그라인딩 시스템을 위한 팬 선택: 공기량과 정압 일치

연삭 시스템에서 팬 선택이 중요한 이유

모든 연삭 시스템에서 — 레이몬드 연삭 진자 밀 , 수직 롤러 밀 또는 링 롤러 밀 - 메인 팬은 주변 구성 요소가 아닙니다. 이는 자재 운송, 제품 분류, 먼지 제어의 원동력입니다. 팬이 잘못되면 그라인딩 호스트가 얼마나 잘 설계되었는지에 관계없이 전체 회로의 성능이 저하됩니다.

이 맥락에서 팬 성능을 정의하는 두 가지 매개변수는 다음과 같습니다. 공기량 (팬이 이동하는 공기의 체적 유량, m3/h 또는 m3/min으로 표시) 및 정압 (시스템을 통해 공기를 밀어내기 위해 팬이 극복해야 하는 저항, Pa 또는 mmH2O로 표시) 두 매개변수를 실제 시스템 수요에 일치시키는 것이 팬 선택의 핵심 과제입니다.

팬 크기가 작으면 공기 흐름이 부족하여 제품이 밀에 쌓이고 분류기 효율성이 떨어지며 재료 온도가 상승합니다. 크기가 너무 크면 과도한 음압이 발생하고 에너지 소비가 증가하며 미세한 제품이 수집되기 전에 수집 회로에서 빠져 나올 수 있습니다. 프로덕션 환경에서는 두 결과 모두 허용되지 않습니다.

공기량 이해: 시스템에 필요한 공기 흐름은 얼마나 됩니까?

공기량은 공기 흐름이 분쇄된 입자를 분쇄기 챔버에서 분류기로, 그리고 수집기로 운반할 수 있는지 여부를 결정합니다. 필요한 공기량은 고정된 사양이 아니며 여러 시스템 수준 요인에 따라 파생된 값입니다.

필요한 공기량을 결정하는 주요 요소

• 재료 처리량 속도: 시간당 톤수 출력이 높을수록 입자를 현탁 상태로 유지하고 회로를 통해 효율적으로 운반하기 위해 비례적으로 더 많은 공기 흐름이 필요합니다.
• 대상 제품 정밀도: 더 미세한 제품(예: D97 = 10 µm)은 거친 입자가 수집 단계로 운반되는 것을 방지하기 위해 분류기 구역에서 더 낮은 공기 속도가 필요하며 전체 회로 부피는 축적을 방지하기에 충분해야 합니다.
• 재료 부피 밀도 및 입자 크기 분포: 입자 크기 분포가 더 넓은 밀도가 높은 재료는 입자 현탁액을 유지하기 위해 더 높은 공기 속도를 요구합니다. 일반적으로 재료 특성에 따라 이송 덕트에서 15~25m/s 범위입니다.
• 덕트 단면적: 필요한 이송 속도가 설정되면 이를 덕트 단면적으로 곱하면 필요한 최소 체적 유량이 제공됩니다.
• 누출 허용량: 모든 실제 시스템에는 조인트, 검사 도어 및 공급 잠금 장치에 약간의 공기 누출이 있습니다. 안전계수 10~15% 계산된 양을 초과하는 것이 표준 관행입니다.

단순화된 참고로서, 5~8t/h의 석회석을 200메시 미세도로 처리하는 Raymond 공장에는 일반적으로 공기량이 다음 범위에 있는 메인 팬이 필요합니다. 8,000~14,000m³/h 단, 실제 값은 시스템별 계산을 통해 확인해야 합니다.

정압 설명: 회로의 저항 극복

정압은 필요한 유량으로 전체 시스템을 통해 공기를 이동시키기 위해 팬이 극복해야 하는 총 저항입니다. 이는 여러 개별 저항 소스로 구성되며 전체 시스템 정압 요구 사항에 도달하려면 이 모든 저항 소스를 합산해야 합니다.

시스템 정압의 구성요소

전체 시스템 정압은 모든 개별 방울의 합계입니다. 중간 크기 연삭 시스템의 경우 이는 일반적으로 다음 범위에 속합니다. 2,000~4,500Pa . 설계 안전 마진 10~20% 시간에 따른 작동 조건 및 필터 부하의 변화를 고려하여 계산된 총계보다 높은 값을 사용하는 것이 좋습니다.

한 가지 중요한 점: 집진기의 정압은 시운전 시가 아니라 최대 부하 조건에서 평가해야 합니다. 백 필터는 일반적으로 깨끗한 상태에 비해 몇 시간 연속 작동한 후 저항이 20~30% 더 높습니다.

풍량과 정압을 일치시키는 방법: 핵심 계산

팬 선택은 기본적으로 매칭 작업입니다. 성능 곡선과 시스템 저항 곡선의 교차점으로 정의되는 팬의 작동 지점은 팬의 최적 효율 영역 내에 있어야 합니다. 이 영역 외부에서 선택된 팬은 정격 용량이 서류상으로는 적절해 보이더라도 작동이 멈추거나 급상승하거나 낮은 효율로 작동합니다.

시스템 저항 곡선

시스템 저항은 공기 흐름과 2차 관계를 따릅니다. ΔP = k × Q² 여기서 ΔP는 총 정압, Q는 체적 유량, k는 회로의 모든 압력 강하에서 파생된 시스템 저항 계수입니다. 이는 공기 흐름을 두 배로 늘리려면 정압이 4배 필요하다는 것을 의미합니다. 이는 특히 에너지 소비 측면에서 팬의 대형화를 초래하는 비선형 관계입니다.

팬 성능 곡선 및 작동 지점

모든 팬 제조업체는 각 모델에 대한 성능 곡선(Q-P 곡선)을 제공하여 주어진 회전 속도에서 정압 출력이 유량에 따라 어떻게 변하는지 보여줍니다. 올바른 선택 절차는 다음과 같습니다.

1. 시스템 이송 속도 요구 사항에 10~15%의 누출 여유를 더해 필요한 공기량 Q(m³/h)를 계산합니다.
2. 모든 구성 요소의 압력 강하와 10~20%의 안전 여유를 합산하여 전체 시스템 정압 ΔP(Pa)를 계산합니다.
3. 팬 성능 곡선에 필요한 작동점(Q, ΔP)을 그립니다.
4. 작동 지점이 Q-P 곡선의 ​​최고 효율 영역 또는 그 근처에 있는 팬 모델을 선택하십시오. 일반적으로 흐름이 0에서 최대 흐름까지 곡선을 따라 70~80%입니다.
5. 선택한 모터 출력이 최소한 15~20% 전력 마진 시동 부하 및 프로세스 변화를 수용하기 위해 작동 지점의 샤프트 동력보다 높습니다.

가변 부하 작동을 위해 팬이 장착되어 있습니다. 가변 주파수 드라이브(VFD) 강력하게 선호됩니다. VFD 제어 팬은 시스템 곡선을 동적으로 추적하여 댐퍼 제어 기능이 있는 고정 속도 팬에 비해 에너지 소비를 20~40% 줄일 수 있습니다.

연삭 시스템에 사용되는 팬 유형

연삭 작업에서 모든 원심 팬을 교체할 수 있는 것은 아닙니다. 팬 유형 선택은 압력 성능, 내마모성, 효율성 및 유지 관리 요구 사항에 영향을 미칩니다.

대부분의 Raymond 공장 및 수직 분쇄기 설치, 방사형 블레이드 또는 역방향 곡선 원심 팬 내마모성 블레이드 코팅이 표준 선택입니다. 실리카, 중정석 또는 방해석과 같은 연마성 광물 먼지를 취급할 경우 팬 케이스와 임펠러는 내마모성 강철(일반적으로 Q345 또는 동급)로 제작되어야 합니다.

일반적인 팬 선택 실수와 이를 방지하는 방법

많은 팬 선택 오류는 잘못된 팬 엔지니어링보다는 불완전한 시스템 특성화로 인해 발생합니다. 다음은 연삭 시스템 팬 선택 시 가장 자주 발생하는 실수입니다.

보정 없이 표준 공기 밀도 사용

팬 성능 곡선은 일반적으로 20°C 및 1.013bar(밀도 1.2kg/m³)의 표준 공기를 기준으로 합니다. 높은 온도(수분 함량이 높은 재료를 가공하는 공장에서 일반적) 또는 높은 고도에서 작동하는 그라인딩 회로는 공기 밀도가 감소하여 팬의 실제 압력 생성 기능이 감소합니다. 항상 밀도 보정 계수 적용 작동 조건이 표준에서 크게 벗어날 때.

시간 경과에 따른 집진기 로딩 무시

청소 시 저항이 900Pa인 백 필터는 몇 시간 작동한 후에는 1,400Pa가 될 수 있습니다. 클린 필터 저항을 기준으로 팬을 선택하면 정상 작동 중에 공기 흐름이 부족해집니다. 항상 초기 시운전 조건이 아니라 예상되는 최대 필터 저항에 맞게 팬 크기를 조정하십시오.

동작점보다는 정격전력을 기준으로 선택

모터 정격이 동일한 두 팬의 Q-P 곡선과 효율성 프로필은 매우 다를 수 있습니다. 3,000Pa에서 12,000m³/h 정격의 55kW 모터가 있는 팬은 둘 다 55kW 모터를 사용하더라도 2,000Pa에서 16,000m³/h 정격의 팬과 동일하지 않습니다. 항상 모터 명판 데이터가 아닌 실제 성능 곡선을 비교하십시오.

초기 설계 후 덕트 레이아웃 변경 무시

현장 제약으로 인해 장비 설치 중에 덕트 라우팅이 변경되는 것이 일반적입니다. 엘보우나 덕트 길이가 추가될 때마다 시스템 저항이 증가합니다. 원래 설계를 기반으로 팬을 선택한 경우 현장 수정으로 인해 작동 지점이 팬의 효율 범위 밖으로 밀려날 수 있습니다. 항상 준공 덕트 레이아웃을 확인한 후 최종 압력 재계산을 수행하십시오.

경험에 의한 크기 조정에 지나치게 의존함

업계 경험 법칙(예: "시간당 톤당 1kW")은 온전성 검사 역할을 할 수 있지만 적절한 시스템 곡선 분석을 대체해서는 안 됩니다. 재료 특성, 회로 구성 및 제품 정밀성 요구 사항은 설치마다 다르기 때문에 경험적으로 측정한 값은 어느 방향에서든 30% 이상 차이가 날 수 있습니다. 는 수직 링 롤러 밀 예를 들어, 동일한 처리 속도에서 기존 Raymond 밀과 비교하여 내부 저항 프로파일이 다릅니다.

단계별 팬 선택 프로세스

다음 순서는 위에서 다룬 원칙을 대부분의 연삭 시스템 구성에 적용할 수 있는 실용적인 선택 작업 흐름으로 통합합니다.

1. 프로세스 요구사항을 정의합니다. 목표 재료 처리량(t/h), 제품 섬도(메시 또는 µm D97), 재료 벌크 밀도 및 작동 온도 범위를 설정합니다.
2. 필요한 운송 속도를 결정합니다. 재료 입자 크기와 밀도를 기준으로 덕트 내 입자 현탁액을 유지하는 데 필요한 최소 공기 속도(일반적으로 14-22m/s)를 식별합니다.
3. 필요한 공기량을 계산합니다. 이송 속도에 덕트 단면적을 곱합니다. 설계 공기량 Q(m3/h)에 도달하려면 10~15%의 누출 여유를 추가합니다.
4. 시스템 압력 조사를 실시합니다. 최악의 부하 조건에서 모든 구성 요소의 압력 강하(밀, 분류기, 수집기, 덕트, 피팅)를 합산합니다. 설계 정압 ΔP(Pa)를 설정하려면 10~20%의 안전 여유를 추가합니다.
5. 공기 밀도 보정 적용: 실제 작동 온도와 현장 고도가 표준 조건과 크게 다를 경우 Q 및 ΔP를 조정하십시오.
6. 팬 모델을 선택하세요: 성능 곡선이 65~85% 효율 대역 내에서 수정된 작동 지점(Q, ΔP)을 통과하는 팬을 식별합니다.
7. 모터 크기 확인: 작동점에서의 모터 축 동력이 모터 정격 연속 출력보다 최소 15~20% 낮은지 확인하십시오.
8. 재료 및 구조 지정: 마모성 먼지가 많은 회로의 경우 내마모성 임펠러 재료, 보호 코팅 및 일상적인 유지 관리를 위한 검사 액세스를 지정하십시오.
9. VFD 통합을 고려하십시오. 가변 처리량 작업이나 제품 정밀도가 자주 조정되는 시스템의 경우 가변 주파수 드라이브는 상당한 에너지 절약과 공정 유연성을 제공합니다.

완전한 연삭 시스템을 지정할 때 팬 선택은 모든 덕트 연결, 수집기 위치 지정 및 분류기 구성을 포함한 전체 회로 레이아웃이 확인된 후에만 완료되어야 합니다. 팬을 특정 밀 구성에 일치시키는 지원이 필요한 경우, 우리 엔지니어링 팀 프로세스 요구 사항에 따라 시스템별 계산을 수행할 수 있습니다.