章文明

5000t/d回轉(zhuǎn)窯輪帶間隙的優(yōu)化

Optimization of 5000t/d Rotary Kiln Tire Gap

章文明

以諸葛南方水泥有限公司5000t/d回轉(zhuǎn)窯輪帶調(diào)整間隙為實例，論述回轉(zhuǎn)窯輪帶間隙過大造成的危害，結(jié)合現(xiàn)場測量與經(jīng)驗公式理論計算，確定輪帶間隙調(diào)整值的具體方法，給出以加墊鐵方式優(yōu)化調(diào)整輪帶間隙的實施步驟和相關(guān)注意事項。

回轉(zhuǎn)窯；輪帶間隙；調(diào)整

1 前言

眾所周知，確保回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)各部件之間有效配合是保持該系統(tǒng)高效運行的前提條件，而其中回轉(zhuǎn)窯輪帶和筒體之間合理的間隙配合是日常設(shè)備保養(yǎng)比較容易忽視的問題。

對于活套式浮動輪帶，合適的間隙值十分重要。間隙大了，會發(fā)生諸如筒體變形加大、耐火磚使用壽命大幅縮減、輪帶應(yīng)力負(fù)荷增加產(chǎn)生開裂、托輪軸瓦溫度過高，窯大齒產(chǎn)生裂紋、主傳電流峰谷差值增長、筒體與墊板間焊縫處形成裂紋等一系列問題；間隙過小，會使輪帶處筒體產(chǎn)生“縮頸”效應(yīng)，也會縮短相應(yīng)地帶耐火磚的使用壽命，有可能造成輪帶崩裂。

2 問題的提出

我公司擁有一條5000t/d熟料生產(chǎn)線，是南方水泥下屬的一家成員企業(yè)，回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為?4.8m×72m，由原天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院設(shè)計，于2005年3月份投產(chǎn)。隨著生產(chǎn)年限的增長，窯系統(tǒng)的部分易損件如液壓擋輪軸承、窯尾密封件、窯主傳甚至窯頭前幾米筒體等均作了更換或保養(yǎng)，但對于輪帶與筒體間隙調(diào)整一直沒有引起關(guān)注，即使所有三擋輪帶運轉(zhuǎn)中發(fā)出不絕于耳的哐當(dāng)聲也習(xí)以為常。

由于輪帶與筒體的長期相對運動，二者磨損日漸加大，造成輪帶間隙過大，筒體變形過大，僅2011年就間接引起大修砌磚后抽心掉磚的嚴(yán)重工藝事故一次，直接導(dǎo)致Ⅰ擋輪帶前部窯磚受擠錯位變形紅窯3次，Ⅱ擋輪帶中部局部應(yīng)力集中掉磚紅窯兩次，距窯口25m以后耐火磚因橢圓變形大引起兩個條帶磚爆裂，深度50～100mm，寬度各約10塊磚，并引起多點次的抽磚現(xiàn)象。更為嚴(yán)重的是，因輪帶間隙過大造成橢圓度過大，窯體運動荷載不平衡，窯體偏心運動速差達(dá)0.5r/min，窯主電機(jī)運行電流差值逾400A；窯體振動大(高達(dá)19mm/s)，致使傳動部件局部應(yīng)力集中，窯大齒圈產(chǎn)生5道徑向裂紋，Ⅱ擋輪帶產(chǎn)生290mm×350mm深度裂紋，輪帶擋鐵曾三次脫落，位于Ⅱ擋輪帶處一塊墊板下的筒體焊縫開裂?？梢哉f，文獻(xiàn)上能夠與輪帶間隙過大所對應(yīng)的設(shè)備工藝故障工廠幾乎都經(jīng)歷過。

3 問題的解決方案

經(jīng)分析認(rèn)為，窯體橢圓度大、變形高是產(chǎn)生一系列工藝設(shè)備故障的重要因素，輪帶間隙過大是造成上述故障的關(guān)鍵原因，必須進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整才能確保窯系統(tǒng)今后的安全運轉(zhuǎn)，杜絕類似事故的重復(fù)發(fā)生。

而調(diào)整輪帶間隙最重要的步驟是確定輪帶間隙現(xiàn)有值及調(diào)整目標(biāo)值?，F(xiàn)在測量輪帶間隙比較先進(jìn)的方法有輪帶間隙自動測量儀，可自動監(jiān)測間隙的變化，不過因測量技術(shù)的要求較高，一般工廠不會配備。我公司采用了現(xiàn)場手工實際測量手段。為慎重起見，工廠選用冷態(tài)測量和熱態(tài)測量綜合法來確定，具體做法為熱態(tài)狀況下運用滾差法測量輪帶相對滑移量，冷態(tài)狀況下測量頂部最大間隙量，根據(jù)二者測量數(shù)據(jù)運用經(jīng)驗公式求得理論間隙調(diào)整量，進(jìn)行比較綜合后確定最終調(diào)整值，然后在原墊板與筒體間嵌入最終調(diào)整值厚度的薄墊板，以達(dá)到間隙的優(yōu)化調(diào)整目的。

4 具體方案的確定

4.1 正常熱態(tài)輪帶間隙調(diào)整值的確定

4.1.1 測量輪帶間隙數(shù)值

運用輪帶滾差法測得的滑移量具體數(shù)據(jù)見表1。

4.1.2 計算輪帶間隙數(shù)值

假設(shè)輪帶與墊板在接觸過程中無滑動損失，根據(jù)圖1可推導(dǎo)以下公式：

式中：

L——輪帶相對筒體的滑移量

D——輪帶理論內(nèi)圓內(nèi)徑

d——筒體墊板理論外圓直徑

n——筒體轉(zhuǎn)動圈數(shù)

C——輪帶與墊板之間的理論

表1 輪帶滑移量測定表

圖1 輪帶間隙示意圖

間隙，即輪帶間隙

如果L表示輪帶相對筒體每圈的滑移量，則式（2）可簡寫為：

將表1平均每圈滑移量代入式（3），可得各擋輪帶熱態(tài)理論間隙值，見表2。

根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，滑移量日?？刂圃?～20mm時的輪帶間隙較為合適。根據(jù)表2計算的測量熱態(tài)理論間隙對照分析，工廠Ⅲ擋輪帶的間隙的確大大超過合理值范圍，應(yīng)當(dāng)盡早調(diào)整。

表2 各擋輪帶熱態(tài)理論間隙值，mm

4.2 冷態(tài)間隙測量

一般而言，設(shè)計輪帶間隙冷態(tài)時可參照高溫端取1.5D‰，低溫端取1.0D‰來選定。在窯處于冷態(tài)靜止的情況下，測量頂部輪帶與筒體的實際間隙，具體數(shù)值見表3。

從表3實測間隙量與表2中設(shè)計間隙量比較可以看出，兩者差值分別為Ⅰ擋17.17mm、Ⅱ擋16mm、Ⅲ擋9.42mm，明顯過大。冷態(tài)下需增加理論墊板的厚度按照經(jīng)驗公式計算：

C/2=（C-設(shè)計間隙）×0.628/2（4）式中：

C——冷態(tài)輪帶間隙實測值

C/2——需增加理論墊板的厚度

0.628 為最小徑向變形（即最小橢圓度）系數(shù)。

按式（4）計算，得出需增加理論墊板厚度Ⅰ擋為5.38mm、Ⅱ擋5.02mm、Ⅲ擋2.96mm。

4.3 實際墊板厚度的選擇

綜合4.1和4.2分析，考慮到各擋輪帶所處的運行環(huán)境的差異以及窯體運轉(zhuǎn)橢圓的實際變化情況，工廠決定Ⅰ擋、Ⅱ擋和Ⅲ擋輪帶需增加墊板的厚度分別為5mm、5mm和3mm。

5 方案的實施

調(diào)整墊板的方法主要有以下兩種：一種是把原墊板全部取出，根據(jù)需達(dá)到的間隙值換；另一種為增加薄墊板來調(diào)整輪帶間隙。前一種工作量大，施工費用較高。工廠一般選用后一種方式，具體技術(shù)工藝方案如下：

表3 輪帶間隙實測值，mm

（1）依據(jù)圖紙與墊板實際尺寸，按各擋不同厚度要求，在不同厚度的A3（即Q235）鋼板上進(jìn)行放樣取料，Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ擋墊板尺寸分別為450mm×1175mm、450mm×1330mm及450mm×1175mm，為便于安裝，實際新加墊板取料時長度比原墊板增加了2cm。每一擋所需墊板（24片）取完后用粉筆打上記號。

（2）將取樣后的墊板按筒體外徑弧度在卷板機(jī)上進(jìn)行打弧，再打磨修整去屑和校正。

（3）在窯體頂部進(jìn)行安裝。安裝前，將筒體原墊板清焊松板，清理好筒體表面。

（4）新加薄墊放在原墊板和筒體之間（見圖2），每擋起始幾片墊板比較好裝，最后幾塊墊板相對難裝，安裝人員需保持耐心，保證安裝質(zhì)量。

圖2 輪帶新增墊板剖面示意圖

（5）筒體與墊板應(yīng)接觸嚴(yán)密，筒體與墊板間隙要求均勻。露在外部的多余新墊板要割除，與原墊板保持平齊。

（6）對新加墊板、原墊板和筒體進(jìn)行點焊固定。每塊新墊板安裝到位后采用J506焊條焊回?fù)蹊F，焊條型號為4.0，選用電流為130～150A之間。新墊板與原墊板、筒體之間用段焊方式予以焊牢，防止運轉(zhuǎn)過程中滑出。

6 結(jié)語

經(jīng)上述輪帶間隙調(diào)整優(yōu)化后，回轉(zhuǎn)窯運行變得平穩(wěn)，從小齒輪軸承端部位測量情況看，在投料量370t/h的情況下，振動最大9mm/s，比原先19mm/s大大減少；窯主電機(jī)電流波動在100A以內(nèi)，各輪帶摩擦聲基本消除，窯磚工況良好，消除了因橢圓度過大帶來的一系列窯襯失效現(xiàn)象，完全達(dá)到了優(yōu)化窯系統(tǒng)運行的目的。

輪帶間隙調(diào)整后初次點火升溫相關(guān)過程中必須關(guān)注的要點如下：

（1）前階段升溫速率必須嚴(yán)控，力求緩慢，一般前8h以25℃/h以內(nèi)為宜，以盡可能減少筒體和輪帶因升溫帶來的相對溫差,尤其是燒成帶換磚后應(yīng)特別關(guān)注熱傳導(dǎo)率較高的堿性磚所造成的輪帶和筒體的過大溫差，防止縮頸現(xiàn)象的產(chǎn)生。

（2）點火初期充分關(guān)注轉(zhuǎn)窯的次數(shù)和轉(zhuǎn)動幅度，原要求轉(zhuǎn)動1/4轉(zhuǎn)的可改為1/6轉(zhuǎn)甚至1/12轉(zhuǎn)，目的為窯系統(tǒng)在新約束條件下熱變形修正及時。

（3）轉(zhuǎn)窯前對各墊板及時加注輪帶油，必要時在筒體頂部加注。輪帶油可使輪帶與筒體墊板的接觸面減少摩擦，降低磨損，更主要的是使首次間隙調(diào)整后各墊板與輪帶的接觸處間隙變化保持相對平緩一致，可盡早優(yōu)化窯體橢圓度。

（4）放緩?fù)读虾笪沽狭吭黾拥乃俾剩话闱?d運轉(zhuǎn)最大投料量為正常值的80%，并要求增加窯系統(tǒng)巡檢，確保窯系統(tǒng)平穩(wěn)度過磨合期。

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TQ172.622.29

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1001-6171（2012）06-0038-03

蘭溪諸葛南方水泥有限公司，浙江金華321000；

2012-03-26；編輯：趙蓮