httpwww_bg_utp_edu_plartpe32006pe32006117124 (1).pdf

(525 KB) Pobierz
3-2006
PROBLEMY EKSPLOATACJI
117
Andrzej JANEWICZ
Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków
WPŁYW PARAMETRÓW
ZASILACZA ZBIEŻNOKANAŁOWEGO
NA ZAPOTRZEBOWANIE ENERGII
PROCESU BRYKIETOWANIA W PRASIE
WALCOWEJ
Słowa kluczowe
Zasilacze, brykietowanie, prasy walcowe.
Streszczenie
W artykule przedstawiono niektóre wyniki badań laboratoryjnych nowego
typu zasilacza przeznaczonego do współpracy z prasą walcową, w której reali-
zowany jest proces scalania materiałów drobnoziarnistych. Określono wpływ
bezwymiarowych niezmienników (liczby Froude’a, stopnia wstępnego zagęsz-
czenia oraz stosunku amplitudy przyspieszeń drgań wymuszonych elementu
zagęszczającego zasilacz do przyspieszenia ziemskiego), charakteryzujących
obiekt badań na zapotrzebowanie energii w procesie brykietowania materiału
modelowego.
Wprowadzenie
Prasy walcowe stosowane do zbrylania materiałów drobnoziarnistych są
urządzeniami, w których w sposób ciągły zagęszcza się, a następnie scala nada-
wę podawaną między dwa synchronicznie i przeciwbieżnie obracające się wal-
ce. Prosta budowa i zasada działania prasy walcowej łączy się jednak ze złożo-
nym procesem, jaki realizuje się w tym urządzeniu, a którego końcowy efekt –
118
PROBLEMY EKSPLOATACJI
3-2006
żądane
własności produktu – zależy od wielu czynników [1]. Jednym z najistot-
niejszych z nich jest dostarczenie wymaganej ilości materiału w sposób ciągły
i równomierny w strefę zagęszczania prasy. Zadanie to w zespole prasy walco-
wej spełnia tzw. zasilacz. W zależności od własności nadawy i wymagań doty-
czących produktu stosuje się zasilacze o różnej konstrukcji, budowie, zasadzie
działania (grawitacyjne, o wymuszonym przepływie nadawy, wstępnie zagęsz-
czające, wibracyjne itp.), które mogą dodatkowo spełniać inne, ważne funkcje
[1, 2]. W Katedrze Urządzeń Technologicznych i Ochrony
Środowiska
AGH
rozwijane są konstrukcji dwóch takich podzespołów prasy walcowej, tzn. zasi-
lacz
ślimakowy
oraz zasilacz zbieżnokanałowy. Zasilacz zbieżnokanałowy, bę-
dący oryginalnym rozwiązaniem konstrukcyjnym Katedry UTiOŚ [3], przezna-
czony jest do współpracy z prasą walcową przy zagęszczaniu i scalaniu materia-
łów drobnoziarnistych, które określa się jako
posiadające ograniczoną podat-
ność na scalanie.
W zespole prasy walcowej do zadań zasilacza zbieżnokanało-
wego należy:
−
równomierne i ciągłe podawanie nadawy w strefę zagęszczania prasy walcowej,
−
regulacja ilości nadawy podawanej między walce prasy,
−
wstępne zagęszczanie nadawy w zbieżnych kanałach.
Ideę podawania wsadu do prasy walcowej poprzez zbieżne kanały, zagad-
nienie kształtowania ich geometrii oraz budowę i zasadę działania zasilacza
zbieżnokanałowego przedstawiono szczegółowo m.in. w pracach [1, 2].
W niniejszym opracowaniu skoncentrowano natomiast uwagę na wybranych
wynikach badań laboratoryjnych wpływu parametrów zasilacza zbieżnokanało-
wego i jego współpracy z brykieciarką walcową na jednostkowe zapotrzebowa-
nie energii w procesie brykietowania materiału modelowego (fluorku wapnia).
1. Cel i obiekt badań
Cel badań obejmował doświadczalną weryfikację w skali laboratoryjnej
wpływu istotnych parametrów zasilacza zbieżnokanałowego [1, 2] na jednost-
kowe zapotrzebowanie energii w procesie brykietowania modelowego materiału
drobnoziarnistego. Jako parametry niezależne wybrano następujące bezwymia-
rowe niezmienniki:
S
w
– stopień wstępnego zagęszczenia w kanale,
Fr
=
v
2
/Hg
liczba Froude’a, oraz a/g = sω
2
/g, czyli stosunek amplitudy przyspieszeń drgań
wymuszonych elementu zagęszczającego zasilacza do przyspieszenia ziemskie-
go. Obiektem badań była laboratoryjna prasa walcowa LPW 450 o
średnicy
walców 450 mm wyposażona w zasilacz zbieżnokanałowy. Oryginalne stanowi-
sko badawcze zasilacza przedstawiono na rys. 1, a jego schemat kinematyczny,
budowę i zasadę działania na rys. 2.
3-2006
PROBLEMY EKSPLOATACJI
119
Rys. 1. Zasilacz zbieżnokanałowy na stanowisku badawczym laboratoryjnej prasy walcowej
LPW 450: 1 – zbiornik zasypowy, 2 – silnik asynchroniczny napędu wibratora, 3 – prze-
kładnia pasowa, 4 – wibrator mimośrodowy, 5 – dźwignia poprzeczna, 6 – podkładki dy-
stansowe, 7 – klatka walców roboczych prasy LPW-450
Rys. 2. Budowa, schemat kinematyczny oraz zasada działania laboratoryjnego zasilacza zbieżno-
kanałowego: 1 – zbiornik zasypowy, 2 – silnik asynchroniczny napędu wibratora, 3 –
przekładnia pasowa, 4 – wibrator, 5 – dźwignia poprzeczna, 6 – podkładki dystansowe, 7 –
klatka walców roboczych, 8 – elementy zagęszczające, 9 – sprężyna, 10 – klapy rozdziela-
jące przepływającą nadawę, 11 – cięgno, 12 – popychacz, 13 – sprężyna dociskowa, 14 –
regulator cięgnowy, 15 – nakrętka regulacyjna, 16 – wałek mimośrodowy, 17 –
śruby
mo-
cujące zasilacz do klatki walców prasy, 18 – walce robocze brykieciarki,
A
– strefa wstęp-
nego zagęszczania w zbieżnych kanałach zasilacza,
B
– strefa zagęszczania i scalania mię-
dzy pierścieniami formującymi prasy walcowej,
C
–
strefa ekspansji zwrotnej brykietu
120
PROBLEMY EKSPLOATACJI
3-2006
2. Jednostkowe zapotrzebowanie energii
Moc pobieraną w czasie realizacji procesu brykietowania
N
b
[kW] wyzna-
czono z zależności:
N
b
= N
pw
+ N
wz
,
gdzie:
N
pw
– moc pobierana przez prasę walcową, [kW],
N
wz
– moc pobierana przez wibrator zasilacza, [kW].
Moc pobieraną przez prasę walcową określono z zależności:
N
pw
=
2
M
w
⋅
n
w
,
9,55
gdzie:
M
w
– moment skręcający na wale prasy walcowej, [kNm],
n
w
– prędkość obrotowa wału prasy, [obr/min].
Wartości momentu skręcającego
M
w
[kNm] na wale nieprzesuwnego walca
formującego prasy walcowej mierzono i rejestrowano wykorzystując system
pomiarowy zrealizowany w oparciu o:
−
układ tensometrów na wale prasy,
−
zestaw telemetryczny MT 2555A, przedwzmacniacz EV 2510A
(HOTTINGER
BALDWIN MESSTECHNIK),
−
wzmacniacz pomiarowy KMN 602A (HOTTINGER
BALDWIN
MESSTECHNIK),
−
kartę pomiarową DAQ-700 (National
Instruments),
−
notebook.
Moc
N
wz
[kW] pobieraną przez wibrator zasilacza mierzono za pomocą wa-
tomierza LW-1, a jej wartości odczytywano na jego skali.
Wydajność masową prasy walcowej wyposażonej w pierścienie formujące
o wgłębieniach w kształcie
siodła
obliczono na podstawie wzoru:
W
m
= 60 V
b
·i
b
·n
w
·
ρ
b
[Mg/h]
gdzie:
V
b
– objętość brykietu [m
3
], V
b
≈
6,5⋅10
-6
m
3
,
i
b
– ilość wgłębień formujących [-], i
b
= 90,
n
w
– prędkość obrotowa wału prasy, [obr/min],
ρ
b
– gęstość brykietu [Mg/m
3
].
3-2006
PROBLEMY EKSPLOATACJI
121
Wartość jednostkowego zapotrzebowania energii na realizację procesu bry-
kietowania
Z
c
przy brykietowaniu materiału modelowego w prasie walcowej
wyposażonej w zasilacz zbieżnokanałowy obliczono z zależności:
Z
c
=
N
b
[kWh/Mg],
W
m
gdzie:
N
b
– moc pobierana na realizację procesu brykietowania, [kW],
W
m
– wydajność masowa brykieciarki, [Mg/h].
3. Wyniki badań
Niektóre wyniki badań wpływu niezmienników bezwymiarowych (Fr, S
w
,
a/g) na jednostkowe zapotrzebowanie energii podczas brykietowania materiału
modelowego w prasie walcowej LPW-450 wyposażonej w zasilacz zbieżnoka-
nałowy pokazano w postaci graficznej na rys. 3–5. Przeprowadzone badania
eksperymentalne umożliwiły otrzymanie trwałych i wytrzymałych brykietów
oraz podwyższenie wskaźników ich jakości, tzn. wytrzymałości mechanicznej
oraz gęstości odpowiednio nawet o ~15% i ~11% w porównaniu z zasypem
grawitacyjnym. Wyższą jakość brykietów uzyskano dzięki wstępnemu zagęsz-
czeniu materiału w zbieżnych kanałach, co skutkowało wzrostem jednostkowego
zapotrzebowania energii na realizację procesu scalania.
Rys. 3. Wpływ stopnia wstępnego zagęszczenia w kanale zasilacza zbieżnokanałowego na jed-
nostkowe zapotrzebowanie energii

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin