖及轴承座。在轴承座底面划水平和垂直中心线，在机架相应支 并保证轴承座就位后两者之间水平和承板上以螺孔位置为基准，划水平垂直中心线， 垂直中心线重合。 ? 两轴承座水平找正 根据先前测量结果，在电机侧轴承座底部垫薄铜皮，并根据水准仪测量数据来调整薄铜皮数量，最终控制两轴承座之间水平误差?0.2mm。 ? 其它处理措施 ? 用锉刀和细铁砂纸打磨掉轴上两处磨痕，另一可取下透盖加工掉1mm 。 ? 将轴系装回已找正清洗过的轴承座内。 ? 用压铅方法测量顶间隙和端面间隙。根据测量结果，端面各垫0.2mm铜皮。装配后传动轴承顶间隙为0.05~0.1mm。 ? 检测三个透盖与轴的间隙，使最小间隙,0.15mm。 ? 联轴器找正。先用钢尺进行初找，后用千分表精找。实际最终调整后的联轴器误差为径向误差0.08mm，轴向误差0.04mm。 4.3.1.4处理效果 2007年8月5日进行空载试机，16:18开机，21:30停机，连续运行5h。停机时温度:外侧轴承温度66?，电机侧轴承温度65?。8月8日负荷投料，9:03开机，15:40停机，连续运行6h。开机时轴承温度为36?。停机时温度:外侧轴承温度67?，电机侧轴承温度69?。 4.3.1.5几点体会 ? 高温润滑脂使用。德国HAZEMAG破碎机说明书中允许试生产期间轴承最高温度为100?，而国内一般规定调试期间轴承温度不能高于80?，这条对国产轴承和普通润滑脂尚可适用，但在使用SKF或FAG轴承，且用壳牌或福斯高温润滑脂情况下，笔者建议试运行期间轴承温度可放宽至85~90?。 ? 即使在沙特高温环境下，如常温工况下破碎机等设备的传动轴承也尽量不采用水冷或稀油强制润滑等复杂手段，而应采用德国HAZEMAG破碎机小皮带轮上带风扇等简易措施来辅助降温。 ? 在当地气温高达40~55?，转速比国内高20%情况下，只要传动轴水平误差和 - 86 - 水泥行业破碎机械的特点及常见故障处理 联轴器对中误差达0.2~0.3mm，密封环与轴有一定磨擦，浮动轴承无法移动，这几个因素综合作用，就会造成破碎机传动轴承发热现象。而国内像这样的误差精度，传动轴承一般不会引起发热。 ? 浮动端传动轴承建议优选CARB圆环滚子轴承。该型轴承既可自动调心又可轴向位移，轴承外圈则可设计成过盈配合，从而避免了采用普通球面滚子轴承时顶间隙过大易跑外圈，顶间隙过小则无法浮动的尴尬。 - 87 -