5000t/d回转窑轮带间隙的优化

2012-03-29章文明

水泥技术 2012年6期

关键词：冷态回转窑垫板

章文明

5000t/d回转窑轮带间隙的优化

Optimization of 5000t/d Rotary Kiln Tire Gap

章文明

以诸葛南方水泥有限公司5000t/d回转窑轮带调整间隙为实例，论述回转窑轮带间隙过大造成的危害，结合现场测量与经验公式理论计算，确定轮带间隙调整值的具体方法，给出以加垫铁方式优化调整轮带间隙的实施步骤和相关注意事项。

回转窑；轮带间隙；调整

1 前言

众所周知，确保回转窑系统各部件之间有效配合是保持该系统高效运行的前提条件，而其中回转窑轮带和筒体之间合理的间隙配合是日常设备保养比较容易忽视的问题。

对于活套式浮动轮带，合适的间隙值十分重要。间隙大了，会发生诸如筒体变形加大、耐火砖使用寿命大幅缩减、轮带应力负荷增加产生开裂、托轮轴瓦温度过高，窑大齿产生裂纹、主传电流峰谷差值增长、筒体与垫板间焊缝处形成裂纹等一系列问题；间隙过小，会使轮带处筒体产生“缩颈”效应，也会缩短相应地带耐火砖的使用寿命，有可能造成轮带崩裂。

2 问题的提出

我公司拥有一条5000t/d熟料生产线，是南方水泥下属的一家成员企业，回转窑规格为ϕ4.8m×72m，由原天津水泥工业设计研究院设计，于2005年3月份投产。随着生产年限的增长，窑系统的部分易损件如液压挡轮轴承、窑尾密封件、窑主传甚至窑头前几米筒体等均作了更换或保养，但对于轮带与筒体间隙调整一直没有引起关注，即使所有三挡轮带运转中发出不绝于耳的哐当声也习以为常。

由于轮带与筒体的长期相对运动，二者磨损日渐加大，造成轮带间隙过大，筒体变形过大，仅2011年就间接引起大修砌砖后抽心掉砖的严重工艺事故一次，直接导致Ⅰ挡轮带前部窑砖受挤错位变形红窑3次，Ⅱ挡轮带中部局部应力集中掉砖红窑两次，距窑口25m以后耐火砖因椭圆变形大引起两个条带砖爆裂，深度50～100mm，宽度各约10块砖，并引起多点次的抽砖现象。更为严重的是，因轮带间隙过大造成椭圆度过大，窑体运动荷载不平衡，窑体偏心运动速差达0.5r/min，窑主电机运行电流差值逾400A；窑体振动大(高达19mm/s)，致使传动部件局部应力集中，窑大齿圈产生5道径向裂纹，Ⅱ挡轮带产生290mm×350mm深度裂纹，轮带挡铁曾三次脱落，位于Ⅱ挡轮带处一块垫板下的筒体焊缝开裂。可以说，文献上能够与轮带间隙过大所对应的设备工艺故障工厂几乎都经历过。

3 问题的解决方案

经分析认为，窑体椭圆度大、变形高是产生一系列工艺设备故障的重要因素，轮带间隙过大是造成上述故障的关键原因，必须进行优化调整才能确保窑系统今后的安全运转，杜绝类似事故的重复发生。

而调整轮带间隙最重要的步骤是确定轮带间隙现有值及调整目标值。现在测量轮带间隙比较先进的方法有轮带间隙自动测量仪，可自动监测间隙的变化，不过因测量技术的要求较高，一般工厂不会配备。我公司采用了现场手工实际测量手段。为慎重起见，工厂选用冷态测量和热态测量综合法来确定，具体做法为热态状况下运用滚差法测量轮带相对滑移量，冷态状况下测量顶部最大间隙量，根据二者测量数据运用经验公式求得理论间隙调整量，进行比较综合后确定最终调整值，然后在原垫板与筒体间嵌入最终调整值厚度的薄垫板，以达到间隙的优化调整目的。

4 具体方案的确定

4.1 正常热态轮带间隙调整值的确定

4.1.1 测量轮带间隙数值

运用轮带滚差法测得的滑移量具体数据见表1。

4.1.2 计算轮带间隙数值

假设轮带与垫板在接触过程中无滑动损失，根据图1可推导以下公式：

式中：

L——轮带相对筒体的滑移量

D——轮带理论内圆内径

d——筒体垫板理论外圆直径

n——筒体转动圈数

C——轮带与垫板之间的理论

表1 轮带滑移量测定表

图1 轮带间隙示意图

间隙，即轮带间隙

如果L表示轮带相对筒体每圈的滑移量，则式（2）可简写为：

将表1平均每圈滑移量代入式（3），可得各挡轮带热态理论间隙值，见表2。

根据行业经验数据，滑移量日常控制在5～20mm时的轮带间隙较为合适。根据表2计算的测量热态理论间隙对照分析，工厂Ⅲ挡轮带的间隙的确大大超过合理值范围，应当尽早调整。

表2 各挡轮带热态理论间隙值，mm

4.2 冷态间隙测量

一般而言，设计轮带间隙冷态时可参照高温端取1.5D‰，低温端取1.0D‰来选定。在窑处于冷态静止的情况下，测量顶部轮带与筒体的实际间隙，具体数值见表3。

从表3实测间隙量与表2中设计间隙量比较可以看出，两者差值分别为Ⅰ挡17.17mm、Ⅱ挡16mm、Ⅲ挡9.42mm，明显过大。冷态下需增加理论垫板的厚度按照经验公式计算：

C/2=（C-设计间隙）×0.628/2（4）式中：

C——冷态轮带间隙实测值

C/2——需增加理论垫板的厚度

0.628 为最小径向变形（即最小椭圆度）系数。

按式（4）计算，得出需增加理论垫板厚度Ⅰ挡为5.38mm、Ⅱ挡5.02mm、Ⅲ挡2.96mm。

4.3 实际垫板厚度的选择

综合4.1和4.2分析，考虑到各挡轮带所处的运行环境的差异以及窑体运转椭圆的实际变化情况，工厂决定Ⅰ挡、Ⅱ挡和Ⅲ挡轮带需增加垫板的厚度分别为5mm、5mm和3mm。

5 方案的实施

调整垫板的方法主要有以下两种：一种是把原垫板全部取出，根据需达到的间隙值换；另一种为增加薄垫板来调整轮带间隙。前一种工作量大，施工费用较高。工厂一般选用后一种方式，具体技术工艺方案如下：

表3 轮带间隙实测值，mm

（1）依据图纸与垫板实际尺寸，按各挡不同厚度要求，在不同厚度的A3（即Q235）钢板上进行放样取料，Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ挡垫板尺寸分别为450mm×1175mm、450mm×1330mm及450mm×1175mm，为便于安装，实际新加垫板取料时长度比原垫板增加了2cm。每一挡所需垫板（24片）取完后用粉笔打上记号。

（2）将取样后的垫板按筒体外径弧度在卷板机上进行打弧，再打磨修整去屑和校正。

（3）在窑体顶部进行安装。安装前，将筒体原垫板清焊松板，清理好筒体表面。

（4）新加薄垫放在原垫板和筒体之间（见图2），每挡起始几片垫板比较好装，最后几块垫板相对难装，安装人员需保持耐心，保证安装质量。