Модернизация приводов гозизонтальных шаровых мельниц

В настоящее время в цементной отрасли в Российской Федерации и странах СНГ сложилась непростая ситуация. Практически все действующие линии производства цемента были введены в эксплуатацию в 1947–1990 гг., а некоторые и еще раньше. Очевидным является тот факт, что это оборудование к настоящему моменту уже почти полностью исчерпало свой ресурс. Начатое в 2007–2008 гг. строительство большого количества новых линий столкнулось из-за глобального финансово- экономического кризиса с рядом взаимосвязанных тормозящих причин: с одной стороны, с отсутствием доступного финансирования; с другой, в связи с резким падением спроса на цемент, профицитом его производства, снижением цен, рентабельности производства, с отсутствием экономической целесообразности запуска этих новых производств. Естественно, в данной ситуации очень актуальным является вопрос сохранения имеющегося производственно-технического потенциала предприятия, надежности работы оборудования, особенно в сезон максимального спроса на цемент.

Одним из самых ответственных, критическим с точки зрения технологического процесса производства цемента, работающим в самых тяжелых условиях, является редуктор цементной / сырьевой шаровой мельницы. Поэтому перед многими производителями цемента сейчас встает вопрос о необходимости замены привода шаровой мельницы.

Для более детального анализа необходимо ответить на следующие вопросы:

• почему возникает необходимость в замене привода;

• какие компоненты нуждаются в замене и что предлагает фирма MAAG;

• какие возникают трудности в процессе модернизации привода и какие пути их преодоления реализует MAAG.

Необходимость замены привода

Замена старого привода на новый обусловлена как экономическими, так и техническими причинами. Эти причины можно разделить на три блока:

• замена старых редукторов в связи с экономической неэффективностью их использования;

• замена редукторов из-за технических неисправностей, не подлежащих устранению;

• замена редукторов в связи с увеличением производительности линии.

Вначале раскроем внутрипроизводственные экономические причины замены старых редукторов.

Общая стоимость обслуживания старого редуктора складывается из следующих составляющих:

• стоимости определенного количества вызовов специалистов сервисной службы предприятия-изготовителя (очень нечасто практикуется в СНГ);

• стоимости собственной рабочей силы для ремонта;

• стоимости запасных частей, которые используется ежегодно для существующего редуктора;

• потерь в производстве цемента во время ремонта существующего редуктора.

Расходы, связанные с заменой привода, складываются из:

• стоимости нового редуктора (комплект для замены);

• стоимости монтажа нового редуктора;

• потерь в производстве цемента в течение времени монтажа.

Проанализируем эти факторы.

Согласно нормативной техдокументации, эксплуатирующиеся сейчас редукторы старых поколений требуют замены зубчатых передач – первой ступени через 3–5 лет, второй ступени – 5–8 лет, третьей – 8–10 лет. Фактически, из-за интегрального накопления износа как самими зубчатыми передачами (рис. 1) (хорошее колесо работает в паре с уже изношенным, попадание продуктов износа в смазку), так и подшипниками, и даже корпусами редукторов (характерный пример – разрыв корпуса редуктора на Липецком цемзаводе летом 2005 года), происходит снижение нормативных сроков службы зубчатых передач приблизительно в 2 раза. Таким образом, только бюджет на заказ запасных частей для старых редукторов, сделанных по старым технологиям, в 2–3 раза более металлоемким, чем современные редукторы MAAG, за 3–4 года сравнивается по стоимости с ценой нового современного редуктора.

Рис. 1. а –старое зубчатое колесо редуктора ZM –1600; б – новые зубчатые колеса MAAG 

Очень часто российские производители цемента при анализе не учитывают фактор потерь от простоев, так как проводят плановые ремонты в зимний период с наименьшим потреблением цемента, когда можно безболезненно для производства остановить мельницу. Однако опыт показывает, что аварии старых редукторов в летний период происходят сейчас все чаще, а сложность, продолжительность и стоимость ремонтов становятся все выше.

В результате надежность работы оборудования становится для предприятия решающим фактором, если учесть то, что в случае поломки старого редуктора потери из-за невыпуска продукции вследствие одной-двух недель простоя цементной мельницы соизмеримы с полной стоимостью нового комплекта MAAG для замены привода.

Говоря об экономических выгодах замены старого привода, нельзя не обратить внимание на следующий немаловажный факт при использовании комплекта для замены от MAAG. Редукторы MAAG обеспечивают максимальный КПД в пределах 98,9 ± 0,1% против 85–89% у старых редукторов, что, в свою очередь, приводит к сокращению расходов на электроэнергию, и за 2–3 года полностью окупают себя только на этом.

В отдельных случаях редукторы требуют замены из-за технических неисправностей, не подлежащих устранению из-за несоизмеримо больших финансовых и технических затрат на ремонт. Например, для отливки корпуса редуктора требуется специальная модельная оснаст- ка, предприятие-изготовитель давно перепрофилировано, изготовить новую оснастку дорого и долго. Замена по этой причине происходит в случае пренебрежения факторами, описанными выше. Об экономической неэффективности доведения ситуации до катастрофической в подобных случаях говорилось ранее.

Еще одной причиной замены редуктора является увеличение производительности линии помола. Часто производится замена корпуса мельницы на больший типоразмер, что в свою очередь требует соответственно и увеличения мощности электродвигателя, увеличения мощности, передаваемой редуктором, изменения передаточного отношения, т. к. при изменении диаметра барабана мельницы изменяется и необходимая скорость вращения барабана, а новый электродвигатель также может иметь отличную от старого скорость вращения.

Компоненты привода, нуждающиеся в замене

Определившись с тем, почему необходима замена привода, выясним, какие именно компоненты привода в ней нуждаются.

Вначале рассмотрим принципиальную схему привода.

Все редукторные приводы шаровых мельниц можно разделить на два типа:

• с соосным (центральным) расположением мельницы, редуктора, главного электродвигателя;

• со смещением (вправо, влево) оси электродвигателя от оси мельницы.

Мельницы с центральным приводом выпускались с редукторами типа Симметро или планетарными редукторами. В России их производил завод «Волгоцеммаш» (планетарные – по выданной в 1979 году лицензии фирмы MAAG).

В случае мельниц со смещенным приводом в его состав включают цилиндрический 1–3−ступенчатый редуктор. Редукторы такого типа, действующие сейчас на цементных заводах страны, произведены или в ГДР (фирма VEB Maschinenfabrik und Eisengieberei Dessau), или на российских заводах «ВЦМ», «УЗТМ», украинском «НКМЗ».

Рассмотрим подробнее принципиальную схему привода на примере центрального (рис. 2).

Основные компоненты привода шаровой мельницы:

• электродвигатель;

• быстроходная муфта;

• редуктор;

• тихоходная муфта;

• вспомогательный привод;

• маслостанция.

Итак, что же из компонентов привода цементной мельницы подвергается замене?

Фирма MAAG очень гибко подходит к каждому клиенту и предлагает следующие возможности. Если позволяет техническое состояние, то можно продолжать использовать вспомогательный привод, промежуточное соединение (тихоходную муфту), быстроходную муфту. Конечно, муфты должны отвечать техническим требованиям MAAG по компенсации возможных несоосностей установки, осевых смещений и т. п., что может потребовать их некоторой доработки.

Тем не менее, при замене привода фирма рекомендует использовать новые быстроходные и тихоходные муфты MAAG, которые гарантированно обеспечивают жесткие технические требования фирмы к работе всего редукторного привода. Кроме того, они спроектированы так, что с гарантией предохраняют гораздо более дорогостоящий редуктор от поломок в случае аварии мельницы или главного электродвигателя.

В итоге обязательной замене подвергается только редуктор, в комплекте с которым фирмой MAAG обязательно поставляется новая маслостанция. Все остальные компоненты могут быть адаптированы согласно желаниям клиента. Таким образом, MAAG предлагает своим клиентам большую свободу выбора комплектности поставки: от заказа одного планетарного редуктора до замены всего редукторного привода, включая вспомогательный привод.

Определившись с вопросом, что мы меняем, предлагаем определиться с вопросом – на что именно.

Комплект для замены фирмы MAAG 

Для большей наглядности рассмотрим максимальный комплект для замены MAAG.

Итак, типовой привод для горизонтальных мельниц представлен на рис. 3.

Рассмотрим основные отличия привода MAAG от иных вариантов.

Начнем анализ с главного компонента привода – планетарного редуктора.

Для привода горизонтальных шаровых мельниц MAAG предлагает планетарные редукторы типа CPU (рис. 4).

Мельничный редуктор CPU специально разработан для привода горизонтальных шаровых мельниц и выпускается фирмой MAAG, начиная с 1965 года. Конструкция двухступенчатого планетарного редуктора гарантирует оптимальную передачу мощности в диапазоне 1000–10000 кВт. Редуктор CPU содержит две ступени, корпуса которых соединены болтами. Редуктор опирается на фундамент четырьмя лапами и крепится к нему с помощью четырех болтов. В результате обеспечивается простое выравнивание и короткое время монтажа.

Планетарные редукторы MAAG для горизонтальных шаровых мельниц состоят из двух планетарных ступеней, основными компонентами которых являются солнечная шестерня, три сателлита и корона внутреннего зацепления. Зубчатые части, благодаря совершенной технологии зубообработки, являются, как и подшипники скольжения, компонентами, практически не подверженными износу. Редукторы фирмы MAAG по сравнению с редукторами других производителей имеют меньший вес, что позволяет упростить их монтаж на заводе, перемещая с помощью крана в уже собранном состоянии.

Для замены приводов мельниц имеются стандартные типы редукторов, которые выбираются в зависимости от мощности и скорости вращения мельницы (рис. 5).

Пример расчета:

мощность главного электродвигателя P = 5200 кВт;

скорость мельницы n= 14,7 об/мин;

P / n= 353,7.

Значит, выбираем редуктор CPU-38/B.

Для справки: в приводах стандартных мельниц 3 14 м используется для замены редуктор MAAG тип CPU-14, для мельницы 4 13,5 м – редуктор CPU-22/B.

Перейдем теперь к другим компонентам привода.

Быстроходная муфта может быть зубчатой или же в случае, если она интегрирована с вспомогательным приводом, мембранной. Быстроходная муфта располагается между главным двигателем и редуктором и обладает следующими свойствами:

• ограниченное концевое плавание;

• электрически изолирована;

• длина около 600 мм;

• компенсация угловых несоосностей.

Вспомогательный привод состоит из следующих компонентов (рис. 6):

• вспомогательного двигателя с back-stop устройством для предотвращения обратного вращения. Back-stop устройство позволяет осуществлять пошаговое вращение мельницы и остановку мельницы в любой удобной позиции;

• гидродинамической турбомуфты, между вспомогательным редуктором и вспомогательным двигателем, обеспечивающей плавный пуск вспомогательного привода в работу;

• двухбашмакового тормоза с электрогидравлическим тормозным подъемным механизмом между вспомогательным приводом и главным электродвигателем. Тормоз позволяет останавливать мельницу в любой удобной позиции;

• вспомогательного редуктора между вспомогательным приводом и главным электродвигателем. Зубчатые колеса сделаны из специальных сталей, частично упрочнены. Корпус редуктора сделан из чугунного литья или стальной сварной, маслонепроницаемый, с подшипниками качения и смазкой разбрызгиванием;

• разъединительной муфты, которая управляется вручную и расположена между вспомогательным приводом и главным электродвигателем.

Вспомогательный привод может быть расположен как за главным электродвигателем, так и между главным электродвигателем и редуктором. Второй вариант компоновки привода дает значительные преимущества как в плане экономии пространства, поскольку вспомогательный привод MAAG может быть интегрирован с быстроходной муфтой, так и в плане удобства проведения ремонтных работ на мельнице (замена шаров, футеровки) при одновременном проведении работ по обслуживанию главного электродвигателя.

Тихоходная муфта. Промежуточное соединение представляет собой промежуточный вал и две зубчатые муфты и располагается между редуктором и шаровой мельницей. При замене промежуточного соединения адаптация к фланцу мельницы идет за счет промежуточного фланца.

В результате нагрузки на мельницу (разницы между пустой и полной мельницей) и ее термического расширения положение мельничного фланца будет значительно изменяться (имеется в виду осевое положение, а также параллельное и угловое отклонение его оси). Зубчатые тихоходные муфты MAAG сконструированы так, чтобы компенсировать возможные возникающие осевые и угловые смещения и не передавать возникающие осевые нагрузки на редуктор. Длина зубчатой муфты в зависимости от проекта колеблется в пределах 1500–6000 мм.

Маслостанция. Как уже упоминалось ранее, маслостанция поставляется в комплекте с новым редуктором, с необходимым коли- чеством масляных труб (рис. 7).

Маслостанция должна быть размещена ниже редуктора (для слива масла самотеком) в отдельном помещении, защищенном от пыли. Смазочное масло в нужном количестве и нужного качества заливается в масляный резервуар, снабженный нагревателем масла (в случае работы в холодных условиях). Имеется также система водяного охлаждения масла через теплообменник. Все инструменты контроля с панелью инст- рументов, насосами, фильтрами и охладителями собраны в единый модуль на масляном резервуаре.

Система подачи масла обычно объединяется с системой контроля, так как для ее правильного функционирования необходимо отслеживать температуру, давление и уровень масла. Для обеспечения контроля этих параметров имеются датчики, а также переключатели (реле уровня, давления и т. д.)

Процесс замены редуктора

Окончательно определившись с тем, что будет подвергаться замене и на что, проясним некоторые моменты, связанные с тем, как это будет осуществляться.

В зависимости от того, являлся ли старый привод центральным или смещенным, решается вопрос о переносе главного электродвигателя и вспомогательного привода. В случае замены центрального привода этого не требуется.

Для установки нового редуктора MAAG в большинстве случаев используется имеющийся фундамент и существующие анкерные болты. Однако имеется несколько вариантов установки нового редуктора, в зависимости от реального состояния фундаментов. Наличие разнообразных подходов к установке редукторов объясняется в первую очередь тем, что редукторы MAAG имеют при той же передаваемой мощности в 2–3 раза меньший вес и габариты, чем старые редукторы.

Поэтому в зависимости от технических данных и пожеланий заказчика могут быть реализованы следующие варианты.

Установка редуктора на переходную раму (рис. 8). Промежуточная рама представляет собой простую сварную стальную конструкцию, которая может быть адаптирована к любому фундаменту и гарантирует устойчивость редуктора.

Промежуточная рама:

• не требует модификации корпуса редуктора и фундаментов;

• позволяет повторно использовать существующие анкерные болты;

• имеет простую стальную сварную конструкцию.

Модификация фундаментов. При осуществлении данного варианта может удаляться часть фундаментов (1–2 м3) для прокладки новых трубопроводов. В существующем фундаменте сверлятся отверстия, в которые с помощью специального эпоксидно-цементного раствора Sikadur устанавливаются новые анкерные болты.

Модификация лап редуктора под существующий фундамент и анкерные болты (рис. 9).

Данный способ предполагает, что фундамент не будет модифицироваться, анкерные болты останутся прежними, а все изменения коснутся конструкции лап редуктора (такой вариант реализован в проекте для ЗАО «Невьянский цементник»).

Существующую тихоходную муфту в некоторых случаях можно продолжать использовать. В этом случае либо изготавливается переходной фланец между редуктором и старой муфтой, либо адаптируется выходной вал редуктора. При замене же всего промежуточного соединения новое адаптируется к любому фланцу мельницы при помощи переходного промежуточного фланца.

В случае замены вспомогательного привода MAAG рекомендует использовать вариант вспомогательного привода с интегрированной быстроходной муфтой, о преимуществах которого уже упоминалось ранее (рис. 10).

Отметим, что для выбора наиболее подходящего решения необходимо провести сбор и анализ информации о требованиях клиента и технических возможностях завода. MAAG обеспечивает следующий ряд инженерных услуг:

• сбор и обработку всех технических данных;

• уточнение на предприятии всех спецификаций оборудования;

• разработку специальных деталей с учетом особенностей конструкции у каждого клиента и составление полного компоновочного плана;

• включение в расчет некоторых дополнений по желанию клиента;

• разработку детальной программы установки в сотрудничестве с клиентом.

Помимо детальной проработки проектов, планов и программ установки, MAAG производит полностью установку и юстировку комплекта для замены. После окончательной инспекции оборудование будет подготовлено к пуску сервисными специалистами фирмы и немедленно введено в эксплуатацию под полной нагрузкой. Нашим клиентам мы рекомендуем профессиональное сервисное послепродажное обслуживание редукторов, которое проводится при подписании сервисного контракта.

Заключение

Объединим все вышесказанное и перечислим основные преимущества, получаемые клиентом при использовании комплекта для замены MAAG:

• уменьшение времени установки;

• использование по возможности имеющегося фундамента и анкерных болтов;

• в большинстве случаев нет необходимости в перемещении главного электродвигателя;

• гарантия максимальной надежности;

• компактный дизайн благодаря планетарному исполнению редуктора;

• очень малый вес редуктора (в 2–3 раза легче старых);

• максимальный КПД (в пределах 98,9 ± 0,1%);

• очень большое сервисное время жизни зубчатых колес и подшипников;

• минимальные расходы на техническое обслуживание;

• высокое качество оказываемых инженерных услуг.

 

Кроме того, нельзя не отметить, что MAAG подходит к каждому клиенту индивидуально и учитывает все его пожелания. На каждом этапе, начиная с подписания контракта, постоянно идет взаимодействие с клиентом по предлагаемым MAAG техническим решениям. Без согласования клиента чертежи не могут быть запущены в производство. Все этапы проектирования максимально автоматизированы, в том числе и за счет применения средств автоматизации проектирования, таких как SolidWorks.

Следует упомянуть, что фирма MAAG Gear неоднократно за свою замечательную историю, которая начинается с 1913 года, являлась инициатором принятия новых стандартов в области зубообработки. Действующие сейчас внутренние производственные стандарты зубообработки MAAG часто превышают требования действующих стандартов ISO и AGMA, позволяя изготавливать более надежную продукцию высокого качества.

Резюмируя все сказанное выше, MAAG предлагает качественный, надежный, продуманный и соответствующий всем пожеланиям клиента комплект для замены старого редуктора. Надеемся, что следующий редуктор на Вашем заводе будет фирмы MAAG.

• возможность сохранения существующего вспомогательного привода и промежуточного соединения;

• гарантия максимальной надежности;

• компактный дизайн благодаря планетарному исполнению редуктора;

• очень малый вес редуктора (в 2–3 раза легче старых);

• максимальный КПД (в пределах 98,9 ± 0,1%);

• очень большое сервисное время жизни зубчатых колес и подшипников;

• минимальные расходы на техническое обслуживание;

• высокое качество оказываемых инженерных услуг.

 

Кроме того, нельзя не отметить, что MAAG подходит к каждому клиенту индивидуально и учитывает все его пожелания. На каждом этапе, начиная с подписания контракта, постоянно идет взаимодействие с клиентом по предлагаемым MAAG техническим решениям. Без согласования клиента чертежи не могут быть запущены в производство. Все этапы проектирования максимально автоматизированы, в том числе и за счет применения средств автоматизации проектирования, таких как SolidWorks.

Следует упомянуть, что фирма MAAG Gear неоднократно за свою замечательную историю, которая начинается с 1913 года, являлась инициатором принятия новых стандартов в области зубообработки. Дейст- вующие сейчас внутренние производственные стандарты зубообработки MAAG часто превышают требования действующих стандартов ISO и AGMA, позволяя изготавливать более надежную продукцию высокого качества.

Резюмируя все сказанное выше, MAAG предлагает качественный, надежный, продуманный и соответствующий всем пожеланиям клиента комплект для замены старого редуктора. Надеемся, что следующий редуктор на Вашем заводе будет фирмы MAAG.

 

Скачать статью в PDF

 


Яндекс.Метрика