辊压机粉磨系统中组合式选粉机的重量估算方法

王烨 ，于爱玲 ，张爽

组合式选粉机是我公司近两年设计并推广的产品，与辊压机配合使用，可广泛应用于新建或改造的生料磨、水泥磨等粉磨系统中。该机型将高效动态选粉机与V型静态选粉机组合为一体，结构紧凑，重量轻，运行时空气阻力低，可节省投资。第一台组合式选粉机TASr-380在祁连山某水泥厂投产，选粉机运行至今深受业主好评。

相似性设计是指相似理论在产品系列中的应用。相似性设计对工程实践具有重要意义，能够使系列产品具有相同的功能、相同的结构方案、相同的性能指标。运用这一设计方法，各行业均取得了良好的效果[1-5]。为满足工程需要，笔者以组合式选粉机TASr-380为基型产品，运用相似性设计方法设计出一系列选粉机，并以目前已经设计的产品数据为支撑，得出了一种快速、准确地估算设备重量的方法，运用此方法可对未设计的产品进行准确估重、报价。

1 数据推导

如图1所示，组合式选粉机从工作原理上可以分为两个部分：动态选粉部分和静态选粉部分（又称V选部分），工作时利用气流对不同大小颗粒携带能力的不同达到分选的目的[6]。

1.1 动态部分

图1 组合式选粉机结构形式

图2 笼子及上壳体尺寸示意

动态部分主要由壳体、回转部分（传动轴+笼子）、驱动部分组成。驱动部分约占动态部分总重量的5%，该部分重量主要由电动机、减速机和底座的重量决定，在进行相似设计时该部分重量不会呈现有规律的放大或缩小。剩余的部分均为圆柱或圆锥体，在进行相似设计时，重量会呈现出一定的规律，以上壳体为例说明如下（以下公式中字母下标为0的是基型产品尺寸，下标为1的是新设计产品尺寸）：

式中：

Vr——风进入笼子叶轮内的平均速度，m/s

Q——选粉机额定风量，m3/h

j——笼子的高径比（h/d）

对于同一类型的选粉机，Vr是相同的[6]，因此

动态部分上壳体可以当成一个直径D、高度H的圆筒（其他附件因其重量比较小，可忽略），则其质量：

式中：

ρ——每平方米的质量，包括钢板和内表面涂料，kg/m2

因D和H均与笼子直径d成比例关系[6]，假设两台设备钢板厚度以及涂料厚度均相同，即ρ相同，则

结合式（2）可得

其余壳体亦能推出此关系，本文不再一一计算。由此可看出，动态部分95%的重量满足式（2），可以认为动态部分的整体重量满足式（5），即动态部分的重量与风量成正比。

1.2 静态部分

静态部分由壳体（包括内表面的涂层及耐磨板）以及内部的阶梯板组成，运用相似设计方法，有

式中：

N——阶梯板数量

B——静态部分内部宽度，mm

图3 静态部分结构及尺寸示意

i——几何尺寸比例常数

式中：

Vs——风穿过阶梯板的速度，m/s

D——阶梯板的垂直间距，mm

对于同一类型的静态选粉机，Vs和阶梯板距离D是不变的，因此：

结合式（6）可推出：

设备内部阶梯板的重量：

式中：

ml——一层阶梯板单位长度重量，kg/m

假设两台设备的ml相同，则：

静态部分前后壳体近似当成直角三角形，侧壁板看成宽度为B的矩形钢板：

式中：

Sf——前后钢板面积，m2

SS——侧面钢板面积，m2

H——高度，mm

H近似正比于阶梯板数N，结合式（6），推出H正比于宽度B，假设H=kB

则壳体部分的总面积为

假设在相似化设计中，倾斜角β相同，壳体的厚度相同（即密度相同），则

结合式（9），可推出

式中，mν为壳体重量；因此静态部分阶梯板与壳体的重量均与风量成正比（式11和式16），即静态部分的重量与风量成正比，结合1.1的结论（式5），可得出组合式选粉机的重量与风量成正比。为了进一步确定两者之间的关系，笔者对目前设计的选粉机参数进行了统计，如表1、2所示。

表1 生料磨系统用组合式选粉机

表2 水泥磨系统用组合式选粉机

因为生料磨选粉机与水泥磨选粉机设计时取的风速不同，所以对两个系统的选粉机进行了分别统计，从表1和表2可以得出如下关系：

生料磨组合式选粉机重量m=2.61Q

水泥磨组合式选粉机重量m=2.95Q

其中：m单位为t，Q单位为×104m3/h

需要说明的是，因为理论推导时采用了一些近似，所以对于一些比较极端的机型用上述公式计算存在偏差。如较小的机型TASr-55，重量/风量等于4.1。因此，在日常使用时建议用相近机型的重量/风量比去计算未知机型，如要计算TASr-460的重量，使用TASr-410的数据去类推会较准确。

2 结语

本文通过理论分析以及统计现有机型数据得出，选粉机的整机重量与额定风量成线性关系，并推导出适用于生料粉磨系统和水泥粉磨系统的组合式选粉机的重量计算公式。用该方法可以在项目前期较快、较准确地估计出未设计的产品的重量、核算成本、投标报价。