Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Состояние и направление развития техники и технологии измельчения в трубных шаровых мельницах(ТШМ). 9
1.1 Совершенствование процесса измельчения в ТШМ. 10
1.1.1 Увеличение габаритных размеров ТШМ. 10
1.1.2 Многотрубные шаровые мельницы 11
1.1.3 Совершенствование футеровки 12
1.1.4 Снижение поверхностной энергии 14
1.1.5 Охлаждение ТШМ 17
1.1.6 Внутримельничные энергообменные устройства. 18
1.1.7 Совершенствование схем организации процесса
измельчения 21
1.2 Технические решения организации внутримельничной классификации, рецикла и байпаса 24
1.3 Предлагаемое конструктивно — технологическое решение 29
1.4 Анализ методик расчета трубных шаровых мельниц 31
1.4.1 Мощность, потребляемая приводом ТШМ 31
1.4.2 Производительность ТШМ 36
1.4.3 Закономерности измельчения материала в ТШМ. 38
1.5 Мощность потребляемая трубошнеком 38
1.6 Цели и задачи исследований 42
1.7 Выводы 43
ГЛАВА 2 Расчет конструктивно - технологических параметров тшм с рециклом измельчаемого материала . 45
2.1. Массовые потоки в ТШМ, оборудованной ВКУ 45
2.2 Среднее время измельчения материала 47
2.3 Математическая модель движения загрузки в полости лифтера ВКУ 50
2.3.1 Начальный момент относительного движения тела по поверхности лифтера 51
2.3.2 Относительное движение материальной точки по внутренней поверхности лифтера ВКУ 56
2.4 Движение загрузки в трубошнеке ВКУ 69
2.5 Расчет пропускной способности внутримельничного устройства 70
2.6. Производительность ТШМ, оборудованной ВКУ 72
2.7 Затраты мощности на взаимодействие конструкции ВКУ с шароматериальной загрузкой. 76
2.7.1 Изменение затрат энергии на трение в подшипниковых узлах, связанное с изменением массы подвижной части ТШМ и массы загрузки мелющими телами 77
2.7.2 Затраты энергии на перемещение загрузки в трубошнеке ВКУ 78
2.7.3 Мощность, затрачиваемая на перемещение загрузки в лифтерах 79
2.7.4 Затраты на преодоление сопротивления загрузки прохождению сквозь нее лифтеров 81
2.7.5 Изменение затрачиваемой энергии за счет смещения центра тяжести загрузки 81
2.8 Выводы 83
ГЛАВА 3 План и методика проведения экспериментальных исследований 84
3.1. Основные положения экспериментальных исследований 84
3.2 Описание экспериментальных установок применяемого оборудования и средств контроля 86
3.3 Методики экспериментальных исследований 96
3.4 Поисковые эксперименты 96
3.5 План проведения многофакторного эксперимента для определения эффективности измельчения 98
3.6 Характеристики исследуемого материала 102
3.7 Выводы 103
ГЛАВА 4 Результаты экспериментальных исследований тшм, оборудованной вку 104
4.1 Исследование влияния основных факторов на эффективность процесса измельчения 105
4.1.1 Анализ уравнения регрессии производительности ТШМ, оборудованной ВКУ 105
4.1.2 Анализ уравнения регрессии мощности потребляемой главным приводом ТШМ, оборудованной ВКУ 114
4.2 Выбор рационального режима процесса измельчения 121
4.3 Выводы 125
ГЛАВА 5 Результаты внедрения на цементной мельнице . 126
5.1 Внедрение на ОАО «Михайловцемент» 126
5.2 Внедрение на ЗАО «Белгородский цемент» 129
5.3 Внедрение на ЦЗ «Пролетарий»... 135
5.4 Технико-экономический результат работы 136
5.5 Выводы 138
Основные результаты и выводы 139
Литература
- Многотрубные шаровые мельницы
- Технические решения организации внутримельничной классификации, рецикла и байпаса
- Начальный момент относительного движения тела по поверхности лифтера
- Описание экспериментальных установок применяемого оборудования и средств контроля
Введение к работе
Актуальность темы диссертационной работы.
В настоящее время в РФ происходит подъем строительной индустрии. Это влечет за собой необходимость постоянного увеличения объемов производства строительных материалов. Выпуск базового строительного материала, цемента, с 1990 по 1998 г. был снижен с 83 до 26 млн т в год. Начиная с 1998 г. объемы производства цементной промышленности постепенно наращивались, и в 2004 г. выпуск цемента составил 45,6 млн т в год.
К 2008 г. для обеспечения внутреннего рынка страны по планам правительства РФ годовой выпуск портландцемента необходимо увеличить до 70— 80 млн т в год.
Это достаточно сложная задача, если учитывать нынешнее состояние цементной промышленности т.к. износ основных фондов по оценке отраслевых экспертов составляет более 70 %. За период с 1992 по 2002 гг. в цементной промышленности введено лишь две технологические линии общей мощностью около 1 млн. т. [55].
В связи с длительным сроком окупаемости инвестиционных проектов, обусловленным технологическими особенностями и высокой капиталоемкостью приток инвестиций от сторонних инвесторов маловероятен.
Серьезной проблемой, усугубляющей ситуацию в отрасли, является сезонный характер работ, нередко это приводит к аварийным ситуациям и повышенному износу оборудования. Рентабельность цементного производства по данным Госстроя РФ составляет около 10%. Этих средств недостаточно для внедрения современного технологического оборудования [55].
Большой проблемой отрасли в целом является то, что за годы перестройки прекратили работу практически все отраслевые научно-исследовательские, технологические и проектные институты, утрачено отраслевое машиностроение.
В связи с этим стоящие перед отраслью задачи по увеличению выпуска цемента в ближайшие годы без существенных инвестиций не представляется возможным.
В такой ситуации необходимо проведение мероприятий по модернизации существующего парка машин, повышению эффективности его использования путем не дорогостоящих, но научно обоснованных и эффективных мероприятий.
Одним из основных технологических переделов, формирующих строительно-технологические свойства цемента, является помол. Задавая удельную поверхность, зерновой состав, вводя различные добавки мы можем в процессе помола в широких пределах регулировать свойства цемента.
В настоящее время в РФ, а также странах СНГ помол портландцементного клинкера осуществляют преимущественно в трубных шаровых мельницах (ТШМ). Повышение эффективности работы этого агрегата является одной из задач, решение которых приведет к росту объемов выпуска и повышения качества продукции цементных предприятий.
Рабочая гипотеза — повысить эффективность процесса измельчения портландцементного клинкера в ТШМ можно путем организации в полости помольного агрегата рециркулирующих потоков, что позволит увеличить среднее время пребывания измельчаемого материала в зоне измельчения.
Научная идея - необходимо исследовать такие режимы помола в ТШМ, при которых внутри барабана мельницы осуществляется рецикл измельчаемого матриала, сопровождающийся процессами классификации и вывода готового продукта, что в целом изменяет условия процесса измельчения.
Цель работы - интенсификация процесса помола портландцементного клинкера в ТШМ путем организации рециркулирующих потоков и байпаса измельчаемого материала в зоне тонкого помола; определение рациональных режимов ее работы; разработка методик расчета основных параметров ТШМ с рециклом.
Задачи исследований. 1. Разработать методику расчета конструктивно-технологических и кинематических параметров ТШМ с рециклом измельчаемого материала.
2. Разработать математические модели движения загрузки в элементах внутри-мельничного классифицирующего устройства (ВКУ) ТШМ.
3. Создать экспериментальную модель, разработать методики исследований ТШМ с потоками рециркуляции и байпаса в зоне тонкого помола.
5. Исследовать влияние режимов работы ВКУ ТШМ на эффективность процесса измельчения.
6. Выявить рациональные конструктивные и технологические параметры ТШМ, оборудованной ВКУ.
7. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработать алгоритм расчета ТШМ с организацией рецикла и процесса классификации измельчаемого материала.
Научная новизна.
1. Разработана методика определения среднего времени измельчения материала в ТШМ, оборудованной внутримельничным классифицирующим устройством (ВКУ), учитывающая рециркуляцию материала в камере тонкого помола.
2. Получены аналитические выражения, описывающие движение загрузки в трубошнеке, в полости лифтера ВКУ. Научно обоснован эффект вылета части загрузки из полости лифтера, установлен характер рассредоточения загрузки при движении в лифтере, определена доля загрузки лифтера ВКУ, которая подлежат вылету из него.
3. Разработаны методики определения: пропускной способности ВКУ по мелющим телам и измельчаемому материалу; производительности и изменения мощности ТШМ, оборудованной ВКУ. Методики учитывают конструктивно - технологические особенности ВКУ и режимы работы ТШМ.
Практическая ценность работы.
На основании результатов исследований разработано принципиально новое внутримельничное классифицирующее устройство для ТШМ, конструкция которого защищена патентом РФ, № 2246355. ВКУ позволяет повысить эффективность измельчения материала в ТШМ.
Автор защищает.
1. Математическую модель определения среднего времени измельчения материала в ТШМ, оборудованной ВКУ.
2. Уравнения, описывающие движение частиц в лифтерах и трубошнеке ВКУ.
3. Результаты экспериментальных исследований в виде регрессионных моделей, позволяющие определить влияние основных факторов на формирование функций отклика: производительность и мощность ТШМ.
4. Патентно-чистую конструкцию ВКУ для ТШМ.
Реализация работы. Результаты работы внедрены на ОАО «Михайлов-цемент», ЗАО «Белгородский цемент», ЦЗ «Пролетарий», ПРУП «Кричев-цементношифер» при помоле портландцементного клинкера, а также в учебном процессе Белгородского государственного технологического университета имени В.Г. Шухова на кафедре «Механического оборудования предприятий промышленности строительных материалов».
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-технических конференциях, проводимых в БГТУ им. В.Г. Шухова; международных научно-технических конференциях — «Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии» в 2003г и 2005г; «Образование, наука, производство» в 2004г.; международной интернет-конференции «Технологические комплексы, оборудование предприятий строительных материалов и стройиндустрии» в 2004г.; на заседаниях технических советов ОАО «Михаиловцемент», ЗАО «Белгородский цемент», ЦЗ «Пролетарий», ПРУП «Кричевцемнтношифер» в 2002-2005гг.
Публикации. По результатам работы опубликовано 7 печатных работ, получен патент РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов по результатам работы, списка литературы из 116 наименований. Работа изложена на 150 страницах, в том числе содержит 66 рисунка, 10 таблиц.
Многотрубные шаровые мельницы
Высокий уровень энергозатрат является одним из главных недостатков ТШМ [15, 73].
Основная часть энергии потребляемой ее приводом (80-90%) расходуется на приведение в движение корпуса мельницы и мелющих тел [73].
При этом загрузка располагается в барабане мельницы эксцентрично по отношению к его оси вращения и создает момент сопротивления, на преодоление которого требуются значительные усилия.
Специалистами Оргпроектцемента были разработаны несколько типов уравновешенных многотрубных шаровых мельниц (УМШМ). Отличительной чертой этих агрегатов от ТШМ является устройство корпуса. Он состоит из 5— 13 барабанов (в зависимости от типа конструкции): одного центрального, предназначенного для предварительного дробления (используется не во всех типах конструкций), трех или четырех уравновешенных — для последующего дробления и шести - восьми периферийных, расположенных попарно - для окончательного помола (используется не во всех типах конструкций) [41, 44, 45].
При такой конструкции часть загрузки находится в отдельных барабанах (уравновешенных и периферийных) расположенных симметрично относительно оси вращения, что уменьшает возникающий момент сопротивления вращению и тем самым снижает энергетические затраты.
По данным промышленных и лабораторных исследований, УМШМ позволяют осуществлять помол обычного клинкера до суммарного остатка 2Roo8=10 % при S=300 м /кг с расходом электроэнергии на 40-50% ниже, чем при выпуске аналогичного продукта в однотрубной мельнице работающей по открытому циклу. К тому же снижается температура готового продукта и уровень шума. Агрегат, построенный на базе ТШМ диаметром 2,6м, позволяет увеличить производительность в два раза. Отмечается также, что разработанные конструкции корпусов обладают большей жесткостью чем традиционный однотрубный корпус [44, 45].
Несмотря на все свои неоспоримые преимущества УМШМ не нашли широкого промышленного применения. Причинами этого являются высокие капитальные затраты на изготовление, более высокая трудоемкость обслуживания и ремонта.
Эффективность процесса измельчения и производительность ТШМ напрямую зависит от типа футеровочных плит, которыми она оборудована. Профиль футеровки определяет объем помольных камер, режим работы мелющих тел, характер их взаимодействия с футеровкой, влияет на интенсивность ее износа [29, 32, 50, 51, 52, 56].
В камерах предварительного измельчения устанавливают броневые плиты, поверхность которых, как правило, имеет ярко выраженные ребра, выступы, волнистость. Такая форма позволяет увеличить коэффициент сцепления броне-футеровки с шароматериальной загрузкой. В последующих камерах ив частности в камерах тонкого измельчения устанавливаются плиты, рабочая поверхность которых менее рельєфна. За счет использования различного типа футеровочных плит при одной и той же частоте вращения реализуются водопадный режим движения мелющих тел, который необходим для измельчения крупных частиц, и каскадный, являющийся наиболее эффективным при помоле.
При работе шаровых мельниц наблюдается скольжение дробящей среды (наружного слоя мелющих тел) относительно футеровки барабана в направлении обратном вращению [32, 52, 57]. По оценкам Д.К. Крюкова [51] в результате этого скольжения разрушению подвергается лишь 2 % от общего количества измельчаемого материала.
В тоже время трение между мелющими телами и футеровкой приводит к износу футеровочных плит, завышенному потреблению электроэнергии и снижению производительности помольного агрегата [32, 51].
Создание профилей футеровки, обеспечивающих минимальное скольжение мелющих тел по ее поверхности, является актуальным вопросом и в настоящее время.
Анализ работы ТШМс различными видами бронефутеровки показал, что менее.всего подвержены износу „норильский" и „каблучковый" профили. Они обеспечивают надежный захват шаров, минимальный путь их скольжения, равномерно изнашиваются, благодаря чему длительное время профиль рабочей поверхности мало изменяется [32].
При загрузке помольной камеры ТШМ шарами различного диаметра в процессе движения происходит их нежелательное разделение по крупности. Это явление носит как поперечный, так и продольный характер, и оказывает отрицательное влияние на процесс измельчения. С целью устранения этого недостатка применяют классифицирующие виды бронефутеровок. Наибольшее распространение получили конусно-ступенчатые и спиральные типы бронефутеровок [50, 52].
Технические решения организации внутримельничной классификации, рецикла и байпаса
Существуют конструкции устройств для ТШМ, с помощью которых внутри помольного агрегата реализуется процесс классификации измельчаемого материала.
В авторском свидетельстве (АС) № 831171 [2] (рис. 1.1) предлагается камеру тонкого помола ТШМ разделить цилиндрической вставкой 1 с перфорированной поверхностью на два коаксиальных отделения, внутреннее 2 и внешнее 3. Межкамерная перегородка 4, в части прилегающей к внешнему коаксиальному отделению выполняется сплошной, а в части прилегающей к внутреннему отделению перфорированной. Часть разгрузочной решетки 5, которая прилегает к внешнему коаксиальному отделению, выполняется перфорированной, а прилегающая к внутреннему - сплошной с центральным отверстием 6 для отвода аспирационного воздуха.
Камера грубого помола 7 и оба отделения 2, 3 камер тонкого помола частично заполняются мелющими телами.
Материал из камеры грубого помола через межкамерную перегородку 4 поступает во внутреннее отделение 2 камеры тонкого помола, а из нее через от 4$ верстия в цилиндрической вставке 1 во внешнее коаксиальное отделение 3, от куда через разгрузочную решетку 5 выходит из корпуса мельницы.
Потоки аспирационного воздуха проходя через отделение 2 выносят час тицы материала через центральное отверстие 6.
Достоинства конструкции: эффективное измельчение материала в камере тонкого помола с перекрытием помольных отделений друг другом; своевременное удаление материала из зоны измельчения аспирационными потоками.
Недостатки: трудоемкость изготовления цилиндрической просеивающей поверхности имеющей мелкие отверстия и предназначенной для восприятия высоких нагрузок; повышенное гидравлическое сопротивление разгрузочной решетки 5; отсутствие во внешнем отделении 3 аспирационных потоков.
В патенте Германии № 607571 [68] (рис. 1.2) предлагается транспортирующая камера, предназначенная для вывода готового материала из зоны измельчения ТШМ в систему аспирации посредством использования отработанного воздуха. Камера образована корпусом мельницы 1, разгрузочной решеткой 2, дополнительной перегородкой 3. Подвод отработанного воздуха осуществляется по трубе 4 установленной коаксиально барабану 1, проходящей через разгрузочные крышку 5 и решетку 2, транспортирующую камеру и дополнительную перегородку 3. Кольцевое пространство транспортирующей камеры поделено при помощи радиальных перегородок 6 на секторы. Для каждого сектора в дополнительной перегородке проделано отверстие для отвода воздуха. Последний направляется из коаксиальной трубы в отверстия секторов транспортирующей камеры при помощи экрана 7 установленного в камере 8 предшествующей транспортирующей камере. Отработанный воздух подводится в коаксиальную трубу 4 по неподвижному патрубку 9 через узел динамического сопряжения 10. Кроме того, имеется желоб 11 подачи крупки из классификатора в патрубок 9 для возврата ее в камеру помола 8.
Несмотря на оригинальность конструкция обладает рядом недостатков: усложнение конструкции ТШМ; снижение полезного объема; наличие дополнительных узлов динамического сопряжения; применение конструкции ограничено ТШМ с периферийным приводом; дополнительный подвод со стороны разгрузки снижает расход воздуха через мельницу со стороны загрузки, результатом чего являются перегрев и запаривание агрегата.
С помощью сепараторного устройства 12 отделяются крупные частицы, которые при помощи лопастных приспособлений 2 подаются в камеру тонкого помола на измельчение. Здесь материал движется в сторону межкамерной перегородки, проходит через поверхность 9 и лопастными приспособлениями 11 подается в трубопровод 5.
Недостатками конструкции являются: усложнение конструкции; уменьшение полезного объема; возможно применение сепараторов только проходного типа.
В патенте Германии № 478057 [67] (рис. 1.4) предлагается устройство для выделения из материала крупных частиц и возврата их на доизмельчение. С этой целью в ТШМ установлены две межкамерные перегородки 1 и 2. Между перегородками установлен коаксиально корпусу 3 перфорированный барабан 4. Пространство между барабаном 3 и перфорированным барабаном 4 оборудовано винтовыми поверхностями 5. Также имеются радиальные патрубки 6 для отвода крупных частиц с поверхности барабана 4 в кожух 7 смонтированный вокруг корпуса 3.
Внутримельничный классификатор
Материал после измельчения в камере грубого помола 8 проходит через межкамерную перегородку 1 и попадает на внутреннюю поверхность перфорированного барабана 4, где осуществляется механическая классификация мате риала. Мелкие частицы просыпаются через его поверхность и транспортируются винтовыми поверхностями к межкамерной перегородке 2, с помощью которой подаются в камеру тонкого помола 9 на дальнейшее измельчение. Крупка перемещается по внутренней поверхности барабана 4 и выходит по патрубкам 6 в кожух 7. откуда транспортируется в загрузочную часть камеры.
Недостатками конструкции являются: необходимость транспортирующих агрегатов; наличие узлов динамического сопряжения; уменьшение рабочего объема; усложнение конструкции повышение гидравлического сопротивления.
Несмотря на большое многообразие внутримельничных классифицирующих устройств (часть которых представлена) они не нашли широкого применения в промышленности.
Для решения задачи по организации процесса классификации измельчаемого материала непосредственно в полости ТШМ, нами была разработана принципиально новая, конструкция внутримельничного устройства [9 - 11, 17, 91], на которую получен патент РФ №2246355 [66].
ВКУ (рис. 1.5) состоит из трубошнека!, винтовая поверхность 2 которого имеет навивку обратную направлению вращения барабана мельницы 3. Тру-бошнек размещен коаксиально барабану мельницы и жестко прикреплен к нему со стороны межкамерной перегородки 4 при помощи стоек 5, а со стороны разгрузочной решетки 6 при помощи лифтеров 7. Лифтеры 7 помимо крепежной выполняют функцию транспортировки загрузки из камеры помола в полость трубошнека. Одним торцом каждый лифтер входит в полость трубошнека и жестко прикреплен к нему, другим жестко прикреплен к корпусу мельницы. В боковой поверхности лифтера имеется технологическое отверстие 8 для отбора загрузки из камеры помола.
Начальный момент относительного движения тела по поверхности лифтера
В момент начала движения вдоль поверхности лифтера (рис. 2.3) на материальную точку действуют силы: G - сила тяжести; Йл - сила давления лифтера на материальную точку (сила реакции опоры); FTP - максимальная сила трения покоя. В соответствии с принципом Даламбера: G+ +FTP-ma=0, (2.5) где m — масса материальной точки, кг; а - абсолютное ускорение материальной точки, м/с . Согласно теореме Кориолиса о сложении ускорений: a=ar+ae+aK0P (2.6) где ar - относительное ускорение материальной точки, м/с2; ае - переносное ускорение материальной точки, м/с2; акор - кориолисово ускорение материальной точки, м/с2. Переносное движение представлено вращением с постоянной угловой скоростью, следовательно, ае направлено к центру вращения, и по модулю равно: ае=со2г, (2.7) где г - расстояние от оси вращения барабана ТШМ до материальной точки. r = Rn-hHA4, (2.8) где Rn - радиус барабана ТШМ в свету, м; ПНАЧ - начальное расстояние материальной точки от внутренней поверхности барабана, м. Относительное ускорение определяется выражением: a =lf- 2-9 где Т)г - скорость относительного движение, м/с, а кориолисово ускорение: акор=2[шхі)г]. (2.10) В начальный момент переносного движения vr = 0, следовательно: аг=аКОР=0. (2.11) С учетом выражений (2.6), (2.7) и (2.10) уравнение (2.5) принимает вид: G + Я,+1 -111 =0. (2.12) В проекциях на оси системы координат то п уравнение (2.11) принимает вид:
При коэффициенте трения f = 0,3-Ю,5, f2 есть величина малая по сравнению с единицей, в связи с чем соотношение (2.19) примет вид: (2.21) ю ю0(1+-П.
Из соотношения (2.21) следует, что уравнение (2.18) имеет решение, если угловая скорость вращения со ТШМ меньше величины (1,0225-1,0625) со0, что выполняется при рабочих значениях угловой скорости вращения барабана-мельницы для любого расстояния от материальной точки до оси вращения в пределах полости барабана.
При выполнении условия (2.21) решение уравнения (2.18) имеет вид: (2.22) Согласно соотношению (2.22) угол а0, определяющий начальный момент относительного движения зависит от расположения материальной точки относительно оси вращения - радиуса г, угловой скорости со вращения лифтера и коэффициента f трения скольжения по поверхности лифтера.
В реальных условиях радиус размещения материальной точки на внутренней поверхности лифтера может принимать значения от радиуса Rn характеризующего внутреннюю поверхность камеры помола, до R0J1 - радиуса характеризующего срез отверстия в лифтере ближний к оси вращения ТШМ. Угловая скорость вращения барабана мельницы выбирается исходя из общеизвестных принципов в зависимости от диаметра барабана в свету. Коэф фициент трения принимает значение в области от 0,3 до 0,5 в зависимости от шероховатости внутренней поверхности лифтера. На рисунках 2.4, 2.5, 2.6 представлены зависимости угла расположения лифтера, при котором начинается относительное движение материальной точки от начального расстояния материальной точки до оси вращения ТШМ.
Анализ графика представленного на рис. 2.4 показывает, что увеличение коэффициента трения скольжения при прочих равных условиях приводит к увеличению угла а0, так в условиях ТШМ 03м для г = 1,2 м при повышении f с 0.3 до 0,5 (Хо увеличивается с 40,2 до 48,4 градусов, что составляет 8,2 градуса.
Из рис. 2.5 видно, что с увеличением типоразмера ТШМ значение угла а0 снижается, это связанно со снижением частоты вращения барабана мельницы, что необходимо для поддержания рациональных режимов движения мелющей загрузки. Неравномерность изменения кривизны кривых обусловлена отличием фактической частоты вращения ТШМ от расчетной.
Описание экспериментальных установок применяемого оборудования и средств контроля
Установка ВКУ в последнюю камеру помола ТШМ приводит к изменениям нагрузок на привод мельницы.
Во-первых, увеличивается масса подвижной части мельницы что приводит к увеличению момента инерции и момента сил трения, возникающих в подшипниковых узлах.
Во-вторых, осуществляется принудительное перемещение загрузки в полости трубошнека, для чего необходимы дополнительные затраты на преодоление сил трения о винтовую поверхность и корпус ВКУ.
Процесс подачи загрузки из камеры помола в трубошнек (движение в загрузочных элементах) и прохождение лифтеров сквозь загрузку также сопровождается дополнительными затратами на приводе.
Однако имеются и моменты, снижающие уровень потребляемой энергии. Часть загрузки (находящаяся в трубошнеке ВКУ) расположена ближе к оси вращения барабана, чем в мельнице классической конструкции вследствие чего снижается крутящий момент, препятствующий вращению барабана.
Таким образом, изменение мощности потребляемой приводом ТШМ связанное с установкой ВКУ можно определить по формуле: AP = AP,+AP2+AP3+AP4-AP5, (2.99) где APj — затраты энергии связанные с изменением потерь на трение в подшипниковых узлах в связи с увеличением массы подвижных частей конструкции ТШМ и снижением массы мелющих тел, кВт; АР2 — затраты энергии на перемещение загрузки в полости трубошнека ВКУ, кВт; АР3 — затраты энергии на перемещение загрузки в лифтерах, кВт; АР4 - затраты энергии на преодоление сопротивления загрузки прохождению через неё лифтеров, кВт;
АР5 - экономия энергии связанная с уменьшением момента сопротивления загрузки вращению барабана ТШМ, кВт. Работа силы трения прямо пропорциональна величине перемещаемой массы. При установке ВКУ увеличивается масса барабана, соответственно увеличиваются и потери на трение. Изменение происходит на величину пропорциональную отношению массы ВКУ к массе барабана мельницы. Согласно уравнению (1.3): APxx = 0,l-kMy-DLn, (2.100). где к — коэффициент, равный отношению массы ВКУ к массе барабана мельницы, доли ед. Дополнительные потери мощности с установкой ВКУ не изменяются и зависят только от коэффициента загрузки ТШМ мелющими телами. Согласно уравнению (1.5): APWI=0,l.DnLnn.KWI. (2.101) Т.о., изменение величины полных потерь на трение в подшипниковых узлах определяется изменением потерь холостого хода: Затраты на перемещение в трубошнеке определяются как: ДР2=Р21+Р22+Р23 (2.103) где Р21 - затраты на преодоление сил инерции, возникающих при изменении скорости движения загрузки от 0 до и,; Р22 - преодоление трения груза о внутреннюю поверхность кожуха; Р23 - перемещение груза вдоль оси винта и преодоление трения груза о винтовую поверхность. Приведем выражения (1.35) - (1.37) соответствующие Р21 ,Р22,Р23 к виду соответствующему решаемой задачи и системе СИ. Р2і = Оаш_ (2104) где QyBMX - производительность трубошнека, т/ч; va - абсолютная (осевая) скорость движения загрузки в трубошнеке, м/с; Da=S-n, (2.105) где S - шаг винтовой поверхности трубошнека, м; п - частота вращения трубошнека (мельницы), об/с; Р22 = ГЛі)0ТК, (2.106) где 1)отк — средняя скорость загрузки относительно поверхности корпуса трубошнека, м/с;
