国产蒸汽干燥机传动系统的改进

摘要：在原始设计中，Φ4200×17000蒸汽干燥机齿轮副传动系统中的小齿轮采用的是悬臂结构，即小齿轮直接安装在主减速机输出轴上，一旦蒸汽干燥机主电机频率超过25Hz（筒体的实际转速在0.85r/min），主减速机的振动就会剧烈加大，在改造之前，精矿干燥系统的处理量只能维持一个较低的负荷。在排除安装找正问题后，最后确定主减速机振动的原因为小齿轮的配置和传动系统钢基础的刚度问题，根据蒸汽干燥机振动原因的分析后，对干燥机传动系统配置进行了改造。

关键词：蒸汽干燥机 传动系统 改进

1、金川集团公司使用国内首台自主研发蒸汽干燥机的情况

金川集团公司在铜合成炉系统上使用的是我国自行开发、研制的第一台用于铜精矿深度干燥的Φ4200×17000蒸汽干燥机，为了降低能耗并减少污染，这种蒸汽干燥机采用了逆流密闭式的结构。铜精矿蒸汽管回转干燥工艺的关键技术是蒸汽干燥机结构设计，主要由机体、进料装置、进出料轴端密封、蒸气分配器、旋转接头、出料装置、传动系统、润滑系统等组成。

蒸汽干燥机的工作原理是：湿铜精矿通过喂料机送入低速旋转的蒸汽干燥机内，干燥机筒体设有一定的倾角，物料随着筒体的转动不停翻动，在向前移动的同时，通过筒体内的蒸汽管与饱和蒸汽进行间接换热。合格铜精矿从干燥机中心出料装置排出，进入下一工作单元。在设计和后续完善的过程中，技术人员攻克了大的技术难关。

1.1 Φ4200×17000蒸汽干燥机机械传动系统的配置

Φ4200×17000蒸汽干燥机传动系统主要包括：变频调速电机、液力耦合器、减速机、小齿轮、大齿圈、托轮、滚轮、挡轮、盘车电机、盘车减速机和超越离合器等组成；

蒸汽干燥机的辅传动系统包括盘车减速机、盘车电机；盘车电机与主传动减速机通过超越离合器联接，主要用于蒸汽干燥机启动前与检修时的盘车。

蒸汽干燥机投产时传动系统的配置图见图1。

1.2 Φ4200×17000蒸汽干燥机传动系统在投产后暴露出的问题

1.2.1 蒸汽干燥机滚圈发生断裂事故

在原始设计中，Φ4200×17000蒸汽干燥机滚圈与筒体之间的联接采用的是键联接，在每一个滚圈用20个长度为900mm的矩形键和筒体形成一个整体，这种结构在天华化工机械及自动化研究设计院设计的小型蒸汽干燥机上使用过，但是应用在大型蒸汽干燥机上，虽然理论强度计算和校核均没有问题，在实际使用中仍然出现了较大偏差。蒸汽干燥机在2005年12月4日发生了前滚圈断裂的事故，铜合成炉系统被迫进入为期34天的抢修，直接损失达800余万元。

1.2.2 蒸汽干燥机传动系统振动

在原始设计中，Φ4200×17000蒸汽干燥机齿轮副传动系统中的小齿轮采用的是悬臂结构，即小齿轮直接安装在主减速机输出轴上，投入运行后，在干燥机处理量和转速都没有达到额定值时，传动系统的运行基本平稳，但在产量考核阶段，一旦蒸汽干燥机主电机频率超过25Hz（筒体的实际转速在0.85r/min），主减速机的振动就会剧烈加大，在排除安装找正问题后，最后确定主减速机振动的原因为小齿轮的配置和传动系统钢基础的刚度问题。在改造之前，精矿干燥系统的处理量只能维持一个较低的负荷。

2、Φ4200×17000蒸汽干燥机机械传动系统配置的改进

在前面介绍了Φ4200×17000蒸汽干燥机齿轮副传动系统中的配置情况，干燥机投入运行后，一旦蒸汽干燥机主电机频率超过25Hz（筒体的实际转速在0.85r/min），主减速机的振动就会剧烈加大，在排除安装找正问题后，最后确定主减速机振动的原因为小齿轮的配置和传动系统钢基础的刚度问题。改造前传动系统配置见图2。

根据蒸汽干燥机的受力特点，可将干燥机传动系统部件按两种不同的载荷传递系统进行振动分析。一种是蒸汽干燥机主传动系统；另一种是蒸汽干燥机的机座系统。主传动系统的振动形式是扭转振动，机座是垂直振动；主要激励为随时间变化的啮合刚度、齿轮误差和不稳定载荷，它是一个参数自激励振动系统，包括径向、周向和轴向振动。

蒸汽干燥机的主传动系统是一个有若干惯性元件（包括电动机、减速机、联轴器、滚圈等）和弹性元件（连接轴等）组成的质量弹簧系统，在稳定加载时，该系统不会发生振动，连接轴中的扭矩变化是静态平稳的。但在蒸汽干燥机有突加载荷时（如投料量、转速变化以及传动间隙等原因）作用下，这样的质量弹簧系统会发生不稳定的扭转振动（简称扭振），这时蒸汽干燥机主传动系统的最大扭矩值会发生变化。

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