立磨殼體模態(tài)及隨機(jī)振動(dòng)分析

劉登強(qiáng) 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(jī)振動(dòng)分析

劉登強(qiáng) 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(duì)磨機(jī)運(yùn)行過(guò)程中安全性和可靠性要求的提高，水泥生產(chǎn)企業(yè)越來(lái)越需要一個(gè)更加精確和完備的診斷系統(tǒng)。現(xiàn)有的電測(cè)傳感器件測(cè)點(diǎn)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(cè)水平還無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)對(duì)原料磨運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行透徹感知和智能診斷，尤其是磨機(jī)殼體及選粉機(jī)的振動(dòng)。采用對(duì)磨機(jī)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(dòng)，進(jìn)而使選粉機(jī)振動(dòng)。

有限元；立磨；故障診斷；隨機(jī)振動(dòng)

0 引言

由于具有占地面積小、工藝流程簡(jiǎn)單、電耗低、便于自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，立式輥磨機(jī)是當(dāng)今水泥生產(chǎn)線應(yīng)用非常廣泛的一類粉磨機(jī)。針對(duì)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(cè)與診斷系統(tǒng)。該系統(tǒng)的核心是通過(guò)研究磨機(jī)靜態(tài)和動(dòng)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(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)接完成故障診斷平臺(tái)的建立。

1 立磨殼體模態(tài)及隨機(jī)振動(dòng)分析

由于立磨選粉機(jī)與磨機(jī)殼體的關(guān)聯(lián)性，很難直接對(duì)它們各自的振動(dòng)進(jìn)行測(cè)量。我們通過(guò)大量的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和分析，通過(guò)磨機(jī)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(dòng)進(jìn)而得到選粉機(jī)的振動(dòng)。

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

由螺栓預(yù)緊力計(jì)算公式，計(jì)算螺栓的預(yù)緊力：

計(jì)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(jī)振動(dòng)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(duì)殼體做隨機(jī)振動(dòng)仿真。在殼體下端加隨機(jī)激勵(lì),激勵(lì)的強(qiáng)度設(shè)為假定值。隨機(jī)激勵(lì)仿真的結(jié)果對(duì)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(jī)系統(tǒng)閾值及故障表。

表1 選粉機(jī)系統(tǒng)閾值及故障表

2 結(jié)語(yǔ)

立式輥磨機(jī)是當(dāng)今水泥生產(chǎn)線應(yīng)用非常廣泛的一類粉磨機(jī)。筆者根據(jù)立磨深度感知和智能監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)平臺(tái)，重點(diǎn)分析了磨機(jī)殼體的模態(tài)和隨機(jī)振動(dòng),建立了選粉機(jī)系統(tǒng)閾值及故障表，滿足了對(duì)立式輥磨機(jī)等大型水泥生產(chǎn)裝備信息化、智能化以及安全可靠運(yùn)行的需求，提升了我國(guó)水泥裝備在國(guó)際市場(chǎng)的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)能力，帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)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(zhǔn)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(shí)施方案.天津水泥工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,2011,4.