輥壓機粉磨系統中組合式選粉機的重量估算方法

王燁 ，于愛玲 ，張爽

組合式選粉機是我公司近兩年設計并推廣的產品，與輥壓機配合使用，可廣泛應用于新建或改造的生料磨、水泥磨等粉磨系統中。該機型將高效動態選粉機與V型靜態選粉機組合為一體，結構緊湊，重量輕，運行時空氣阻力低，可節省投資。第一臺組合式選粉機TASr-380在祁連山某水泥廠投產，選粉機運行至今深受業主好評。

相似性設計是指相似理論在產品系列中的應用。相似性設計對工程實踐具有重要意義，能夠使系列產品具有相同的功能、相同的結構方案、相同的性能指標。運用這一設計方法，各行業均取得了良好的效果[1-5]。為滿足工程需要，筆者以組合式選粉機TASr-380為基型產品，運用相似性設計方法設計出一系列選粉機，并以目前已經設計的產品數據為支撐，得出了一種快速、準確地估算設備重量的方法，運用此方法可對未設計的產品進行準確估重、報價。

1 數據推導

如圖1所示，組合式選粉機從工作原理上可以分為兩個部分：動態選粉部分和靜態選粉部分（又稱V選部分），工作時利用氣流對不同大小顆粒攜帶能力的不同達到分選的目的[6]。

1.1 動態部分

圖1 組合式選粉機結構形式

圖2 籠子及上殼體尺寸示意

動態部分主要由殼體、回轉部分（傳動軸+籠子）、驅動部分組成。驅動部分約占動態部分總重量的5%，該部分重量主要由電動機、減速機和底座的重量決定，在進行相似設計時該部分重量不會呈現有規律的放大或縮小。剩余的部分均為圓柱或圓錐體，在進行相似設計時，重量會呈現出一定的規律，以上殼體為例說明如下（以下公式中字母下標為0的是基型產品尺寸，下標為1的是新設計產品尺寸）：

式中：

Vr——風進入籠子葉輪內的平均速度，m/s

Q——選粉機額定風量，m3/h

j——籠子的高徑比（h/d）

對于同一類型的選粉機，Vr是相同的[6]，因此

動態部分上殼體可以當成一個直徑D、高度H的圓筒（其他附件因其重量比較小，可忽略），則其質量：

式中：

ρ——每平方米的質量，包括鋼板和內表面涂料，kg/m2

因D和H均與籠子直徑d成比例關系[6]，假設兩臺設備鋼板厚度以及涂料厚度均相同，即ρ相同，則

結合式（2）可得

其余殼體亦能推出此關系，本文不再一一計算。由此可看出，動態部分95%的重量滿足式（2），可以認為動態部分的整體重量滿足式（5），即動態部分的重量與風量成正比。

1.2 靜態部分

靜態部分由殼體（包括內表面的涂層及耐磨板）以及內部的階梯板組成，運用相似設計方法，有

式中：

N——階梯板數量

B——靜態部分內部寬度，mm

圖3 靜態部分結構及尺寸示意

i——幾何尺寸比例常數

式中：

Vs——風穿過階梯板的速度，m/s

D——階梯板的垂直間距，mm

對于同一類型的靜態選粉機，Vs和階梯板距離D是不變的，因此：

結合式（6）可推出：

設備內部階梯板的重量：

式中：

ml——一層階梯板單位長度重量，kg/m

假設兩臺設備的ml相同，則：

靜態部分前后殼體近似當成直角三角形，側壁板看成寬度為B的矩形鋼板：

式中：

Sf——前后鋼板面積，m2

SS——側面鋼板面積，m2

H——高度，mm

H近似正比于階梯板數N，結合式（6），推出H正比于寬度B，假設H=kB

則殼體部分的總面積為

假設在相似化設計中，傾斜角β相同，殼體的厚度相同（即密度相同），則

結合式（9），可推出

式中，mν為殼體重量；因此靜態部分階梯板與殼體的重量均與風量成正比（式11和式16），即靜態部分的重量與風量成正比，結合1.1的結論（式5），可得出組合式選粉機的重量與風量成正比。為了進一步確定兩者之間的關系，筆者對目前設計的選粉機參數進行了統計，如表1、2所示。

表1 生料磨系統用組合式選粉機

表2 水泥磨系統用組合式選粉機

因為生料磨選粉機與水泥磨選粉機設計時取的風速不同，所以對兩個系統的選粉機進行了分別統計，從表1和表2可以得出如下關系：

生料磨組合式選粉機重量m=2.61Q

水泥磨組合式選粉機重量m=2.95Q

其中：m單位為t，Q單位為×104m3/h

需要說明的是，因為理論推導時采用了一些近似，所以對于一些比較極端的機型用上述公式計算存在偏差。如較小的機型TASr-55，重量/風量等于4.1。因此，在日常使用時建議用相近機型的重量/風量比去計算未知機型，如要計算TASr-460的重量，使用TASr-410的數據去類推會較準確。

2 結語

本文通過理論分析以及統計現有機型數據得出，選粉機的整機重量與額定風量成線性關系，并推導出適用于生料粉磨系統和水泥粉磨系統的組合式選粉機的重量計算公式。用該方法可以在項目前期較快、較準確地估計出未設計的產品的重量、核算成本、投標報價。