球磨机转速与磨球大小对效率及能耗影响的研究

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球磨机是对已破碎物料再进行粉磨的设备,其广泛应用于建材、电力、选矿等工业部门,对各种矿石和磨料进行干式或湿式粉磨。近几年来,随着我国经济的快速发展,基础设施建设和工业生产对粉磨物料需求量日益增大,球磨机属于大型高耗能设备,再加上国家倡导“绿色、节能、环保”,这就对球磨机粉磨技术提出了新的要求。因此,为提高效率、降低能耗,有必要研究球磨机转速与磨球大小对效率及能耗的影响。首先对球磨机工作机理进行研究,对球磨机内研磨体进行运动学和动力学分析,将球磨机转速、装载量、级配、冲击动能、功率等工作参数计算公式进行推导,为模拟仿真时转速、球径等参数设置奠定理论基础,球磨机传统的驱动方式是三相异步电机+减速器,为提高传动效率、降低能耗,将其更换为高效驱动装置永磁直驱电机,给出参数计算方法,并根据负载特性设计甩球启动方法;对离散单元法及颗粒接触理论进行分析,对球磨机建立三维模型和参数计算,将球磨机对物料颗粒破碎研磨过程的实际工况和课题研究结合,对离散元仿真分析软件EDEM进行了 EDEM-API二次开发,通过由C++和Microsoft Visual Studio2008编制的动态链接库调用颗粒坐标和名称数量等信息完成颗粒替换,使大物料颗粒由多个小物料颗粒通过正应力和切应力的黏结力黏结而成,在研磨介质的冲击和研磨作用下大物料颗粒被分解成小物料颗粒来模拟球磨机破碎研磨过程。根据参数理论计算值使用EDEM软件对球磨机设置不同转速值、结合钢球级配曲线对研磨体设置不同直径进行仿真,得到黏结键断裂数量、转矩等图像,将实际工况和仿真结合设计效率和能耗评价指标,并进行分析对比,综合考虑效率和能耗并进行优化分析得出最佳转速率80%,分析研磨体大小对效率及能耗影响规律,结合级配曲线进行科学配比,充分发挥大球径磨球冲击动能大、破碎能力强,小球径磨球研磨能力强、与物料接触碰撞次数多且电耗低的优势,并对水泥厂级配调整进行模拟分析,调整后效率提高,电耗降低;从降低能耗角度考虑,将轻质研磨体陶瓷球应用于球磨机,陶瓷球密度比钢球小可降低消耗功率,通过对钢球和陶瓷球进行理论和仿真分析知破碎研磨效率也会降低,因此对钢球和陶瓷球进行特性对比和节电计算,适当提高陶瓷球填充率可降低对破碎研磨效率影响,将陶瓷球应用于山东中联水泥厂并同理论分析结合,确定最佳填充率37%,实现降低能耗的同时减小对生产效率的影响。研究球磨机转速与磨球大小对效率及能耗影响,可利用相关结论更好地指导生产实践,从而实现提高效率、降低能耗的目标。
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