فن های سانتریفیوژ مقاوم در برابر سایش از عملیات طولانی مدت در صنایع سیمان و معدن پشتیبانی می کنند.

کارخانه‌های سیمان و معدن برخی از سخت‌ترین سیستم‌های تهویه صنعتی را از نظر بارگیری گرد و غبار، سختی ذرات، دما و ساعات کار مداوم اجرا می‌کنند. فن‌های سانتریفیوژ معمولی می‌توانند حجم هوای مورد نیاز را جابجا کنند، اما پروانه‌ها، مخروط‌های ورودی، محفظه‌ها و صفحات سایشی آن‌ها ممکن است به سرعت در معرض ذرات ساینده خراب شوند. اینجاست که فن های سانتریفیوژ مقاوم در برابر سایش اهمیت پیدا می کنند. یک فن با طراحی مناسب به جای افزایش ضخامت صفحه، ویژگی های ذرات، سرعت گاز، هندسه پروانه، مواد مقاوم در برابر سایش و نقطه کار واقعی را با هم در نظر می گیرد. تحقیقات روی فن های بزرگ کارخانه سیمان نشان داده است که فرسایش ذرات جامد می تواند به یک مکانیسم شکست اصلی تبدیل شود، به ویژه در کاربردهای کلینکر و آسیاب.

چرا گرد و غبار ساینده باعث مشکلات فن می شود؟

تفاوت اصلی بین تهویه معمولی و مدیریت گرد و غبار سنگین، چیزی است که از طریق فن عبور می کند. کنجاله خام سیمان، گرد و غبار کلینکر، ذرات سنگ آهک، کوارتز، گرد و غبار سنگ معدن و مواد مشابه می توانند بارها و بارها با سرعت بالا به پروانه چرخان برخورد کنند. با گذشت زمان، این مواد را از لبه های جلویی تیغه، سطوح تحت فشار، صفحات پشتی، روکش ها و پوشش جدا می کند. در موارد شدید، سایش ناهموار پروانه پروانه را تغییر می دهد و عدم تعادل دینامیکی ایجاد می کند.

به همین دلیل،فن های سانتریفیوژ مقاوم در برابر سایشباید با توجه به شرایط گرد و غبار واقعی انتخاب شود تا جریان هوا به تنهایی. مهندسان باید حداقل پنج پارامتر عملیاتی را قبل از انتخاب فن جمع آوری کنند: جریان هوای مورد نیاز، فشار استاتیک یا کل، دمای گاز، غلظت گرد و غبار و ویژگی های ذرات. اندازه و سختی ذرات نیز مفید است زیرا گرد و غبار غنی از سیلیس ریز می تواند الگوی سایش بسیار متفاوتی از گرد و غبار آلی نسبتا نرم ایجاد کند. راهنمای صنعت سیمان به طور مشابه بار گرد و غبار، دما و تغییرات فرآیند را به عنوان عوامل اصلی موثر بر انتخاب فن و قابلیت اطمینان شناسایی می کند.

طراحی پروانه مهمتر از استفاده ساده از فولاد ضخیم تر است

یک اشتباه رایج این است که فرض کنیم یک پروانه سنگین تر به طور خودکار مقاومت سایش بهتری را ایجاد می کند. این کار را نمی کند. وزن بیش از حد می تواند بارهای شفت، گشتاور راه اندازی، بارهای تحمل و هزینه های ساخت را بدون حل مشکل فرسایش واقعی افزایش دهد.

در فن های سانتریفیوژ مقاوم در برابر سایش، معمولاً حفاظت باید در مناطقی متمرکز شود که ضربه ذرات قوی ترین است. بسته به کاربرد، اینها ممکن است شامل لبه جلویی تیغه، سمت فشار، صفحه پشتی پروانه، پوشش، مخروط ورودی و بخش‌هایی از پیچ باشد. برای مثال، تحقیقات مهندسی روی یک فن بزرگ سیمانی، صفحات مقاوم در برابر سایش نصب شده در سمت فشار تیغه و لبه جلویی، دیسک پروانه، ناحیه پوشش و بخشی از پوشش مارپیچی را مورد بررسی قرار داد.

یک رویکرد عملی این است که یک پروانه خراب یا فرسوده را بازرسی کنید و مناطقی را که بیشترین تلفات مواد را دارند علامت گذاری کنید. اگر 70 درصد سایش روی 20 تا 30 درصد اول سطح تیغه متمرکز شود، استفاده از محافظ سایش گران قیمت برای هر سطح داخلی ممکن است توجیه اقتصادی نداشته باشد. حفاظت موضعی اغلب می تواند تعادل بهتری بین عمر سرویس، وزن و هزینه ایجاد کند.

انتخاب مواد مقاوم در برابر سایش

انتخاب مواد باید بر اساس محیط عملیاتی واقعی باشد. فولاد مقاوم در برابر سایش معمولا به عنوان یک گزینه حفاظتی اساسی استفاده می شود، در حالی که روکش کروم-کاربید و سایر مواد مقاوم در برابر سایش با سختی بالا را می توان برای شرایط شدیدتر در نظر گرفت. منابع مهندسی صنعت سیمان، فولاد AR و مواد کروم-کاربید را در میان محلول‌های متداول لاینر شناسایی می‌کنند.

برای فن های سانتریفیوژ مقاوم در برابر سایش که با ذرات بسیار ساینده کار می کنند، سختی لایه محافظ تنها یک مورد توجه است. مقاومت در برابر ضربه، جوش پذیری، دمای عملیاتی، انبساط حرارتی، اتصال آستر و قابلیت تعمیر نیز مهم هستند. اگر فن ذرات بزرگ یا ضربه های مکرر را تجربه کند، یک ماده بسیار سخت اما شکننده ممکن است عملکرد ضعیفی داشته باشد. برعکس، در جایی که ذرات نسبتاً درشت هستند و بار ضربه ای زیاد است، ممکن است یک ماده سخت تر ترجیح داده شود.

بنابراین فرآیند انتخاب باید با گرد و غبار شروع شود تا کاتالوگ مواد. ترکیب ذرات، اندازه تقریبی ذرات، غلظت، دما و سرعت گاز را ثبت کنید. سپس تعیین کنید که کدام مناطق به آسترهای قابل تعویض، پوشش سخت، صفحه مقاوم در برابر سایش یا ساخت پروانه متفاوت نیاز دارند.

کنترل سرعت هوا برای کاهش فرسایش

سرعت فن تاثیر مستقیمی بر سرعت ذرات و فرسایش دارد. برای همان وظیفه اصلی، یک فن کوچکتر که با سرعت بالاتر کار می کند ممکن است اندازه تجهیزات را کاهش دهد، اما افزایش سرعت داخلی می تواند تاثیر ذرات و سایش را تسریع کند. راهنمای مهندسی صنعت سیمان به طور خاص اشاره می کند که سایش فن مرتبط با بارگذاری ذرات می تواند با سرعت به شدت افزایش یابد.

این یکی از دلایلی است که فن های سانتریفیوژ مقاوم در برابر سایش نباید صرفاً با انتخاب کوچکترین فن که قادر به تامین جریان هوای مورد نیاز است انتخاب شوند. فرض کنید یک سیستم گرد و غبار تقریباً 100000 متر مکعب بر ساعت در یک فشار مشخص نیاز دارد. یک فن فشرده با سرعت بالا ممکن است وظیفه خود را برآورده کند، اما اگر گاز حاوی مقدار زیادی ذرات معدنی سخت باشد، پیکربندی بزرگتر و کندتر ممکن است هزینه چرخه عمر بهتری را فراهم کند.

در طول راه اندازی، جریان هوا، فشار، جریان موتور، سرعت فن، لرزش و دمای بلبرینگ را اندازه گیری کنید. اگر فن بسیار بالاتر از محدوده سرعت یا فشار مورد نظر کار می کند، اصلاح نقطه عملکرد سیستم ممکن است بدون تغییر پروانه، سایش را کاهش دهد.

مثال موردی: کاربرد آسیاب سیمان

یک کارخانه سنگ زنی کلینکر را در نظر بگیرید که در آن یک فن سانتریفیوژ بزرگ گاز فرآیند مملو از غبار را به طور مداوم کنترل می کند. پروانه اصلی نازک شدن سریع در اطراف لبه های جلویی تیغه و سطوح فشار را تجربه می کند. اپراتورها با تعویض کامل پروانه در فواصل زمانی ثابت پاسخ می دهند که منجر به خاموش شدن مکرر و هزینه قطعات یدکی می شود.

یک رویکرد مهندسی بهتر با بازرسی پروانه فرسوده آغاز می شود. ضخامت صفحه باقیمانده را در چندین مکان اندازه گیری کنید و اندازه گیری ها را با نقشه اصلی مقایسه کنید. اگر بیشترین سایش در نزدیکی نواحی ورودی و خروجی تیغه اتفاق بیفتد، طراحی مجدد می تواند حفاظت مقاوم در برابر سایش را در این نواحی به جای اضافه کردن مواد بیش از حد در همه جا متمرکز کند.

یک مطالعه فن سیمانی در مقیاس بزرگ یک مرجع مفید در دنیای واقعی ارائه می دهد: فن مورد بررسی دارای پروانه کلاس 4 متری بود و تقریباً با سرعت 652 دور در دقیقه کار می کرد، با صفحات مقاوم در برابر سایش که در مناطق خاص پرخطر پروانه و بدنه اعمال می شد. این درس عملی است: حفاظت از سایش به جای اعمال یکنواخت بدون تجزیه و تحلیل، باید از الگوی جریان ذرات واقعی پیروی کند.

کاربردهای معدن به رویکرد متفاوتی نیاز دارند

سیستم‌های تهویه معدن و پردازش مواد می‌توانند فن‌ها را در معرض گرد و غبار سنگ معدن، ذرات سنگ، مواد معدنی و سایر مواد جامد ساینده قرار دهند. تهویه سنگ شکن به ویژه چالش برانگیز است زیرا ذرات درشت می توانند علاوه بر فرسایش معمولی، آسیب ناشی از ضربه ایجاد کنند.

برای فن‌های گریز از مرکز مقاوم در برابر سایش که در معدن استفاده می‌شوند، مهندسان باید بین فرسایش و ضربه تمایز قائل شوند. ذرات ریز که با سرعت بالا حرکت می کنند تمایل به ایجاد فرسایش تدریجی سطح دارند، در حالی که ذرات بزرگتر می توانند آسیب موضعی، تغییر شکل یا ترک ایجاد کنند.

یک برنامه بازرسی عملی باید شامل اندازه گیری ضخامت تیغه، بازرسی بصری لبه های پیشرو، بازرسی جوش اطراف آسترها، بررسی خروجی شفت و اندازه گیری ارتعاش باشد. اگر سایش بسیار ناهموار است، باید تعادل دینامیکی پس از تمیز کردن و قبل از بازگرداندن فن به کار در نظر گرفته شود. تجمع گرد و غبار خود نیز می تواند عدم تعادل ایجاد کند، به این معنی که هر مشکل ارتعاشی ناشی از خرابی بلبرینگ نیست.

تعمیر و نگهداری باید بر اساس نرخ سایش باشد

تعویض قطعات فقط پس از سوراخ شدن معمولاً برای یک فن فرآیند حساس خیلی دیر است. یک روش مفیدتر ایجاد رکورد میزان سایش است.

به عنوان مثال، اگر یک بخش تیغه در حالت نو 12 میلی متر باشد و پس از 6000 ساعت کار به 10 میلی متر کاهش یابد، میانگین نرخ سایش تقریباً 0.33 میلی متر در هر 1000 ساعت است. نرخ واقعی ممکن است خطی باقی نماند، اما اندازه گیری یک خط پایه مفید برای برنامه ریزی بازرسی ها و جایگزینی فراهم می کند.

برای فن های سانتریفیوژ مقاوم در برابر سایش، فواصل بازرسی باید بر اساس شرایط عملیاتی تنظیم شود. پنکه ای که گرد و غبار معدنی بسیار ساینده را کنترل می کند ممکن است به بازرسی های مکرر بیشتری نسبت به فن هایی که هوای نسبتاً تمیز را کنترل می کند نیاز داشته باشد. نقاط بازرسی بحرانی شامل ضخامت پروانه، وضعیت آستر، ترک های تیغه، یکپارچگی جوش، تراز شفت، دمای یاتاقان، ارتعاش و جریان موتور است.

تجمع گرد و غبار نیز باید قبل از بالانس یا تشخیص ارتعاش حذف شود. رسوبات ناهموار می تواند باعث عدم تعادل مکانیکی ظاهری شود و تکنسین ها را به سمت تعویض غیرضروری یاتاقان یا شفت سوق دهد. منابع صنعت سیمان همچنین تجمع گرد و غبار و سایش را به عنوان عوامل مهم در لرزش و بدتر شدن عملکرد شناسایی می کنند.

پوشش فن را نادیده نگیرید

پروانه معمولاً بیشترین توجه را به خود جلب می کند، اما فرسایش پوشش در نهایت می تواند به همان اندازه جدی شود. ذرات با سرعت بالا که از پروانه خارج می شوند می توانند بارها و بارها به بخش های خاصی از پیچک برخورد کنند. هنگامی که بدنه نازک شد، ممکن است تعمیر محلی دیگر کافی نباشد.

هنگام مشخص کردن فن های سانتریفیوژ مقاوم در برابر سایش، بدنه باید همراه با پروانه بازرسی شود. آسترهای قابل تعویض می توانند در مکان هایی که سایش قابل پیش بینی است و دسترسی به تعمیر و نگهداری در آنها وجود دارد مفید باشد. مزیت آن ساده است: به جای تعویض یک پوشش کامل، تکنسین ها می توانند تنها جزء سایش قربانی را جایگزین کنند.

این رویکرد به ویژه برای صنایع فرآیند پیوسته عملی است زیرا کار تعمیر و نگهداری را می توان بر اساس برنامه های تولید برنامه ریزی کرد. هدف این نیست که هر جزء را نابود نشدنی کنیم. این است که قطعاتی را که در معرض سایش قابل پیش بینی قرار دارند، به راحتی بازرسی و تعویض کنند.

بهره وری انرژی و پوشیدن باید با هم در نظر گرفته شوند

مقاومت در برابر سایش نباید به ضرر عملکرد فن باشد. افزودن آسترهای ضخیم یا تغییر هندسه تیغه می تواند بر وزن پروانه، راندمان آیرودینامیکی و نقطه کار تأثیر بگذارد. یک تغییر طراحی ضعیف ممکن است عمر قطعه را افزایش دهد و در عین حال مصرف برق را افزایش دهد.

برای فن‌های سانتریفیوژ مقاوم در برابر سایش، بهترین طراحی سازش بین مقاومت در برابر سایش، راندمان آیرودینامیکی، استحکام مکانیکی و هزینه نگهداری است. کنترل سرعت متغیر همچنین می تواند زمانی مفید باشد که فرآیند به محدوده عملیاتی گسترده ای نیاز دارد. در مقایسه با فشار بیش از حد دمپر، کنترل سرعت متغیر می تواند تلفات فشار غیرضروری را کاهش دهد، اگرچه سازنده فن باید محدوده سرعت مورد نیاز را در طول طراحی مکانیکی در نظر بگیرد.

هنگام ارزیابی یک فن موجود، قبل از انجام تغییرات، کیلووات، جریان هوا، فشار و ساعات کارکرد را ثبت کنید. پنکه ای که در هر سال یک پروانه را صرفه جویی می کند اما برق قابل ملاحظه ای مصرف می کند ممکن است باعث صرفه جویی در چرخه عمر مورد انتظار نشود.

چک لیست انتخاب عملی

قبل از سفارش فن برای کاربرد سیمان یا معدن، مهندسان باید به جای ارائه تنها جریان هوا و فشار، یک ورق کار کامل تهیه کنند.

حداقل اطلاعات باید شامل موارد زیر باشد:

جریان هوا: m³/h یا CFM

فشار استاتیک یا کل

دمای گاز

غلظت گرد و غبار

اندازه ذرات و مواد

ترکیب گاز و خورندگی

ساعات کار مداوم یا متناوب

سرعت فن یا محدوده سرعت ترجیحی

قدرت و ولتاژ موتور

عمر سرویس مورد نیاز

محدودیت های دسترسی به تعمیر و نگهداری

ابعاد مجرای موجود

تغییرات فرآیند مورد انتظار

برای فن‌های گریز از مرکز مقاوم در برابر سایش، این جزئیات به سازنده اجازه می‌دهد تا تعیین کند که آیا کاربرد به فولاد AR، پوشش سخت، روکش کروم-کاربید، آسترهای قابل تعویض، تیغه‌های تقویت‌شده یا استراتژی حفاظتی دیگری نیاز دارد.

قابلیت اطمینان بلند مدت از سیستم کامل ناشی می شود

عمر مفید یک فن صنعتی به تنهایی توسط مواد پروانه تعیین نمی شود. هندسه کانال، توزیع جریان ورودی، سرعت گاز، غلظت گرد و غبار، نقطه کار فن، شیوه های نگهداری و پایداری فرآیند همگی بر نتیجه نهایی تأثیر می گذارند.

در کارخانه‌های سیمان و معدن، مطمئن‌ترین فن‌های سانتریفیوژ مقاوم در برابر سایش معمولاً آن‌هایی هستند که به جای انتخاب از کاتالوگ استاندارد، بر اساس فرآیند واقعی طراحی می‌شوند. یک فن که گرد و غبار ساینده را کنترل می کند باید به عنوان یک ماشین فرآیندی در نظر گرفته شود، نه صرفاً به عنوان یک دستگاه جریان هوا.

هدف عملی ساده است: کاهش ضربه غیرضروری ذرات، محافظت از مناطق سایش قابل پیش بینی، حفظ شرایط عملیاتی صحیح، نظارت بر خرابی قبل از خرابی، و آسان کردن قطعات فرسوده برای تعمیر یا تعویض. هنگامی که این اقدامات با هم ترکیب شوند، یک فن مقاوم در برابر سایش می تواند عملکرد طولانی مدت به طور قابل توجهی پایدارتر داشته باشد و در عین حال خاموشی های برنامه ریزی نشده و هزینه های تعمیر و نگهداری را کاهش دهد.