回转窑烧瓦事故的处理

2011-01-05秦学恒范庆东

水泥技术 2011年3期

关键词：托轮轮轴轴瓦

秦学恒，范庆东

回转窑烧瓦事故的处理

Accident Treatment of Over-heated Roller Tyre of Rotary Kiln

秦学恒1，范庆东2

1 引言

作为烧成系统重要的热工设备之一，回转窑的维护工作可谓重中之重，而其支承装置中的托轮衬瓦、球面瓦等更是重点维护的部件。虽然目前“水刮瓦技术”在一些企业中得到了很好的应用，但是因故障发现不及时或故障处理不当等原因而造成的“托轮烧瓦”的事故还是屡见不鲜，该故障具有出现时间短、突发性强和处理时间长的特点。

笔者曾在5000t/d熟料生产线设备维护工作中遇到3次烧瓦事故，每次故障的起因和处理过程不尽相同，现将吉林明城工厂2006年3月和2009年6月两次烧瓦处理过程与江苏溧阳工厂2010年7月的一次烧瓦处理过程作一详细介绍，以供同行借鉴。

2 三次烧瓦事故的情况和处理过程

2.1 2006年3月吉林明城工厂烧瓦事故

故障描述：托轮位置位于窑二档远离主电机且靠近窑尾侧。故障发生在夜班与白班人员交接班时，托轮支承装置仪表温度显示没有异常变化的情况下，衬、轴瓦局部烧损，压块螺栓被拉断后与轴粘连翻到轴上表面。

原因：托轮轴承座内的积存油垢杂质进入轴、瓦之间，局部温度过高融化铜合金并与轴表面粘连。由于在巡检人员交接班的巡检盲时，没有及时发现故障点，在外界环境温度低的情况下，热传导慢不易发现，最终导致烧瓦事故。

检修过程：检修人员分成两组，一组顶窑、拆瓦、修轴，一组进行新衬瓦、球面瓦刮削（关于瓦面、瓦口、油囊、瓦背的刮研方法，下面具体介绍）。顶窑过程：（1）使用两个200t千斤顶和钢支座将二档轮带顶起，保证轮带表面与托轮表面脱离；（2）在瓦装配过程中可能会遇到放不进去的情况，这时候需要将托轮装置整体向外拉，但要保证可以安装回原位置，所以在后退前要焊接定位挡块，或在托轮轴承座与钢底座之间划线，并使用样冲做上标记。待更换衬瓦一侧的轴不是使用千斤顶直接顶轴，而是利用托轮轴端面的吊装螺纹孔，加工合适尺寸螺杆并旋入该端面螺纹孔，作为支千斤顶的位置，然后用千斤顶顶起，方便衬瓦放入。在安装新瓦前，先将其上、下轴承座体内部清洗干净，并用棉布蘸柴油擦拭，再用和好的面团将剩余杂质粘出。安装轴瓦时，要按照图纸要求保证各部分设计间隙，特别是不能忽视瓦端面与止推圈间隙，因为若此处发生摩擦极易导致托轮瓦整体发热。该次故障处理时间，从窑止料到再次投料共用36h。由于保证了新瓦的研磨质量，并要求投料量、窑速缓慢增加，该托轮瓦投入使用一次成功。在运转过程中观察，油膜均匀，没有出现发热等异常情况。

2.2 2009年6月吉林明城工厂烧瓦事故

故障描述：托轮部位在窑二档远离主电机且靠近窑头侧。白班巡检时，发现瓦温度偏高且托轮轴表面局部出现亮带，遂准备采用研磨剂进行研磨。但开始只是先加水冷却，没有及时加入研磨剂进行有效研磨，导致出现烧瓦故障（研磨剂配制方法：使用白厚漆与二硫化钼润滑脂按照3：1比例搅拌均匀）。

原因：（1）轴瓦油膜形成的效果较差；（2）在处理局部温度过高问题的过程中方法不正确，导致瓦的铜合金融化并与轴表面粘连。

检修过程：由于借鉴了之前处理烧瓦的经验，所以这次在检修工作安排上更有效率，处理时间比2006年3月烧瓦的处理节约4h。但由于投入使用后投料量、窑速提高过快，轴、瓦磨合效果差，结果不但该新瓦发热，而且导致其他瓦受力受到影响而发热。为保证窑运转率，公司采取了在线研磨的方法。具体操作情况介绍如下：

（1）受托轮轴受力、温度辐射及热传导等因素影响，另一端轴瓦发热，但两端同时研磨，给操作带来很大困难。

（2）研磨过程中出现托轮停转现象。其原因是，为保证完成目标产量，该设备带病作业，产量仍达到5800t/d。因为投料量大、窑速过快且托轮轴、瓦受研磨剂黏滞力作用，托轮停转。随后分析原因找到问题所在，遂降低窑速和减小投料量，托轮恢复转动。

（3）在工艺操作方面调整以后，继续研磨7～8d，待轴表面均匀带上研磨剂，没有亮带出现后，两端轴瓦加上润滑油。因为情况特殊，该次研磨时间较长。一般在线研磨时间在24～48h就可使托轮瓦温度恢复正常。

在事故处理分析会上，将本次处理过程进行了详细分析，并总结出以下两点指导日后工作：

（1）在托轮瓦出现发热症状时，先使用一定量的托轮润滑油进行窜油以整体降温和冲洗杂质，在此过程中做研磨准备工作。

（2）注意轴、瓦磨合期内窑负荷的控制，要求缓慢稳定、逐渐增加、加强观察。

2.3 2010年7月江苏溧阳工厂烧瓦事故

故障描述：托轮部位在窑二档远离主电机且靠近窑头侧。上午9点加油，中午12点30分左右出现烧瓦故障。与以上故障不同的是，因该托轮轴承座内油池空间设计较大，壳体厚度20mm相对单薄，所以托轮轴承座被托轮轴砸出裂纹。

原因：a维护人员在加油过程中将杂质混入托轮的油腔内，导致其内部温度传感器埋入油垢中，反应不灵敏；b巡检中没有发现问题和采取措施，使轴瓦局部温度过高，融化铜合金，并与轴表面粘连，导致烧瓦事故。

检修过程：顶窑与换瓦操作方法与以上相同。轴承座体开裂处使用千斤顶恢复到原来位置，使用气刨开坡口并采用铸铁焊条焊接。其衬瓦刮研方式和方法与吉林工厂略有不同（下面详述）。研磨过程中使用冷却循环水喷洒轴面，不添加研磨剂。因为无法目测研磨情况，所以手持红外线测温仪对轴表面进行整体测温。当整体温度均匀，约50℃左右时加油。其间瓦温反复升高，又进行三次“水研磨”。最后加上托轮润滑油，油膜形成良好。

3 托轮瓦刮研的不同方法介绍

3.1 吉林明城工厂轴瓦、球面瓦刮研要求及方法

（1）刮瓦要求：大油囊小接触角；瓦口最大间隙d=2mm，接触角度30°；

（2）计算油囊的油楔间隙方法

油囊是轴瓦在轴半径尺寸基础上增加中心距尺寸镗削后，与轴装配后形成的楔角形状。以该厂回转窑为例：二档托轮轴径Φ630mm，二档托轮轴瓦与轴之间最大间隙d=11mm；刮削后的油楔形状是由外切托轮轴的大圆与托轮轴圆形成，即托轮轴圆与大圆的部分圆弧形成楔角形状图形（图1）。

建立数学模型，以轴的圆心为坐标原点O1，建立坐标系；利用余弦定理和勾股定理列出方程式，联立后消元解出油囊圆方程；利用两点间距离公式算出从0°到90°各个位置的塞尺检测间隙。

已知：BC=11mm，O1A=315mm，轴圆 O1直径Φ 630mm，接触角度30°，具体方程式如下：

在三角形O1O2A中，

将以上两个方程式联立得：

以圆O1为零点坐标系，其中圆O2的方程为：

然后根据两点间距离公式解得两点间距离即检测间隙为8.02mm。

采用同样方法解出30°检测间隙为5.26mm，45°检测间隙为2.91mm，依次解出相应的间隙尺寸。

托轮轴瓦面刮研要求：在接触面上（5×5）mm2上2～3点。

瓦背与球瓦面刮研要求：在接触面上（25×25）mm2上2～3点。

球瓦背与轴承座刮研要求：在接触面上（25×25）mm2上1～2点；径向接触角度60°～75°。

3.2 江苏溧阳工厂修复过程中的轴瓦、球面瓦刮研要求及方法

托轮轴和衬瓦直径Φ65mm，接触弧长305mm，接触角度53°；瓦口间隙2mm；瓦口和油囊楔角间隙按照操作经验估算；在接触面上使用手持抛光机安装砂轮片，按照45°交叉方式（图2）开出42个深3mm、宽3mm的凹槽（该方式一是保证在接触面沟槽内储存更多的润滑油，二是在接触角度53°范围内有效减小接触面积）。接触面上使用手持抛光机安装砂布片瓦面，采用类似刮花（刮研的一种手法）方式磨削。

托轮轴瓦面刮研要求：在接触面上（5×5）mm2上2～3点。

瓦背与球瓦面刮研要求：在接触面上（25×25）mm2上2～3点。

球瓦背与轴承座刮研要求：在接触面上（25×25）mm2上1～2点；径向接触角度60°～75°。