储存和回收振动给料机 | GK 给料机

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储存和回收振动给料机


 

随着振动给料机散装物料流的控制应用越来越广,对工艺要求也具备一定的适应性,人们对于在储存和回收系统中使用该技术已经有了浓厚的兴趣。这些设备的常规设计包括由振动力系统驱动的物料运输槽/平台。灵活多样的设计仅仅受限于设计工程师的创意。振动槽或工作件的基本运动是定向控制的线性振动,可使物料产生抛掷或弹跳动作。物料输送速度变化范围从 0 至大约 100 英尺/分,具体取决于频率、振幅和坡度振动角的综合情况。

振动给料机

振动给料机基本应用于控制功能,旨在通过计量或控制来自料仓、料斗或储料堆的散装物料流,与控制液压系统流量的孔口或阀门非常相似。类比来看,给料机可如孔口一般按固定速率使用,也可像阀门一样实现可调节速率。给料机通过结构获得支撑,或通过带软弹簧的线缆悬挂在料斗上,将底板与支撑结构的振动隔离。处理能力从每小时数磅至 5000 吨不等。

振动给料机优势

相比其他类似的批量送料机设备,振动给料机的主要优势包括:可利用全尺寸料斗开口减少衔接,通过振动料斗仓口内的物料保证物料的自由流动,并杜绝对料斗振动给料机的需求。大多数情况下,振动给料机的振动托盘可用作关闭板,从而取消了对安装在给料机上方的齿条齿轮门和其他关闭设备的需求。该装置的设计实现了在不移除给料槽的情况下替换驱动机构。因此,顶高要求得以减少,并大幅节省了对基坑或通道结构的需要,不再需要设计门。取消关闭门还有利于物料的自由无障碍流动。在工艺要求中,响应仪器信号实现从绝对零度到最大值的进料控制能力,满足了自动化混合和回收系统的设计要求。没有皮带给料机等返回运行机制,杜绝了出现溢料和使用铲运机的情况。这些设备可根据防尘应用的特点而设计。

设计类型:

产生振动力的机构类型可按如下分类:

1.直接力类型,振动力 100% 通过重型离心配重产生。产生的力通过重型轴承直接传输至底板。通过使用带正时齿轮的反转轴可产生线性运动,其中齿轮在油浴壳体内运转,由三角皮带驱动。另外一些设计则利用两个同步电机,并将配重安装在电机轴上。一般来说,直接力类型用作恒定速率给料机。给料速率可通过更改托盘坡度、料斗开口尺寸,或更改配置数量和冲程得到调节。在某些情况下,使用机械或电动变速驱动系统来改变频率和给料速率,但调节幅度和控制范围有限。冲程和处理能力受料斗开口和给料托盘上物料数量的影响。

2.间接力类型,也称作共振或自然频率设备,利用相对较小的激磁力产生振动力,该力通过二级弹簧质点系统放大。大多数设计中,自然频率给料机的机械自然频率经“调整”高于驱动系统的工作频率,以避免物料头部负载的过大阻尼效应,特别是具有大料斗开口或高处理能力的大型设备。术语“亚共振”用于描述此类送料机设备。

自然频率给料机工作原理:

共振或自然频率振动给料机设计通过带恒定激振力的双质体弹簧系统放大原理,控制散装物料的流动。主要动力装置为标准鼠笼式交流异步电动机。安装在激振器组件内鼠笼式电动机双延长轴上的小型偏心配重块可产生恒定的旋转激振力。这一驱动设计完全消除了对重型轴承、V 型皮带传动装置、防护装置、插头电路、压力开关、齿轮和润滑的需求。还有一些设计采用了不平衡偏心轴,而此类偏心轴由专为振动发力设计的单独支撑电动机驱动。旋转激振力的组成要素,与所需给料机冲程相结合,经线圈或聚合物弹簧放大,在底板上形成强大的直线输送动作。鼠笼电动机转速变动小于 1-1/2%,波动范围在 +/- 10% 之间。恒定旋转激振力不受正常电压波动的影响,可实现准确的给料控制。

振动给料机的整体弹簧系统设计实现对双质体系统幅频的响应,因此物料效应越大,弹簧配重系统的放大效果越明显。这将使得放大后的激振力自动增加,从而自动补偿物料头部负载和重量效应。这种抗阻尼特性可实现准确的定容给料速率控制,不受物料头部负载变化的影响。

电磁给料机已得到广泛应用。这些设备设计用作双质体弹簧系统,其中托盘或底板安装在一排叶片弹簧上,而弹簧与相对较大的脉冲质体牢牢连接。交流电流或脉动直流电流在通常安装于脉冲质体上的电枢线圈和励磁线圈之间形成励磁磁力。通过变阻器和整流设备或可调变压器可获取变幅。电磁装置通常对物料头部负载和电压波动很敏感。在某些应用中,采用了电子电路和电压调节设备。

控制

通过调节位于电机或振动轴上的小型偏心配重块,可“固定”或设定最大给料速率。冲程也可通过使用改变共振效应的调谐弹簧进行调整。一些设计尝试通过利用 SCR 控件或可调变压器改变鼠笼式电动机的转数 (RPM) 来控制进料速率。这种调节控件的方法在相对有限的范围内效果很好。振动给料机悬挂安装于螺旋弹簧上,以便与支撑结构的运动分隔开。悬挂系统的自然频率通常为给料电动机运行速度的 50%。在降低电动机的转速使其接近悬挂系统自然频率时,减速到一定程度会导致进料变得无序,或悬挂系统内部出现问题。其他设计可能采用了内部驱动结构,此类结构也会以不稳定的方式应对变速驱动装置。对于需要获得对进料速率最大可调节控制力的应用,通过在电动机的外伸轴上使用可变力配重轮,可获得无级变速/无级调速的给料速率。

振动给料机的这一设计提供了从 0 到最大进料速率的线性控制。可变力配重控制可通过仅改变配重效应实现激振力的改变,而非改变电动机转速。空气或液压压力信号在 0 到最大值的范围内变化时,各种不平衡力也会按比例变化。电动机转速则仍然保持恒定。由于 NEMA Design 鼠笼电动机始终以全扭矩状态运行,因此该电动机可以“停止和恢复”任何容量的进料,甚至是 5000 TPH。控制准确和顺利地响应各种手动、气动、液压或电动输入信号装载单元、皮带尺寸、计算机,实现全自动操作。

料斗底部和进料开口几何结构

由于大多数应用都涉及散装物料,典型的设备布局设计包括料斗和安装在料斗下方的振动给料机,以向输送机、皮带秤或加工装置输送物料。

垂直投影料斗开口

物料特征和颗粒尺寸分布通常决定了料仓或料斗坡度,以及料斗开口。在确定料斗开口尺寸时,必须要考虑最大物料颗粒尺寸,以及物料的衔接效应。垂直投影开口应是最大颗粒尺寸的两到三倍。具有高衔接特征的物料需要开口足够大才能确保流动性。大型开口节省了顶高,但需要给料机具备在头部负载下运转的能力。大型料斗开口的另一个特点是可将给料托盘的振动力直接传输给物料,以达到减少衔接、消除使用料斗振动器的要求,并能够促进物料平稳均匀地流动。此类设计因素需要给料机有能力在物料头部负载下运转,且产生的“阻尼”或“压制”影响最小。Para-Mount II 给料机是理想选择,因为其通过“调谐”增加了振动力,可补偿物料的质量效应。

 

水平投影开口

水平投影开口根据颗粒尺寸和处理能力要求而定。最小开口应约是最大结块尺寸的 1-1/2 倍。最大开口尺寸应根据与给料机长度匹配的容积量确定。开口预计包括一个滑动板或门,以便进行现场调节。

给料机尺寸、坡度和槽长度

处理能力要求确定了给料托盘的尺寸和坡度。给料机的容积量可通过以下公式确定:

A x V = Q

Q= 立方英尺/分

A= 水平投影面积

V= 物料槽开口平均速率

水平投影面积是水平投影开口和给料托盘宽度的一个函数。平均物料速率根据物料流量特征、摩擦系数、给料托盘坡度、长度和振动强度而变化。

物料速率变化范围在 30-60 英尺/分之间,而托盘坡度范围是 0-20 度。给料机托盘槽的长度根据物料的静止角度和托盘坡度确定。给料机托盘必须有足够的长度,才可确保给料机停止运转时能彻底关闭进料。从物料静止角度处的最大开口绘制的线应与托盘槽相交,以保留横切长度的边缘,应对物料特征发生的变化。

给料机尺寸选择

表格中所示的可选处理能力可作为给料机尺寸选择指南。给料速率可根据密度、颗粒尺寸分布、水分含量和静止角度等物料特征而发生大范围的变化。通过将给料托盘下降至与料斗开口和给料机长度一致的水平,可达到最大给料速度。给料机最短长度可根据料斗开口、给料机坡度和静止角度确定。选择长度足够的给料机可避免出现物料冲出泛滥的情况。最小化料斗衔接效应所需的料斗开口尺寸可根据给料机的宽度和长度而定。在某些情况下,通过对顶高或最小通道深度的考量证明了选择的尺寸需大于体积流量要求。

槽物料选择

给料机槽的坚固构造可用于重型服务。机架进行大幅强化。底板通过螺栓连接至 Husky 通道侧构件,可轻松进行更换。底板材料可选择低碳钢、耐磨钢、不锈钢或特殊合金,因而可提供满足应用要求的一系列物料。厚度从 10 ga. 至 1 英存不等,宽度范围在 18-144 英寸之间。衬垫材料也有上述材料以及橡胶、塑料或陶瓷可选。必要时,可安装防尘罩。

在选择衬垫材料时,需考虑待输送物料的特性,以及经济因素。对于腐蚀性极强的物料,将高强度氧化铝砖构成的陶瓷衬垫安装到带环氧树脂的水平底板上获得了极大程度的成功。举例来说,在钢厂中涉及焦碳的应用中,选用这类材料效果非常好。另外一种材料类型为 UHMW(超高分子量)聚合物,用作腐蚀、湿细材料的衬垫。在很多情况下,这种材料可避免金属底板上出现物料堆积的情况。

一种非常常见的衬垫材料为 304 型不锈钢。这种材料特别适用于具有腐蚀作用和易磨损的材料。不锈钢材料非常适合这种应用,因为给料机上物料的一般运动是产生滑动动作,这会使不锈钢抛光成非常光滑的表面,防止了物料的堆积,延长设备使用寿命。事实证明,发电厂的给料机已运行超过 15 年,但 304 不锈钢材料没有出现明显的磨损。T-1 和 Jalloy 等很多合金底板也可用于磨损性应用。

给料机新发展

全封闭给料机

一直使用的传统给料机包括端面相对较低的水平托盘槽。因此,需要在料斗/储料仓开口处与给料槽之间安装静止围板,以容纳振动给料机托盘要输送的物料。此外,一直存在一个设计难题:在静止围板和振动给料机托盘之间设置防尘或防泥垢措施。另外一个难题是在传输带或装料溜槽上方的给料机托盘和任何防尘壳体之间实现有效的密封。而全新的设计中加入了侧面围板,从整体上构成了给料机的全封闭设计。给料机的形状类似于箱体结构,带有法兰式入口和底部法兰式出口,二者与入口槽和装料溜槽/料斗对接。在这样的情况下,密封件决不会与物料接触,安装和维护也轻松得多。给料装置现在的设计也实现完全防尘(或防水),杜绝了传统给料机存在的任何溢料情况。安装流程得以简化。同时,该设计杜绝了静止围板和振动托盘之间的物料卡筛情况,后者可导致处理能力降低,或者当未活化的物料出现结块粘结趋势时,导致托盘完全“锁定”到静止围板。

活化器/给料机 (UN-COALER®)

某些设备使用了振动料斗底部与管道活化器相结合的设计,并通过配置的振动给料机控制物料流量。UN-COALER® 将全封闭式振动给料机的流量控制特性与振动料斗底部的物料活化操作相结合,确保物料“下落量”最大化,没有伴随而来的冲洗或压实问题。直至目前,也必须选择尺寸合适的圆形料斗活化器以提供最大的物料流量,然后使用振动给料机控制流量,避免出现冲洗。而单独一台设备即可有效经济地完成这些工作。

结构包括一个方形或矩形箱体结构,以及两个对称的“给料机”托盘和一个中心圆顶。物料流路径的几何结构与开口式托盘给料机的要求类似。中心圆顶是箱体结构的一部分,其功能与管道活化器或振动料斗底部类似。

整个组件通过螺旋弹簧给料机驱动设计相同的自然频率驱动机构进行水平振动。底槽开口向传送带输送物料,以对称和集中地沉积煤炭,达到理想的传动带负载。中心圆顶可对物料产生振动动作,减少拱起效应,引导物料从储料管道流出。密封很简单,按图示安装密封件即可。

在与任何类型的散装物料储存装置结合使用时,UN-COALER® 活化器/给料机将增加可回收的有效储存。应用于凝滞、难以搬运的矿石、褐煤,以及其他高粒间摩擦或自然静止角度差的物料时,该设备特别有优势。根据您具体应用的不同,设备提供的开口面积最多可达到 12 X 12 英寸。大型开口意味着达到相同的实时回收量所需的设备减少。紧凑小巧的设计也减少了通道深度。矩形形状使料斗设计变得简单,不再需要在料斗和活化器之间安装昂贵的圆形过渡件。UN-COALER® 安装于独立的支架上。物料给料槽上方安装的曲面拱形破碎器设计用于将振动力传输至储料通道,而不会压紧物料。其前缘设有可调节挡板,该挡板根据物料的静止角度设置,与给料机料斗上的关闭门相同。

每台 UN-COALER® 的支脚都固定在钢质螺旋隔离弹簧上,因此通道顶部在设计时不必考虑承受设备重量或任何动态力。布置的自动化控制系统可响应皮带尺寸、装载单元或计算机信号,让 UN-COALER® 的单个或多个装置控件基本上能够沿通道的任何点或组合点进行选择性回收。UN-COALER® 的低矮型设计简化了对通道深度的需求,从而降低了基底挖掘的成本。直线型表面不再需要复杂混凝土结构。UN-COALER® 的少数活动机械零件能够轻松通过通道进行检修,最大程度减少了维护程序。

优势:

  • 最大 12 x 12 英寸的大型振动开口,可安装大型的料斗卸料口,实现了更大的下落量。
  • 小巧紧凑的设计缩短了通道深度,大幅节省了基底成本。
  • 固定或可变的给料速率设计实现了持续运行,确保了对回收输送机的均匀送料。
  • 设备直接安装在皮带输送机上,可均匀分散物料,杜绝了输送带跑偏问题。
  • 少数的活动机械零件可轻松从通道中得到维护。
  • 整个 UN-COALER® 安装在地面以下。
  • 矩形形状和直线型表面极大地简化了料斗设计、防尘和接头结构,以及混凝土工事。

 

应用

牵引料斗收取:

当单元列车会将大量物料堆积在大型料斗内后,可调用一系列给料机将物料均匀地分配到取料皮带输送机上。给料机的大型矩形开口直接安装于输送机上方,确保下落量最大化。配备有配重控制功能的可调速设备能够准确响应皮带尺寸、装载单元或计算机信号,实现精准配比或混合。使用 UN-COALER®S 可大幅节省通道深度。

破碎机给料机:

振动给料机可根据破碎机开口尺寸来提供,以达到理想的围帘给料和均匀分配效果,保证破碎机效率最大化,以及锤元件的均匀磨损寿命。UN-COALER® 的支脚直接安装在破碎机上方,体积较小的直线型设计简化了料斗和防尘密封的安装。100% 线性给料速率调节可通过破碎机安培数或给料料斗装载单元控制。UN-COALER® 狭长的卸料开口提供了理想配置,可在破碎机入口均匀分配物料。

收取系统:

任何收取系统的基本用途均在于活化最大量的储存物料,而无需采用人工操作来杜绝“鼠洞”或物料分离的情况。给料机可应用于获取堆料或筒仓的最大化实时储存。旨在减少推土机使用的系统设计经证实有利于节约运营成本,并大量减少了因移动设备产生的“扬尘”问题。

堆料收取:

插图显示了给料机的布置情况,该布置实现了 100% 的物料收取,同时减少了所需储存面积。在该系统中,物料通过一系列埋入地下的料斗,经基本上有效的储料通道回收。这些给料机料斗连续布置在一起,让相对分布的振动给料机组能够一起向中央皮带输送机供料。给料机槽封闭设置,驱动装置提供有防爆电动机,因此减少了扬尘问题,降低了火灾风险。该布置设计通过操作沿通道分布的相应给料机组,可便捷地混合成分各式各样的物料。物料通过一系列支脚直接安装在地下的 UN-COALER®S,从有效储存区域实现 100% 回收。连续布置的料斗让 UN-COALER®S 能够向中央输送机皮带供料。入口和卸料开口处简单的直线型防尘密封件解决了扬尘问题,降低了爆炸风险。UN-COALER® 完全安装在地下,减少了推土操作期间的危险。由于设备从通道地板获得支撑而非悬挂于头顶上方,低矮的结构设计降低了通道深度,进一步削减了混凝土成本。

谷仓式储存装置

这种类型的散装物料储存设施属于 V 型槽,采用浴缸形设计,混凝土壁倾斜 55 度,在某些情况下此类设施完全被金属结构覆盖。整体结构的最上部分内部设有自动倾卸输送机,可将接收的物料输送至沿掩体的任何位置。一系列 UN-COALER® 活化器/给料机,尺寸达 12' x 12' 或以上,沿掩体整个底部安装于矩形混凝土回收通道内,安装位置可实现 100% 回收。这是实现可靠和受控的混合物料的理想布局。无论物料占比多少,位于管道何处,都可以同步回收。UN-COALER® 的低矮型设计简化了对通道深度的需求,从而降低了基底挖掘的成本。直线型表面不再需要复杂混凝土结构,并取消了与刨煤机系统配合使用的“圆锥”壳体要求。UN-COALER® 的少数活动机械零件能够轻松通过通道进行检修,最大程度减少了维护程序。物料直接倾斜到皮带上,因此不存在皮带跑偏问题。方形或矩形的外形简化了给料开口设计、混凝土工程和防尘密封。

筒仓收取:

要从混凝土储存筒仓中高效快速地回收煤炭,方法是使用一系列给料机均匀地从筒仓的整个底部提取物料。例如,一座直径为 70 英尺的筒仓可在 10 平方英尺的开口下方使用七台给料机,三台直接安装在皮带上,两侧各两台,在最大限度减少分离问题的同时,提供大流量的卸料性能。两个或以上串联排列的筒仓有利于物料的混合。

数个 UN-COALER® 装置要安装在筒仓底部,例如,相比安装至少七台传统的活化器和给料机,一座直径为 70 英尺的筒仓仅需要在 60 度倾斜的卸料槽之间并列安装四台 UN-COALER® 装置即可。由于减少了设备安装数量,混凝土工程和安装流程得到简化且成本降低,可显著节省资本。


总结:

在超过 300 个电厂安装的振动给料机设备已证明了这些装置的可靠性和经济效应。系统设计人员必须采用改进的设计来控制煤炭或其他散装物料从储料仓开始的流量,包括全面考虑尘土抑制和污染问题。自动化煤炭搬运系统在评估任何布局时必须考虑人力和设备维护要求。因为物料搬运系统的整体运营成本将以能源费用的形式传递给消费者。最大程度地减少推土机和移动设备的使用,可减少“扬尘”问题,改进系统可靠性。高效经济的储存、大吨位物料搬运设置的移动和控制——单元列车装料和卸料、储存、混合和回收系统——具体根据振动给料机的恰当应用和设计而定。

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