CN104162472A - 一种半自动化节能磁性衬板球磨机 - Google Patents

Abstract

一种半自动化节能磁性衬板球磨机，涉及一种球磨机，所述球磨机包括给料部，即给矿小车、传动部，即法兰连接、出料部、主电机，即稀土永磁电机、启动器，即节能变频器、顶起装置，即液压顶起装置，静压润滑油站、半自动化电控部，即传感器检测数据实时控制；球磨机采用的衬板结构为磁性衬板，且周衬板和端衬板全部采用磁性衬板，周衬板为弧状方块形，端衬板磁性衬板为扇形，并依据反馈指令配合相关设备实现自动给矿和自动给球达到半自动化控制操作。本发明实现节能效率提高、成本降低、节约人力、生产效率提高的目的。本发明球磨机可以和其它设备一起应用于矿山球磨工艺流程中。

Description

一种半自动化节能磁性衬板球磨机

技术领域

本发明涉及一种球磨机，特别是涉及一种半自动化节能磁性衬板球磨机。

背景技术

球磨机是物料破碎后，再对其进行粗磨、二段磨、三段磨矿的关键设备。广泛应用于水泥、煤矿、建筑材料、耐火材料、化肥、有色金属选矿以及玻璃陶瓷等行业，是选矿项目中不可缺少的核心设备。然而球磨机是耗能大户，前几年球磨机的电机功率基本低于600kW，伴随着近几年球磨机的大型化，未来能耗可能突破20000kW，球磨机用电量已经达到一个大中型选矿厂总用电量40%-50%，因此节约减少球磨机用电是当前发展的重点。因此本发明中采用节能变频器和永磁电机直驱的方式制备球磨机，并采用法兰作为传动主要结构件有效的增大输出扭矩从而实现由边缘大小齿轮传动转为高效的中心传动，提高了球磨机传动效率和电机效率从而降低能耗；传动主要结构件法兰采用双法兰结构，增加结构强度并增强输出扭矩，同时起到连接球磨机筒体和电机的桥梁作用，在实行过程中通过改变传统球磨机的出料部结构从端部变为底部，有效规避了物料对传动部的腐蚀作用，并采用静压润滑油对传动部进行润滑以延长使用寿命。

磨机内最主要的工作部件是衬板和磨矿介质, 磨机衬板是磨机运转中的主要消耗材料之一，因此，衬板质量和性能的优劣直接影响到磨矿质量和磨机的使用寿命。为保护磨机筒体，在磨机筒体内要衬上30～150mm厚的衬板，衬板重量较大。如φ1.5mX3m磨机的一套衬板重5t多，φ2.7mX3.6m磨机衬板约25t。每套衬板的使用寿命一般约半年到一年，每年全国使用的磨机要消耗金属衬板30多万t，价值近20亿元。一般高锰钢衬板在一段磨机使用寿命为6～8个月，二段磨机为12～18个月，每吨矿石消耗0.05～0.25kg的衬板。这样磨机工作一段时间必须定期停机更换，即降低了磨机作业率，同时也使磨机生产能力下降。我国磨机在二段磨矿中已经有一定应用，然而在一段磨矿中磁性衬板应用基本是空白。究其原因是振动过大，钢球直径过大，甚至超过120，而衬板抗冲击下产生退磁而脱落，因此本发明产品限定磨机钢球尺寸不超过100。

球磨机在运行过程中由于是封闭是运行，在矿山磨矿工艺中视不同的工况球磨机需要搭配如旋流器等其它设备一起使用形成闭路系统，因此只能实现半自动化控制。而传统球磨机且形成闭路系统中的运行状态和运行效率基本凭借操作经验判断，效率低下，能源浪费，甚至造成恶劣事件。以搭配旋流器的磨分作业为例，最佳控制是通过检测以下参数而实现的：磨机粒度；磨机功耗；旋流器给矿压力；给矿量；返砂水量；排砂水量；分级溢流粒度；矿浆浓度；磨机音频。本磨机采用微波厚度传感器检测衬板的厚度以确保磨机的正常使用，采用电流传感器检测磨机的功耗，采用振动传感器安装于磨损量最大的入口端的1/4处检测磨机负荷并依据反馈指令采用皮带秤测量控制磨机的给矿，从而实现了半自动化控制操作。其余参数可选搭配其它器械运行，如磨机粒度控制需要搭配价格昂贵的粒度测试仪，奥托昆普“PSI-300在线粒度分析仪”价格高达180万，为用户视情况选用。

中国专利201110375374.8介绍了一种球磨机低速大转矩永磁电机中心传动直驱系统，包括两端安装有中空排料轴和进料轴的筒体，以筒体两端中空轴作为电机转轴，中空轴上安装有滚动轴承，滚动轴承固定安装在轴承底座上，电机转轴与筒体共用一套滚动轴承；中空轴一端安装有电机，直接在中空轴的表面采用切向结构固定安装永磁体组成电机转子，电机定子直接套在电机转子上，电机定子和电机转子之间留有气隙，电机定子外安装有机壳，电机定子和机壳利用下方的电机机座进行固定，机壳外安装有电机控制系统，电机控制系统采用1000V以下低压电源供电。大中型球磨机运转负载极大，尤其是启动扭矩极大，以3660磨机为例，启动扭矩甚至达到1200kNm以上。因此本发明采用内外双法兰结构实现传动，内外双法兰螺栓连接从而实现球磨机的定位，外法兰设置轴承座，内法兰采用中空轴作为保护及稳定输出结构，出料口也以上发明不一致，且采用节能变频器实现球磨机软启动，同上发明有着本质区别，且上述发明主要限定的电机为外购普通稀土永磁电机以本磨机不构成冲突。

中国专利201210290461.8介绍了一种能够提高磨矿效率的球磨机磁性衬板，它包括衬板壳体和连接在衬板壳体上的磁极组，衬板壳体沿筒体圆周方向的两侧分别设置有相互匹配的卡口，使其相邻衬板在筒体径向上相互限位，磁极组按其充磁方向大致沿筒体径向排列，磁极组沿筒体轴向同极性排列，磁极组沿筒体圆周方向N\S交替排列，衬板壳体的工作面设置有凸起的提升条，提升条所在位置的衬板壳体与磁极组之间设置有横向磁极组，横向磁极组按其充磁方向大致沿筒体圆周方向排列，横向磁极组沿筒体轴向同极性排列，沿筒体圆周方向横向磁极组“N-S”循环排列。其具有更高的磨矿效率，也保留了磁性衬板的耐磨优点，尤其适合用于自磨机、半自磨机、一段球磨机。本发明中本磨机所保护的衬板结构为磁性衬板，且周衬板和端衬板全部采用磁性衬板，周衬板为弧状方块形，端衬板磁性衬板为扇形，适用于直径100以下磨机，且衬板结构没有凸起的横梁而为大磁极结构，与上述专利有着明显的不同，且本发明中采用微波厚度传感器检测衬板的厚度以确保磨机的正常使用，上述专利并未提及。

中国专利03133951.4 介绍了一种球磨机磨矿系统溢流粒度指标软测量方法。属于选矿厂磨矿工段中用于研磨矿石的由球磨机和螺旋分级机组成的磨矿回路的螺旋分级机溢流粒度指标进行软测量的方法,该方法利用常规分布式计算机控制系统和常规的检测仪表提供的在线过程数据,并结合时间变量以反映磨矿介质的变化,通过少量的人工采样,建立了由神经网络组成的分级机溢流粒度软测量模型,实现了磨矿系统分级机溢流粒度的软测量,该方法与常规粒度计相比,降低了成本和维护工作量；与人工测量相比，减少了操作人员的工作量,降低了人为操作的不确定性,提高了测量的时效性,同时该方法有助于实现磨矿过程的优化控制和优化运行。本发明产品与上述专利不冲突，本发明的半自动节能磁性衬板球磨机产品可运用上述专利所实现的控制系统于球磨螺旋分级磨矿自动化系统中实现流程自动化。

中国专利200610145007.803133951.4 介绍了“双均一调”工艺精细磨矿法及其磨矿介质添补器。运用磨矿介质添补器,定时定量均匀连续记速记量可控自动添补磨矿介质,与可控均匀连续给矿有机结合,根据矿石的性质及硬度及时调节添补磨矿介质及给矿的数量,实现介质与被磨矿石达到磨矿的最佳比例状态,通过计量给水调节适宜的磨矿浓度,达到最佳磨矿效果。磨矿介质添补器由盛装介质的储料箱,排放介质的排料辊,动力传动装置,减速机和可调速电机,结构支撑架,记速仪表和调速控制器,计量装置等构成。本发明可以为实现给矿、加球、给水的磨矿整体工艺自动化、现代化的数字磨矿奠定基础。该专利结构是本产品实现半自动控制的有效补充，与本发明半自动节能磁性衬板球磨机可以完好的结合上述专利较好实现球磨机旋流器自动化流程运作。

中国专利201120026061.7介绍了一种球磨机的自动行走给料装置，行走轮的轮轴上设置有电机，电机上设置有电机遥控开关；使驱动电机能正转、反转，或停止运动，使给料装置能前进、后退，或停止，就避免了人力推动给料装置，不仅提高生产效率，而且提高了安全可靠性。该专利结构是本产品实现半自动控制的有效补充，本发明采用电流传感器检测磨机的功耗，采用振动传感器安装于磨损量最大的入口端的1/4处检测磨机负荷并依据反馈指令采用皮带秤测量控制磨机的给矿，本发明半自动节能磁性衬板球磨机可以完好的结合上述专利给料装置实现自动给料。

中国专利200710065760.0介绍了一种两段磨矿的精确化装补球方法，通过将最大粒度25～15毫米的新给矿分两段磨碎至粒度小于0.15MM,其中小于0.074MM的达70WT%或更细的产品细度。根据这一要求,本发明提出的两段磨矿的精确化装补球方法,在一段磨矿中将新给矿粒度磨细至最大粒度为2～3MM,其中小于0.074MM的占20～30WT%,二段磨矿中再将其磨至小于0.15MM,其中小于0.074MM的达70%以上。以取代现行生产中粗放而效果差的经验装补球方法。该专利结构是本产品实现半自动控制的有效补充，与本发明半自动节能磁性衬板球磨机可以完好的结合上述专利较好实现球磨机自动补球。

本发明针对球磨机设备制造和工艺的现状，通过系统解决稀土永磁电机、节能变频器、法兰传动、磁性衬板安装、半自动化工艺检测等系统问题，实现了节能和半自动操作，预期节能效率提高20%以上，成本降低10%以上，所需人力下降20%以上，生产效率提高25%以上，具有广阔的发展空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半自动化节能磁性衬板球磨机，本发明通过采用稀土永磁电机、磁性衬板、传感器及多个辅助工艺、设备，实现节能和半自动操作，实现节能效率提高、成本降低、节约人力、生产效率提高的发明目的。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种半自动化节能磁性衬板球磨机，所述球磨机包括：给料部即给矿小车、传动部即法兰连接、出料部、主电机即稀土永磁电机、启动器即节能变频器、顶起装置即液压顶起装置，静压润滑油站、半自动化电控部即传感器检测数据实时控制装置；主电机采用节能变频器，传动结构为中心传动式，内外双法兰传动结构，内外双法兰由螺栓连接，电机连接驱动球磨机双法兰增强传动扭矩输出，一法兰位于球磨机筒体上，外法兰位于筒体外部，采用静压轴承座支撑；球磨机为中空轴连接于内法兰，法兰采用滚动轴承钢；球磨机采用的衬板结构为磁性衬板，且周衬板和端衬板全部采用磁性衬板，周衬板为弧状方块形，端衬板磁性衬板为扇形；球磨机由微波厚度传感器检测衬板的厚度，由电流传感器检测磨机的功耗，由振动传感器安装于磨损量最大的入口端的1/4处检测磨机负荷，并依据反馈指令配合相关设备实现自动给矿和自动给球达到半自动化控制操作。

所述的一种半自动化节能磁性衬板球磨机，所述稀土永磁电机直驱连接球磨机筒体双法兰，由法兰连接带动球磨机筒体。 

所述的一种半自动化节能磁性衬板球磨机，所述法兰的外法兰设置轴承座，内法兰采用中空轴作为保护及稳定输出结构。 

所述的一种半自动化节能磁性衬板球磨机，所述磁性衬板底部和端衬板全部采用磁性衬板结构。

    所述的一种半自动化节能磁性衬板球磨机，所述出料部的出料口采用节能变频器实现球磨机软启动。

本发明的优点与效果是：

1、本发明通过稀土永磁电机结合节能变频器，法兰中心传动方式改变了以往同步电机、空气离合器，大小齿轮周边传动的低效率传动方式，节能效率提高20%以上。

2、本发明壳体衬板结构为磁性衬板，且周衬板和端衬板全部采用磁性衬板，周衬板为弧状方块形，端衬板磁性衬板为扇形，适用于直径100以下磨机。预期将传统锰钢衬板球磨机更换衬板频率有6-10个月变为3-5年。

3、本发明针对球磨机生产工艺和生产效率，设置了半自动化检测装置，主要有：采用微波厚度传感器检测衬板的厚度以确保磨机的正常使用，采用电流传感器检测磨机的功耗，采用振动传感器安装于磨损量最大的入口端的1/4处检测磨机负荷并依据反馈指令配合其它设备的给矿和给球，从而实现了半自动化控制操作。该设备的具体操作需要视工艺流程搭配其它设备一同实施，因此只能算半自动化设备。

4、本发明中半自动化节能磁性衬板球磨机可以和其它设备一起应用于矿山球磨工艺流程中。

附图说明

图1为本发明的稀土永磁电机法兰传动系统示意图；

图2为磁性衬板磁力分布，安装结构图；

图3为球磨机旋流器自动化控制示意图；

图4为本产品可以涉及的典型辅助磨矿分级系统结构示意图；

图5为本产品的检测维修液压顶起装置结构照片。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例，对本发明作进一步详述。但下述实例仅仅是本发明的例子而已，并不代表本发明所限定的权利保护范围。本发明的权利保护范围以权利要求书为准。

本发明包括设备制造、衬板安装、磨矿工艺所需半自动工艺三个部分，适用于矿山，水泥行业粉末的一、二段磨矿的节能磁性衬板球磨机，其主要节能机制是采用稀土永磁电机直驱球磨机筒体双法兰，由法兰带动球磨机筒体；其次该设备衬板结构采用磁性衬板，底部和端衬板全部采用磁性衬板结构；最后多个传感器实现自动化操作，主要采用微波厚度传感器检测衬板的厚度以确保磨机的正常使用，采用电流传感器检测磨机的功耗，采用振动传感器安装于磨损量最大的入口端的1/4处检测磨机负荷并依据反馈指令采用皮带秤测量控制磨机的给矿，从而实现了半自动化控制操作。

如附图所示，该设备主要包含：给料部（给矿小车）、传动部（法兰）、出料部、主电机（稀土永磁电机）、启动（节能变频器）、顶起装置（一套液压顶起装置），静压润滑油站、半自动化电控部（传感器检测数据实时控制）等部分组成。对应图1中的标号为：出料口1、外法兰座2、节能变频器3、永磁电机4、内外法兰5、衬板入孔门6。

其中以MQG3660一段磨矿磁性衬板球磨机为例，新设备采用江西力德风电1000kW稀土永磁电机，并采用广州保瓦节能变频器启动，节能效率提高18%以上，其中功率因素提高到0.96，综合能效高达90%以上，衬板预期使用寿命由传统锰钢衬板0.5年左右提高至3-6年，设备运行效率提高负荷率提高，综合磨矿效率提高25.6%以上。此外预期产品可以降低生产成本10%、降低所需人力20%以上，提高生产效率25%以上，具有广阔的发展空间。

传动系统制造：本发明的稀土永磁电机法兰传动系统示意图，本发明的目的主要是采用稀土永磁电机替代传统的同步电机，采用节能变频器替代传统的空气离合器，采用内外双法兰传动代替传统球磨机的周边齿轮传动，附图1为本发明所实施的MQG3660球磨机的结构示意图，同以往球磨机相比主要改变为：a、出料口位置改变，b、法兰作为传动结构，c、轴承座改变为外法兰座，d、采用永磁电机替代传统同步电机，MQG3660采用永磁电机为1000KW，传统为TDMK1250-40或者TDMK1600-40电机，e、采用节能变频器替代空气离合器。

磁性衬板结构：图2显示了磁性衬板的磁场结构分布示意图和安装后的结构图。周衬板和端衬板统一采用了磁性衬板结构，并采用微波厚度传感器检测衬板剩余厚度实现自动化替换并减少工作失误。

半自动化方案实施：采用采用微波厚度传感器检测衬板的厚度以确保磨机的正常使用，采用电流传感器检测磨机的功耗，采用振动传感器安装于磨损量最大的入口端的1/4处检测磨机负荷并依据反馈指令采用皮带秤测量控制磨机的给矿。

其它设备联合工艺实施：在鞍山某矿产的球磨机旋流器闭路磨矿中应用示意。图4为该工艺流程示意图，在该工艺中本设备可配合奥托昆普PSI300粒度分析仪，矿浆品位分析仪，旋流器压力和浓度调节，自动化给矿装置，自动加球装置一起使用，实现自动化生产。可以运用图3中球磨机旋流器分级自动化控制示意图。

检修及维护系统：本发明的节能磁性衬板球磨机带有液压顶起装置，设置在筒体下部，可将筒体部件整个顶起，进行检修作业。3660磨机磨机配一套液压顶起装置，包括2个托架，4个液压千斤顶，及2个移动式液压站和控制装置，如图5所示。

Claims (5)

1.一种半自动化节能磁性衬板球磨机，其特征在于，所述球磨机包括：给料部即给矿小车、传动部即法兰连接、出料部、主电机即稀土永磁电机、启动器即节能变频器、顶起装置即液压顶起装置，静压润滑油站、半自动化电控部即传感器检测数据实时控制装置；主电机采用节能变频器，传动结构为中心传动式，内外双法兰传动结构，内外双法兰由螺栓连接，电机连接驱动球磨机双法兰增强传动扭矩输出，一法兰位于球磨机筒体上，外法兰位于筒体外部，采用静压轴承座支撑；球磨机为中空轴连接于内法兰，法兰采用滚动轴承钢；球磨机采用的衬板结构为磁性衬板，且周衬板和端衬板全部采用磁性衬板，周衬板为弧状方块形，端衬板磁性衬板为扇形；球磨机由微波厚度传感器检测衬板的厚度，由电流传感器检测磨机的功耗，由振动传感器安装于磨损量最大的入口端的1/4处检测磨机负荷，并依据反馈指令配合相关设备实现自动给矿和自动给球达到半自动化控制操作。

2.根据权利要求1所述的一种半自动化节能磁性衬板球磨机，其特征在于，所述稀土永磁电机直驱连接球磨机筒体双法兰，由法兰连接带动球磨机筒体。

3.根据权利要求2所述的一种半自动化节能磁性衬板球磨机，其特征在于，所述法兰的外法兰设置轴承座，内法兰采用中空轴作为保护及稳定输出结构。

4. 根据权利要求1所述的一种半自动化节能磁性衬板球磨机，其特征在于，所述磁性衬板底部和端衬板全部采用磁性衬板结构。

5.根据权利要求1所述的一种半自动化节能磁性衬板球磨机，其特征在于，所述出料部的出料口采用节能变频器实现球磨机软启动。