劉登強 蔣忠民 劉艾明 孫振紅

中材建設(shè)有限公司（100176）

立磨殼體模態(tài)及隨機振動分析

劉登強 蔣忠民 劉艾明 孫振紅

中材建設(shè)有限公司（100176）

原料磨是水泥生產(chǎn)線上非常重要的環(huán)節(jié)，隨著對磨機運行過程中安全性和可靠性要求的提高，水泥生產(chǎn)企業(yè)越來越需要一個更加精確和完備的診斷系統(tǒng)?，F(xiàn)有的電測傳感器件測點參數(shù)單一，抗干擾、抗噪聲能力弱，難以獲取精確的傳感數(shù)據(jù)，按目前的工程檢測水平還無法真正實現(xiàn)對原料磨運行狀態(tài)進行透徹感知和智能診斷，尤其是磨機殼體及選粉機的振動。采用對磨機連接螺栓的應(yīng)力建模，結(jié)合ANSYS有限元分析，分離出殼體振動，進而使選粉機振動。

有限元；立磨；故障診斷；隨機振動

0 引言

由于具有占地面積小、工藝流程簡單、電耗低、便于自動控制等優(yōu)點，立式輥磨機是當今水泥生產(chǎn)線應(yīng)用非常廣泛的一類粉磨機。針對水泥高端客戶的具體要求，我公司建立了立磨深度感知和智能監(jiān)測與診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)的核心是通過研究磨機靜態(tài)和動態(tài)兩種情況下各子系統(tǒng)的物理模型，結(jié)合ANSYS有限元分析,并與實時和歷史數(shù)據(jù)庫對接完成故障診斷平臺的建立。

1 立磨殼體模態(tài)及隨機振動分析

由于立磨選粉機與磨機殼體的關(guān)聯(lián)性，很難直接對它們各自的振動進行測量。我們通過大量的現(xiàn)場調(diào)研和分析，通過磨機殼體連接螺栓的應(yīng)力建模，結(jié)合Ansys有限元分析，分離出殼體振動進而得到選粉機的振動。

1）螺栓松動與應(yīng)力直接相關(guān)，應(yīng)力傳感器的閾值計算：

由螺栓預(yù)緊力計算公式，計算螺栓的預(yù)緊力：

計算得預(yù)緊力F=1.72×105N

螺栓連接受力-變形圖如圖1所示。

圖1 螺栓連接受力-變形圖

2）殼體模態(tài)分析與隨機振動分析

利用ANSYS軟件,分析殼體的前8階模態(tài)的各階頻率和變形。

圖2 殼體一、二階模態(tài)的頻率和變形

圖3 殼體五、六階模態(tài)的頻率和變形

在模態(tài)分析的基礎(chǔ)上,對殼體做隨機振動仿真。在殼體下端加隨機激勵,激勵的強度設(shè)為假定值。隨機激勵仿真的結(jié)果對應(yīng)力傳感器和加速度傳感器的安裝位置具有一定的參考意義。

圖4 3σ概率下的應(yīng)力分布

圖5 3σ概率下的豎直方向位移分布

圖6 3σ概率下的豎直方向加速度分布

根據(jù)上述分析便可得到選粉機系統(tǒng)閾值及故障表。

表1 選粉機系統(tǒng)閾值及故障表

2 結(jié)語

立式輥磨機是當今水泥生產(chǎn)線應(yīng)用非常廣泛的一類粉磨機。筆者根據(jù)立磨深度感知和智能監(jiān)測與診斷系統(tǒng)平臺，重點分析了磨機殼體的模態(tài)和隨機振動,建立了選粉機系統(tǒng)閾值及故障表，滿足了對立式輥磨機等大型水泥生產(chǎn)裝備信息化、智能化以及安全可靠運行的需求，提升了我國水泥裝備在國際市場的技術(shù)競爭能力，帶來了可觀的經(jīng)濟效益。

[1]基于光纖光柵傳感器的粉磨監(jiān)控及診斷系統(tǒng)可行性研究的準備.中材建設(shè)有限公司,2011,8.

[2]第二代節(jié)能環(huán)保新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)與裝備實施方案.天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院有限公司,2011,4.