回转窑托轮轴瓦温度过高原因分析及处理

鲁凤鸣，邵振鹏

回转窑托轮轴瓦温度过高原因分析及处理

Reason Analysis and Treatment of Over-heated Bearing Shell for the Rotary Kiln Support Roller

鲁凤鸣，邵振鹏

1 托轮的调整

托轮的安装找正，是以由经纬仪在底座上打出的回转窑的中心线为基准进行的，找正时，要求同一侧三档托轮中心线在竖直平面内的直线度偏差不大于0.5mm；每档托轮的标高偏差不大于0.5mm。

在烘完窑投料之后，Ⅲ档托轮的2号瓦温度过高，检查这个托轮的轴承座安装标记后，发现3号轴承座偏离了原来的位置。经过调整后，2号瓦的温度降了下来，但是Ⅱ档托轮的1号瓦温度开始上升并已接近报警温度（如图1）。接下来又开始调整这个托轮，调整完之后，当窑的喂料量达到320t/h、转速为3r/min时，1号瓦的温度稳定在48℃附近。

2 问题分析及处理

当窑的转速为3.5r/min、喂料量达到360t/h时，Ⅱ档托轮1号瓦的温度急剧上升到56℃；Ⅲ档托轮的2号瓦温度上升了6℃；Ⅰ档托轮的1号瓦温度上升了7℃，3号瓦温度上升了9℃。而此时窑的转速和产能都没有达到设计值，如果继续提产、提高窑的转速，上面几块瓦的温度有可能继续急剧升高，需要继续调整托轮，并且调整的方向与先前的一致。

从理论上讲，托轮的调整量包括：同一侧托轮的安装直线度误差、托轮以及轮带的加工误差和窑体上行所需的托轮的倾斜度这三部分。而上面三部分加在一块的总和，一般不大于3mm。可是在先前的托轮调整中，有一个轴承座的调整量已经达到4mm，如果后续再调整，最大调整值与理论值的差会更大。一般这种情况出现在安装质量较差或者基础不均匀沉降时。

观察各档托轮与轮带的接触情况发现，Ⅰ档、Ⅱ档托轮呈外“八”字与轮带接触（如图2所示），Ⅰ档托轮与轮带之间的缝隙大于Ⅱ档托轮与轮带之间的缝隙。一般这种情况出现在Ⅰ档托轮安装标高高于理论值或者基础不均匀沉降时。

检测窑筒体及轮带温度发现，Ⅰ档轮带处窑筒体温度是370℃，轮带温度是208℃，此时轮带与垫板之间已经没有间隙；Ⅱ档轮带处窑筒体的温度是220℃，轮带温度是155℃。回转窑是以冷态下的最佳状态设计的，在冷态下，筒体在窑头的部分略微向上翘起，三档轮带之间的部分有不同挠度，窑尾部分有向下的挠度（如图3所示，蓝色的是筒体的实际中心线，红色的是筒体的理论中心线），这样在冷态下，Ⅱ档、Ⅲ档的轮带与托轮有较好的接触；按照这个理论，Ⅰ档的轮带与托轮之间会有间隙，但是轮带与垫板之间还有一定的间隙，这样轮带就会略微倾斜，它与托轮也有较好的接触。在热态下，按照设计，窑筒体的最高温度应该位于Ⅰ档轮带和Ⅱ档轮带之间靠近Ⅱ档轮带的位置。三个轮带处的筒体温度相比较：Ⅱ档轮带处筒体温度最高，Ⅰ档轮带处筒体温度次之，Ⅲ档轮带处筒体温度最低。因为Ⅱ档轮带处筒体的温度高于Ⅰ档和Ⅲ档轮带处筒体的温度，这样Ⅱ档轮带处筒体中心会高于Ⅰ档、Ⅲ档轮带处筒体中心的连线，故窑头筒体在冷态下的翘起量会被弥补掉，如果按照设计温度，这三档轮带与托轮的接触都是好的。

现在，以本台窑为例，窑筒体的最高温度在Ⅰ档轮带附近，按照测量值计算如下：

由于Ⅰ档轮带与垫板之间没有了滑移量，窑筒体中心线在这个位置的热膨胀位移是从冷态下的窑筒体中心线到热态下轮带中心线的距离。

Ⅰ档轮带的径向膨胀量：

h1=5930×（208-20）×1.2×10-5mm=13.38mm（常温取20℃，热膨胀系数取1.2×10-5，以下相同。此处为近似计算，5930mm是轮带内径与外径的算术平均值。）

轮带膨胀后中心点向上的位移：

在冷态下，窑筒体中心点与轮带中心点的标高差值：

Δh2=mm=7mm（Ⅰ档轮带与垫板之间的间隙冷态下为14mm）

那么，窑筒体热态下的中心点相对于冷态下的位移是：

Ⅱ档轮带与垫板之间存在滑移量，窑筒体中心线在这个位置的热膨胀位移可以近似地看作是：冷态下的窑筒体中心线到热态下的窑筒体中心线的位移与轮带厚度的热膨胀量之和（如图4）。

Ⅱ档轮带厚度的热膨胀量为：

Δh3=490×（155-20）×1.2×10-5mm=0.79mm（轮带厚度是490mm）

窑筒体的径向热膨胀量为：

h2=5390×（220-20）×1.2×10-5mm=12.94mm（筒体外径是5390mm）

窑筒体中心点的热膨胀位移为：

那么，窑筒体中心点相对于冷态下的位移为：

在忽略垫板热膨胀的情况下，Ⅰ档轮带处筒体中心点位移Δh与Ⅱ档轮带处筒体中心点位移Δk之差为：

这样，Ⅰ档轮带处筒体的中心点比理论值高出6.43mm，按照比例可以得出Ⅰ档轮带与托轮的理论最大间隙：

Ⅰ档轮带与托轮的实际最大间隙，还要用δ1加上一个自然状态下的翘起量；Ⅱ档轮带与托轮的实际最大间隙，要用δ2减去一个自然状态下的挠度。这样，就表现出了Ⅰ档轮带与托轮的最大间隙大于Ⅱ档轮带与托轮的最大间隙。

随着轮带与托轮接触间隙的变化，托轮的受力发生变化，轴瓦的受力也跟着变化，从而引起轴瓦温度的变化。如果现在就调整托轮，等温度正常之后，轮带与托轮的接触间隙还会变化，那样，我们还要再次重新调整托轮。

处理方法：要求业主的操作员根据我们的设计调整对窑的操作，首先把整个窑筒体温度的变化趋势改变过来，即：Ⅱ档轮带处筒体温度最高、Ⅰ档轮带处筒体温度次之、Ⅲ档轮带处筒体温度最低。如果更正之后瓦的温度还是过高，再调整托轮。

结果：窑筒体温度变化趋势正常之后，当窑的转速为3.5r/min、喂料量达到360t/h时，Ⅰ档、Ⅱ档轮带与托轮接触良好，Ⅱ档托轮1号瓦的温度降到了42℃，其余瓦的温度都在35℃以下。

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赵 莲