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        關于對YZ-35鉆機增壓風機進行改造的研究

        2018-11-12 03:34:04劉時富
        銅業(yè)工程 2018年5期
        關鍵詞:清灰軸流濾芯

        劉時富

        (江西銅業(yè)集團公司 德興銅礦,江西 德興 334224)

        1 引言

        在眾多的礦山和施工現場,我們看到的不僅僅是機器轟鳴、車輛奔馳,我們也看到了現場塵土飛揚。惡劣的環(huán)境不僅對人有影響,對機器造成的損害同樣不可忽視[1]。研究表明:道路灰塵以二氧化硅(SiO2)、氧化鋁(AI2O3)、基陶瓷和氧化鐵(FeO3)為主。同時灰塵濃度隨道路狀況、氣候條件等的不同而不同。瀝青路面為0.0002~0.0005g/m3,非瀝青路面為0.0005~0.13g/m3,多灰塵路面為0.3~0.5g/m3,建筑工地礦區(qū)等可達到0.5~1.0g/m3甚至更高。因而在礦山、建筑工地等環(huán)境惡劣灰塵量大的地方特別容易發(fā)生機械或電器故障[2]。

        德興銅礦是亞洲第二大的露天銅礦,礦山生產的主要環(huán)節(jié)如采礦、掘進、運輸幾乎所有作業(yè)工序都不同程度地產生粉塵。露天采場生產因大量使用大型移動式機械設備和大爆破,使礦內空氣產生一系列塵毒污染,如爆破和采用柴油機為動力的設備等。德興銅礦露天開采強度大,機械化程度高,受地面氣象條件影響,產生的氣體常具突發(fā)性、持續(xù)性[3]。

        YZ-35型牙輪鉆機是現德興銅礦采礦場鉆孔的主要設備,其產能大效率高,構造復雜,內部包括眾多機械及電氣設備,工作時將產生大量的熱量,需要從外部環(huán)境中引入冷空氣進行冷卻,并使鉆機機械室內形成正壓,防止室外的粉塵進入室內[4]。

        目前室內通風采用軸流通風機加慣性過濾器組合形式,由于采區(qū)粉塵大,慣性過濾器過濾效率低,大量的粉塵被風機送入機械室內,加劇了機械設備的磨損,增加了電器設備故障,縮短了設備的壽命,提高了維修保養(yǎng)頻次,增加了運營成本,且慣性過濾器容易堵塞,不易清潔,造成室內風量減小,設備溫度升高,室內正壓不足,外部粉塵進入室內,形成惡性循環(huán)[5]。

        2 技術改造方案

        2.1 主要技術參數

        德興銅礦(礦內編號4)鉆機現用1臺5.5kW通風機,圖1是現有的除塵器。

        圖1 慣性過濾器圖

        現有除塵裝置的原理及主要配置:

        (1)慣性過濾器。

        現有的鉆機,在粉塵過濾上采用的是慣性式除塵器,設置有1臺慣性過濾器。其過濾原件是金屬濾板,在濾板上均與設置一排排翅形孔,使外部空氣能進入到濾板內。其工作原理是,氣流中攜帶的粉塵都有一定的運動速度,進入到金屬濾板時,由于慣性的作用,粉塵撞擊到金屬板上,從而被截留下來,落入塵斗中。

        慣性除塵,對于大顆粒的粉塵有一定的效果。但對于空氣中漂浮的小顆粒粉塵,其慣性作用的效果較小,除塵的效果并不理想。而正是這些細小的粉塵,危害很大,容易引起設備的故障,有研究表明,15~30μ灰塵對機械設備引起的磨損最大。

        (2)軸流風機,現用1臺臥式安裝的軸流風機,功率 5.5kW,葉輪直徑890mm,最大轉速1440轉/分,參照“美國雙城風機公司”相關標準估算流量約25000m3/h。

        (3)排塵。

        采用的是正壓過濾的形式,通過軸流風機將戶外的空氣鼓入慣性過濾器中。同時,收集的粉塵也借由一部分正壓風由排塵管排出鉆機外。

        由于現場工況環(huán)境惡例,粉塵量大,現有的慣性過濾器過濾效率低,過濾器體積小,納污量小,導致濾芯過早堵塞,降低了輸入鉆機風量,由于濾芯是粗過濾器,較多的粉塵被帶入鉆機,進而損壞電氣元件,增加了電路故障,同時慣性過濾器更換困難。

        為解決這這些問題, 使機械室內溫度下降為正常溫度,有利于電氣設備的正常工作,延長氣設備的使用壽命,降低運營成本,增加運營利潤,特做如下改造方案。

        2.2 技術改造方案

        在礦區(qū)的作業(yè)現場,環(huán)境的空氣中漂浮著大量的塵土和粉塵。這些粉塵將會對機械和電氣設備造成危害,造成頻繁的設備故障,從而影響生產。因此,對進入機棚的空氣進行有效過濾,設置過濾效率更高的除塵設備是必要的。

        (1)除塵改造的思路。

        由于是對現有設備進行改造,必然會涉及到對現有設備、結構、電氣等方面的改動。為將改動減到最小,我們在整個方案中都會按如下思路進行設計:

        提供更有效的過濾設備,減少鉆機粉塵問題;

        減少對現有機結構的破壞,保證結構的穩(wěn)固安全;

        減少對現有電氣系統(tǒng)的改動;

        安全可靠,經濟可行。

        (2)系統(tǒng)組成及工作流程。

        系統(tǒng)主要分為三大部分:軸流風機、過濾系統(tǒng)、反吹系統(tǒng)(如圖2所示)。

        圖2 增壓風機系統(tǒng)流程圖

        如圖2所示,室外空氣從除塵器進入污氣室,經過濾芯過濾后,潔凈的空氣進入到凈氣室,經過風機送入到機棚內。除塵器過濾的粉塵,由反吹系統(tǒng)反吹后直接排出室外。

        同時,系統(tǒng)配有壓縮空氣反吹系統(tǒng),可自動對濾芯進行清理,減少濾芯的進氣阻力,保證通風效果,延長濾芯的使用壽命。系統(tǒng)整體示意圖(如圖3所示)。

        圖3 系統(tǒng)整體示意圖

        2.3 電機的主要參數

        在現有風機參數及基礎上,增大風機參數,在風機入口處進行過濾裝置改造如圖4,選用1臺臥式安裝的7.5kW軸流風機,美國雙城品牌,基本參數如下:

        軸流風機功率:7.5kW;

        葉輪直徑:900mm;

        最大轉速:1480rpm;

        額定流量:28800m3/h;

        額定壓力:450Pa。

        風機性能曲線如圖5。

        其中:

        SP——風量風壓線;

        KW——電機功率線;

        STATIC EFFICIENCY——效率線;

        SYSTEM CURVE——系統(tǒng)線;

        軸流風機功率:7.5kW

        葉輪直徑:900mm;

        最大轉速:1480rpm;

        額定流量:28800m3/h;

        額定壓力:450Pa

        圖4 風機過濾裝置改造圖

        圖5 風機性能曲線圖

        表1 改造前后風機主要參數對比表

        2.4 系統(tǒng)設計主要參數

        處理氣體:礦區(qū)室外空氣;

        過濾總流量:28800m3/h

        粉塵顆粒:≥1μm;

        供電:380V/50Hz/3P;

        冬季設計溫度:-10℃。

        3 過濾系統(tǒng)

        原有的慣性式除塵器,由于對小顆粒粉塵過濾效率不高,因此更換為過濾效率更高的筒式除塵器。

        過濾系統(tǒng)主要由防塵門、污氣室、凈氣室組成,如圖6所示。

        圖6 過濾系統(tǒng)圖

        (1)防塵門:進風口安裝有防塵門,原理如同汽車空濾旋風罩,當含有較大顆粒粉塵的空氣通過彎曲的孔道時,由于慣性作用,顆粒撞擊孔道壁而墜落,起到初級過濾的同時,延緩了濾芯的堵塞時間,提高了后級濾芯使用壽命。

        主動加強與米其林、普利斯通、固特異等全球10大輪胎企業(yè)合作,積極拓展印度、土耳其等新興市場,培育新的國際客戶。目前泰華公司每月銷往土耳其的產品已超過1000噸,泰華產品的非中國市場銷售份額已經近五成,國際市場占有率呈持續(xù)增長態(tài)勢。隨著跨國經營的持續(xù)深入,國內的加工廠也引起國際大廠的關注,目前韓泰輪胎等大廠正在對廣墾云南的加工廠進行認證。

        圖7 過濾原理圖

        (2)污氣室:污氣室主要起承載濾芯的作用,接收從進風口進入的污氣,通過濾芯的過濾,過濾后潔凈的空氣進入凈氣室。污氣室承受風機的負壓及電鏟機體的強烈震動和沖擊,同時還要支撐全部濾芯的重量。

        (3)濾芯:濾芯是過濾系統(tǒng)的核心元件,起著將污氣中的顆粒物過濾攔截,保證潔凈氣體輸送到鉆機,保護鉆機備件的重要作用。濾筒除塵器選擇美國HV進口濾紙,可以有效的提高過濾效率,特別是針對1μm以上的粉塵,濾筒除塵器的過濾效率比慣性除塵器過濾效率有非常顯著的提高。如圖8。

        圖8 過濾效率Vs粒徑圖

        濾芯數量設計及主要參數:

        風機流量:Q=28800m3/h=480m3/h;

        過濾面積:S=Q/V=480/2=240m2(V——過濾速度,取 2m/s);

        單只濾芯面積:S'=30m2;

        濾芯數量:N=S/S'=240/30=8(只)。如圖9。

        圖9 螺旋式加強圈圖

        主要參數:

        (1)型號:K352470;

        (2)濾筒數量:8只;

        (3)濾筒尺寸:φ355*φ240*700mm;

        (4)過濾面積:30m2;

        (5)濾筒材質:美國HV濾材;

        (6)鋼 護 網:內外鋼護網;

        (7)端蓋材質:鍍鋅材質;

        (8)墊圈:氯丁膠墊圈。

        濾芯外圓注膠,將濾紙折與折之間和濾紙與外護網牢固地粘結在一起,加強了折紙的強度,且其不易彎曲(彎曲的褶尖會將粉塵圍起來,清灰時難以將粉塵去除,濾芯過早堵塞),提高了濾芯使用壽命。

        4 反吹系統(tǒng)

        反吹系統(tǒng)采用世界知名品牌“GOYEN”(高原),產地:澳大利亞。頂級的生產質量和工藝水平保證了可靠的使用壽命。閥體結構緊湊,維護簡單、適合各種氣候和環(huán)境的要求。如圖10。

        圖10 TBMM時序脈沖控制儀

        高原公司的TBMM(線路板)系列清灰系統(tǒng)控制器是專為操作脈沖除塵器閥門而設計的首選系列[6]??刂破魈峁┻B續(xù)信號給控制清灰脈沖頻率和間隔的電磁閥以設定清灰時間。以TBMM電路板為基礎的微處理機結合控制器程序的數字顯示,能獨立調節(jié)。

        脈沖清灰技術:

        濾筒清灰系統(tǒng)使用經計算機優(yōu)化的專有脈沖清灰技術,使除塵器清灰效率更高,濾筒壽命更長。圖中紅色曲線代表應用創(chuàng)新的 Extralife 清灰系統(tǒng),在濾筒前端的脈沖壓力;蘭色曲線代表普通濾筒式除塵器的脈沖壓力,它產生的脈沖壓力平均高出29%,令清灰效能最佳。當穿過第2個濾筒時的最高脈沖壓力,仍可高達 6000Pa以上。如圖11、圖 12。

        圖11 脈沖清灰技術圖

        圖12 脈沖清灰程序組成圖

        主要參數:

        (1)型號:1寸;

        (2)反吹口數:8 只;

        (3)氣壓:3~5ba,最大不超過8ba;

        (4)電壓:220V。

        5 設備改造步驟

        除塵器系統(tǒng)的改造涉及到設備、電氣、鋼結構等內容的改造,主要步驟包括:過濾系統(tǒng)預制,舊設備拆除(舊風機及慣性過濾器),新設備安裝,電路、氣路連接,調試運行等。

        安裝整套過濾系統(tǒng),除塵整個安裝改造圖,如圖13、圖14、圖15。

        圖13 安裝示意圖

        圖14 系統(tǒng)爆炸視圖

        圖15 改造后效果圖

        6 結論

        通過以上改造,鉆機室內增壓效果明顯,在滿足了鉆機室內風量補充的同時,室內的清潔度有了質的提高。機械室內設備及電器溫度正常,有利于電氣設備的正常工作,延長了電氣設備的使用壽命,提高了鉆機運行的可靠性,減少了日常檢修保養(yǎng)頻次,為鉆機的穩(wěn)定運行提供了充分保障,并設有配套的每半年進行一次更換濾芯的保養(yǎng)制度。

        因此,通過改造降低了設備維護檢修成本(包括備件成本和人工成本),減少了電氣元器件的損壞,也降低了因鉆機停工而造成的間接損失,且濾芯更換保養(yǎng)方便,現場適用性較強。

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