Приводы для цементной промышленности: редукторы, двигатели, тормоза и муфты
Цементное производство — непрерывный режим S1 круглосуточно, абразивная пыль клинкера и сырья, тяжёлые пуски мельниц и дробилок под нагрузкой, длинные конвейерные галереи с перепадами высот. Главные потребители мощности — вращающиеся обжиговые печи, вертикальные мельницы (VRM) и шаровые мельницы — требуют редукторов специальной конструкции и высоковольтных двигателей с тщательно подобранной парой «двигатель — редуктор — гидромуфта». Любая внеплановая остановка печи стоит сотен тысяч долларов в сутки, поэтому здесь работают только проверенные специализированные серии.
Типовые задачи отрасли
- Главный привод вращающихся обжиговых печей диаметром 4–6 м и длиной 50–100 м — двухступенчатые редукторы с венцовой шестерней, парная схема 200–1 000 кВт
- Привод вертикальных мельниц (VRM) сырья и цемента — большие тихоходные планетарные редукторы 4–10 МВт с маслонасосной станцией
- Привод шаровых (горизонтальных) мельниц цемента и шлака — центральный или подвенцовый редуктор с гидромуфтой, мощность 1 500–8 000 кВт
- Приводы валковых дробилок известняка и молотковых дробилок клинкера — тяжёлый пуск под завалом, защита от заклинивания
- Длинные ленточные конвейеры известняка, мергеля, угля и клинкера — тяжёлый пуск, гидромуфты, обгонные муфты на наклонных участках
- Ковшовые элеваторы сырьевой муки и клинкера — обязательный backstop (обгонная муфта), тормоза на главном валу
- Дымососы и тягодутьевые машины печи и охладителя клинкера — ВВ-двигатели 800–3 500 кВт, регулирование частотным преобразователем
- Сепараторы, аспирационные системы, фасовочные линии и краны клинкерных силосов — общепромышленные мотор-редукторы и тормоза
Редукторы
Цементная промышленность — главный референс для бренда CGC: более 10 000 комплектов цементных редукторов поставлено по всему миру, доля около 60 % китайского рынка цементных редукторов. Это не общепромышленные серии, а специализированные исполнения для трёх ключевых узлов: вращающейся печи, вертикальной мельницы и шаровой мельницы. Каждый из них работает 24/7 в режиме S1, поэтому критериями выбора становятся сервис-фактор не ниже 1,8–2,0, принудительная циркуляционная смазка с маслоохладителем, контроль вибрации и температуры подшипников, а также возможность работы в спарке двух редукторов на одну ведомую (венцовую) шестерню.
Главный привод вращающихся обжиговых печей
Двух- или трёхступенчатые цилиндрические редукторы устанавливаются на ведомой шестерне, опоясывающей корпус печи. Типичная схема для печей крупных производительностей — два одинаковых редуктора, работающих в спарке на одну венцовую шестерню для распределения момента. Передаточное отношение подбирается так, чтобы выходная скорость печи составляла 1–4 об/мин. CGC поставляет полные комплекты «редуктор + венцовая шестерня + опорные ролики» с патентом на двойное разделение мощности через торсионный вал.
- — Передаточное отношение 200–500
- — Выходной момент 200–800 кН·м на корпус, мощность привода 200–1 000 кВт
- — Парная схема с балансировкой момента между двумя редукторами
- — Маслонасосная станция с фильтрацией и охлаждением
- — Контроль вибрации и температуры подшипников по ISO 10816-3
Редукторы вертикальных мельниц (VRM)
Сердце современных линий помола — тихоходные планетарные редукторы с упорным подшипником, воспринимающие вертикальную нагрузку от размольных валков и стола. Мощность 4–10 МВт, выходная скорость 20–35 об/мин. Это самые ответственные позиции цементного завода: внеплановый ремонт VRM-редуктора занимает 4–8 недель. CGC производит редукторы серии MLX и подобных под VRM сырьевого помола и помола цемента.
- — Мощность 4–10 МВт
- — Передаточное отношение 35–60
- — Упорный подшипник под вертикальную нагрузку 5–25 МН
- — Маслосистема high-pressure jacking (поднятие стола перед пуском)
- — Двойная циркуляционная смазка с резервным насосом и теплообменником
Редукторы шаровых мельниц цемента и шлака
На горизонтальных шаровых мельницах применяются две схемы: подвенцовый привод (open gear pinion + цилиндрический редуктор) или центральный привод (планетарный или цилиндро-планетарный редуктор соосно с барабаном). Центральный привод занимает меньше места и точнее держит соосность, подвенцовый — проще в обслуживании. Мощность 1 500–8 000 кВт, передаточное отношение 30–60. Стандартный пакет CGC включает редуктор + гидромуфту Jiaohua + ВВ-двигатель Wolong.
- — Мощность 1 500–8 000 кВт
- — Сервис-фактор ≥ 1,8 для шаровых мельниц
- — Совместимость с гидромуфтой на входном валу
- — Принудительная циркуляционная смазка под давлением
- — Контроль положения барабана и вибрации опор
Приводы дробилок известняка и клинкера
Валковые дробилки известняка и молотковые дробилки клинкера работают под ударными нагрузками при попадании негабарита и крупных кусков клинкера. Применяются цилиндро-конические редукторы (K-серия) или специальные тяжёлые исполнения с увеличенным сервис-фактором. Перед редуктором обязательно ставится гидромуфта Jiaohua YOX/COX для мягкого пуска под завалом и защиты двигателя от перегрузки при заклинивании.
- — Сервис-фактор ≥ 2,0 (ударные нагрузки)
- — Усиленные подшипники выходного вала
- — Совместимость с гидромуфтой на входе
- — Уплотнения с защитой от пыли клинкера и абразивных частиц
Конвейерные приводы и ковшовые элеваторы
Длинные ленточные конвейеры известняка, угля и клинкера — это десятки и сотни метров с перепадами высот. Применяются мотор-редукторы коническо-цилиндрические (BONENG K-серия) и параллельные (F-серия). На наклонных конвейерах и ковшовых элеваторах обязательна обгонная муфта (backstop) Tianiu — без неё после остановки лента или цепь элеватора сорвётся обратно под весом материала, разрушив редуктор и натяжное устройство. Это критическое требование цементной отрасли — пропускать его нельзя.
- — K- или F-серия BONENG, сервис-фактор не менее 1,5
- — Обязательный backstop Tianiu на наклонных конвейерах и элеваторах
- — Опция установки тормоза или электромагнитного тормоза на быстроходном валу
- — Защита редуктора при заклинивании ленты (срезной палец / датчик пробуксовки)
Электродвигатели большой мощности
Главные приводы вертикальных и шаровых мельниц, дымососы печи и охладителя клинкера — это область высоковольтных двигателей мощностью от 800 кВт до 10 МВт на 6, 10 или 11 кВ. Wolong — основной поставщик ВВ-машин для цементной отрасли (серии HV/YHTM/WD3000). Вторая линия — общепромышленные асинхронные двигатели Huali и Wolong YE3/YBX3 для сепараторов, аспирации, питателей, шнеков, фасовочных линий и вспомогательных механизмов.
Двигатели вертикальных и шаровых мельниц
Мощность 1 500–10 000 кВт, напряжение 6 или 10 кВ, скорость 990–1 490 об/мин. Тяжёлый пуск под нагрузкой требует пускового момента не менее 1,8 номинального и обязательной гидромуфты между двигателем и редуктором. Wolong HV/YHTM с принудительным водяным охлаждением IC81W подходит для VRM-приводов, для шаровых мельниц чаще применяется YHTM с воздушным охлаждением IC411 или IC611.
- — Мощность 1 500–10 000 кВт, напряжение 6/10 кВ
- — Пусковой момент ≥ 1,8 номинального
- — Совместимость с гидромуфтой Jiaohua (фланец + центрирующее кольцо)
- — Изолированный подшипник на стороне противоположной от муфты
- — Термосопротивления Pt100 на обмотке и подшипниках
Двигатели дымососов и тягодутьевых машин
Дымососы печи, охладителя клинкера и сырьевой мельницы — это ВВ-машины 800–3 500 кВт, работающие в режиме S1 круглосуточно. Регулирование расхода всё чаще выполняется через ВВ-преобразователь частоты (а не направляющим аппаратом) — это экономит до 30 % электроэнергии и значительно улучшает технологический режим печи. Двигатель работает в условиях повышенной вибрации со стороны вентилятора и абразивной пыли, поэтому требуется усиленный фундамент и контроль вибрации.
- — Мощность 800–3 500 кВт, 6 кВ
- — Класс изоляции F с тепловым резервом по классу B
- — Контроль вибрации по ISO 10816-3 (zone B)
- — Возможность пуска через софт-стартер или ВВ-инвертор
- — IP55, дополнительная защита от пыли клинкера
Двигатели сепараторов и роликовых прессов
Динамические сепараторы цемента, роликовые прессы (HPGR) и приводы валковых дробилок — длительный режим с переменной нагрузкой и высокими требованиями к энергоэффективности. Применяются асинхронные двигатели IE3/IE4 (Wolong YE3/YE4) или ВВ-машины при мощности от 1 МВт. Возможен пуск через инвертор с управлением по моменту для адаптации скорости сепаратора под текущий помол.
- — Класс энергоэффективности IE3 минимум, для замены — IE4
- — Совместимость с инвертором (изоляция класса H, NEMA MG1 Part 31)
- — Тепловая защита PTC/Pt100 в обмотке
- — Класс защиты IP55, дополнительная защита от цементной пыли
Двигатели вспомогательных приводов
Сотни вспомогательных приводов на цементном заводе — пластинчатые и шнековые питатели, элеваторы, аспирация, фасовочные машины, скребковые конвейеры, шламовые насосы. Это область общепромышленных асинхронных двигателей Huali (серии Y2/YE3/YE4) и Wolong YE3 в стандартной комплектации с тропическим исполнением для запылённых помещений. Часто поставляются в составе мотор-редукторов BONENG K/F/R-серии.
- — Мощность 1,5–315 кВт, напряжение 380/400 В
- — Класс энергоэффективности IE3
- — IP55, тропическое исполнение
- — Опция энкодера для приводов с регулированием
- — Совместимость с мотор-редукторами BONENG
Промышленные тормоза
Тормозные системы цементного завода стоят там, где остановка под нагрузкой грозит разрушением оборудования: ковшовые элеваторы и наклонные конвейеры (предотвращение обратного хода в дополнение к backstop), приводы шаровых мельниц (для технологического обслуживания и аварийной остановки), краны клинкерных силосов и грейферные краны разгрузки сырья. Применяются электрогидравлические колодочные и дисковые тормоза с быстрым срабатыванием при пропадании питания.
Тормоза ковшовых элеваторов сырья и клинкера
Ковшовые элеваторы поднимают сырьевую муку и клинкер на десятки метров. На главном валу элеватора устанавливается колодочный тормоз TKK/TKT с электрогидравлическим толкателем Huawu Ed — он удерживает заполненный элеватор при остановке и не даёт ковшам сорваться вниз. Backstop Tianiu выполняет ту же функцию автоматически, тормоз — резерв и средство для технического обслуживания. Двойная схема (backstop + тормоз) обязательна для горячих клинкерных элеваторов.
- — Тормозной момент с запасом 1,75–2,0 от момента полной загрузки
- — Электрогидравлический толкатель Huawu Ed-50 – Ed-301
- — Жаростойкое исполнение колодок для горячего клинкера (до +200 °C)
- — Возможность ручного растормаживания для технического обслуживания
- — Контроль износа накладок (концевой выключатель)
Тормоза наклонных конвейеров
Длинные наклонные конвейеры известняка и угля — потенциальная катастрофа при срыве ленты под нагрузкой. На приводном барабане ставится колодочный тормоз TKK или дисковый Huawu YPZ2 с электрогидравлическим толкателем; на головном валу при наклоне свыше 6° — обязательная обгонная муфта Tianiu. Тормоз срабатывает при отключении питания за 0,1–0,2 с, удерживая конвейер до завершения механического торможения backstop-ом.
- — Тормозной момент с запасом 1,5–1,8 от номинального момента привода
- — Время срабатывания при отключении питания ≤ 0,2 с
- — Электрогидравлический толкатель Ed-80 – Ed-201
- — Совместная работа с backstop Tianiu на наклонных конвейерах
Тормоза шаровых мельниц и приводов помола
На быстроходном валу редуктора шаровой мельницы ставится дисковый тормоз Huawu YPZ2/YWZ5 для аварийной остановки и технологического разворота барабана при загрузке / разгрузке мелющих тел. Тормоз должен удерживать инерцию заполненного барабана, поэтому момент рассчитывается с запасом 2,0 от номинального момента привода. Совмещается с системой проворачивания мельницы (auxiliary drive) для безопасных ремонтных работ.
- — Тормозной момент с запасом 2,0 от номинального
- — Гидравлический или электрогидравлический привод
- — Возможность управления от ПЛК мельницы
- — Совместимость с системой проворачивания (auxiliary drive)
Тормоза кранов клинкерных силосов и разгрузки сырья
Грейферные краны разгрузки известняка с барж и железнодорожных вагонов, а также мостовые краны клинкерных силосов работают в условиях запылённости и температурных перепадов. Применяется двухтормозная схема Huawu YPZ2 (рабочий) + замыкающего типа (аварийный, подпружиненный) на барабане лебёдки. На козловых кранах открытых складов клинкера ставятся противоветровые тормоза-захваты Jingu CWZ.
- — Двойной комплект тормозов (рабочий + аварийный) на грейферных кранах
- — Время срабатывания аварийного тормоза ≤ 0,2 с
- — Класс защиты IP55, защита от цементной пыли
- — Противоветровые тормоза-захваты Jingu CWZ для козловых кранов открытых складов
Муфты
В цементных приводах применяются четыре класса муфт: гидродинамические на тяжёлых пусках мельниц и дробилок (защита двигателя от перегрузки), зубчатые барабанные между редуктором и венцовой шестернёй печи (передача больших моментов с компенсацией смещений), упругие пальцевые на конвейерах и питателях (демпфирование), и обгонные муфты (backstop) на ковшовых элеваторах и наклонных конвейерах — критически важный элемент, предотвращающий обратный ход под весом материала.
Гидродинамические муфты мельниц и дробилок
Гидромуфты Jiaohua YOX/COX с заполнением маслом обеспечивают плавный пуск шаровых мельниц, дробилок известняка и валковых прессов под нагрузкой. Скольжение в номинале 2–3 % предохраняет двигатель от перегрузки при заклинивании. Серия YOXIIZ с предохранительным плавким элементом сбрасывает масло наружу при перегрузке и автоматически отключает привод. На VRM-приводах применяются специальные гидромуфты с регулируемым заполнением для оптимизации пускового режима.
- — Скольжение в номинале 2–4 %
- — Плавкая пробка с уставкой 145–160 °C
- — Заполнение маслом 70–85 % внутреннего объёма
- — Тепловой запас при пуске 4–6 раз в час
- — Совместимость с двигателем по фланцу и центрирующему кольцу
Зубчатые барабанные муфты привода печи и мельниц
Барабанные двухвенцовые зубчатые муфты Yongjing GIICL/Longxuan WGZ передают крутящие моменты между редуктором и пинионом венцовой шестерни печи или мельницы. Тепловое расширение корпуса печи диаметром 4–6 м создаёт значительные осевые и радиальные смещения, поэтому зубчатый венец с бочкообразной формой зуба обеспечивает работу при угловых смещениях до 1,5°. Густая смазка через тавотницу с интервалом обслуживания 6 месяцев.
- — Момент 100 кН·м – 1,5 МН·м
- — Компенсация угла смещения до 1,5°
- — Бочкообразная форма зуба для работы под смещением
- — Густая смазка с интервалом обслуживания 6 месяцев
Упругие пальцевые муфты конвейеров и вспомогательных приводов
Серии Jiaohua YOXp/YOXz и Yongjing LX (LMC) — пальцевые муфты с эластичными втулками. Демпфируют ударные нагрузки и компенсируют небольшие смещения после монтажа. На приводах конвейеров обычно совмещаются с тормозным шкивом Longxuan (комбинированная муфта-шкив) — это экономит место и упрощает сервис. Применяются также на питателях, шнеках, насосах и аспирационных вентиляторах.
- — Момент 5–125 кН·м
- — Компенсация радиального смещения 0,2–1,0 мм
- — Возможность интеграции с тормозным шкивом Longxuan
- — Срок службы эластичных элементов не менее 30 000 ч
Обгонные муфты (backstop) элеваторов и наклонных конвейеров
Это самый ответственный класс муфт цементного завода. Backstop Tianiu (серии NJ, NF, NYD) — обгонная муфта свободного хода, которая разрешает вращение в рабочую сторону и блокирует обратный ход. Без неё ковшовый элеватор после отключения двигателя сорвётся вниз под весом полных ковшей, разрушив редуктор, натяжное устройство и шахту. То же самое — на наклонных конвейерах при наклоне свыше 6°. Backstop ставится на быстроходном валу редуктора (внешний) или встраивается в редуктор (внутренний).
- — Серия Tianiu NJ/NF/NYD под расчётный момент привода
- — Запас по моменту 2,0 от номинального момента двигателя
- — Внешнее (на быстроходном валу) или внутреннее (встроенное в редуктор) исполнение
- — Совместимость с электрогидравлическим тормозом (двойная защита)
- — Регламентное обслуживание раз в 6 месяцев — проверка масла и роликов
Галерея применений
Наши решения для отрасли
Бренды портфеля SDS, которые покрывают типовые применения в этой отрасли.
- CGCСпециализированные цементные редукторы — приводы печей, VRM (MLX), шаровых мельниц. Более 10 000 комплектов поставлено по всему миру, доля 60 % китайского рынка цементных редукторов
- WOLONGВВ-двигатели мельниц и дымососов (HV, YHTM, WD3000) мощностью до 10 МВт; общепромышленные YE3/YBX3 для сепараторов, аспирации и вспомогательных приводов
- HUALIОбщепромышленные асинхронные двигатели Y2/YE3/YE4 для питателей, шнеков, фасовочных машин и аспирации — сотни вспомогательных приводов на каждом заводе
- BONENGИндустриальные мотор-редукторы K, F, HB для конвейеров известняка/клинкера, ковшовых элеваторов и питателей; интеграция с backstop Tianiu
- JIAOHUAГидродинамические муфты YOX/COX/YOXIIZ для тяжёлого пуска шаровых мельниц, дробилок и валковых прессов; защита двигателя от перегрузки
- TIANIUОбгонные муфты (backstop) NJ/NF/NYD для ковшовых элеваторов и наклонных конвейеров — критический элемент защиты от обратного хода
- HUAWUЭлектрогидравлические тормоза YPZ2/YWZ5 и колодочные TKK/TKT с толкателями Ed для элеваторов, наклонных конвейеров, шаровых мельниц и кранов клинкерных силосов
- YONGJINGЗубчатые барабанные муфты GIICL для приводов печей и мельниц, упругие пальцевые LX/LMC для конвейеров и вспомогательных приводов
- LONGXUANБарабанные зубчатые муфты WGZ, упругие пальцевые LX, тормозные шкивы для приводов конвейеров и вспомогательных механизмов цементного завода
- JINGUДисковые и колодочные тормоза, противоветровые тормоза-захваты CWZ для козловых кранов открытых клинкерных и сырьевых складов
- DEOМаслоохладители DFL/DFLA и пластинчатые теплообменники для редукторов VRM и шаровых мельниц — большие тепловые потери требуют качественной теплоотдачи