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工艺管理与托轮轴瓦发热现象的分析
发布人:高速轴瓦,电机轴瓦 浏览次数: 发布日期:2015-6-13 13:40:17
  回转窑设备是水泥企业生产过程中的关健设备,托轮作为支撑着运动中回转窑的支点,承受着热负荷,物料负荷和窑自重三大载荷,故保护好托轮轴和瓦,使它能正常安全运行显得尤为重要。
 
  引起托轮轴瓦发热的因素很多,诸如设备设计的合理性、制造质量、安装质量、工艺操作水平和护状况等等。其中,工艺操作管理水平的影响至关重要,但却又是容易被忽视的方面。笔者在此对由于工艺操作方面原因导致窑皮受损所引起轴瓦发热的现象进行分析,并对处理方法进行探讨。
 
  1  工艺操作管理不当引起的托轮轴瓦发热
 
  长期以来,工艺操作者只注重熟料产量和质量,而不太重视工艺操作的均衡稳定,尤其觉得对窑皮的保护无关紧要。
 
  在工艺操作中由于不太关注对窑皮的保护和保持工艺系统的均衡稳定的一致性,将会使回转窑的窑皮在轴向或径向,或二者并存的不均匀现象时有发生。由于窑皮的厚薄不均匀,使得窑筒体沿轴向和径向发生不均匀的膨胀和收缩,从而破坏了窑中心线的直线度。尤其在处于烧成带附近窑头和中间两档轮带的筒体,出现这种状况的危害性更大,因为它将会直接导致托轮受力状态的变化,引起轴瓦发热。
 
  在工艺操作中由于配料成分的波动,预热器局部堵塞,来料不均,喷煤管位置不当等原因都会使窑皮出现不均匀的状况,这一观点对于大多数有经验的管理者都会认同。当出现这种情况若不及时处理,随着时间的延续,托轮轴与瓦之间的受力不均导致油隙变小,油膜破坏,轴瓦开始发热,轴和瓦处在无油或少油的干摩擦状态中很快就会伤轴拉瓦,甚至发生一系列更严重的事故。
 
  在ZJME水泥公司的一条2500t/d新型干法回转窑曾发生过类似情况,并伴随着某种特定条件导致了一系列严重事故。事发前,由于工艺操作管理不当,窑头轮带处筒体窑皮长达近一周时间的严重脱落,一个工作日内挂上数次又脱落数次,筒体径向180°,表面温差近200℃,用手持式激光测温仪和筒体扫描仪的检测结果一致,筒体径向膨胀量出现严重的不均匀状态,轮带下四个轴承座承受的载荷方式由均衡转为交变,筒体每旋转一周轮带与托轮表面呈现出大面积的非接触状态。
 
  窑的状态正处在危机之中,由于窑皮长时间的大量脱落,使得篦冷机前段堆积了已快接触到窑口处大量灼红的熟料,导致了“堆雪人”现象的事故发生。为了清除堆积在篦冷机上的熟料,管理人员又再次失误,将运转的窑停下,打开篦冷机前端观察人孔门,采取人工清除堆积的熟料。此时,灼红的熟料所产生的高温气流被窑尾排风机直接拉到窑头段的筒体下面,与存积在筒体下面的高温熟料汇集一起使筒体下表面温度急剧升高。使得已承受着重力负荷和热负荷双重受力状态下的筒体,与长期窑皮脱落并处在高温状态的集中作用,使筒体刚度下降,筒体在窑头托轮和轮带构成的支撑点处向下折弯,事后测量窑头密封处的筒体径向跳动量为60~70mm之多。
 
  接着而来的是:筒体的定向弯曲所产生的轴向和径向作用力使托轮表面出现数条规则的压痕;四个托轮座也出现不同程度无规则的振动,振动的剧烈程度随窑皮厚薄的变化而变化;轴表面也出现由于受力不均,所导致的轴瓦之间局部油膜被破坏后产生的压痕;支撑着四个托轮座的整个混凝土基础,随着窑体的转动也出现周期性规则的振动和晃动;轴瓦继而发热,并伴随着严重的拉伤,侥幸的是维护人员抢救及时方法得当尚未造成严重后果。随着生产的继续,以上现象近三年至今并未减轻或消失,其原因为窑头段的筒体是处在一种悬臂梁式的支撑状态,筒体过度的弯曲已是一种不可逆转的塑性变形,不可能依靠窑的转动调整恢复。由于各托轮轴瓦之间都将受到额外的偏心力,即轴向和径向分力的作用下长期不均匀接触,油膜被破坏,轴瓦受到不规则的非正常磨损以致更严重的事故再度发生。这一事例表明工艺操作不当和不关注窑皮状况给窑设备正常运转所带来的危害,是不可忽视的重要因素。
 
  2  工艺操作不当引起托轮轴瓦发热的处理方法
 
  一种容易被忽视的倾向仍然是由于窑皮脱落,出现筒体受热不均,尤其是轮带处筒体径向窑皮不均,所造成的温差过大而出现的筒体伸缩不均,而导致轮带与托轮不均匀接触所产生轴瓦发热现象,对于这种情况,人们有不少习惯以处理湿法和半干法回转窑托轮轴瓦发热的经验去对待。如简单的用冷水浇淋托轮轴和瓦,或采用水油混合润滑的方法,以达到降温冷却不伤轴瓦的目的;或用调整托轮的方法来减轻轴瓦发热、减轻托轮的受力状况。这些方法可能起到暂时的缓解作用,但它却会带来很多的不利方面,从回转窑长期安全运行方面出发应该是不可取的。
 
  新型干法窑与湿法和半干法窑在运行中虽然传动方式一样,但托轮所受均载荷不一样,新型干法窑托轮所承受的物料负荷、热负荷、自重负荷、窑体斜度和转速远比湿法和半干法窑要大的多,若不加分析地全部沿用湿法和半干法窑的处理方法来处理托轮轴瓦发热现象将会带来很多事故隐患。新型干法窑的窑直径和热负荷大,筒体刚度比湿法窑要低;斜度大,窑体的下滑力和上推力也要大,故对托轮的轴向力也随之增大;转速高,则物料流动快,其离心力也会随之加大等等诸方面都与湿法窑有明显的差异。最关键的不同还是窑体的沿轴线上下行走的动力来源与湿法窑不一样,湿法和半干法窑依靠调整托轮轴线与窑中心线夹角,即采用较大的托轮轴线斜角度所产生的托轮与轮带表面磨擦力来实现,其作用力最后仍在轴瓦的端面和止推盘上。
 
  新型干法窑窑体沿轴线上下行走的动力来源是由液压挡轮的外作用力来实现的。托轮轴线与窑中心线在运行时保持平行,为托轮与轮带的均匀接触创造了条件,这是采用液压挡轮的优势所在。若对新型干法窑也使用调整托轮的方法来处理轴瓦发热现象,虽可使发热轴瓦的托轮受力减轻,但调整后的托轮在它适应了新的位置后,在短时间内不可能使其恢复原位,随着托轮调整次数的增多,即使做了详细的调整笔录也难以恢复其原位,因原位才是窑中心线呈直线的位置(一般当窑安装后的试运行阶段中心线已经调为直线)。随着托轮调整数次增多,窑中心线的直线度必然会引起变化,如此反复,托轮受力的均匀性状态也必然会受到破坏。托轮轴瓦径面和端面的发热现象增多也成必然。
 
  在GDMY水泥厂的一条5000t/d新型干法回转窑生产线上,由于企业的工艺和设备管理人员对工艺操作管理与回转窑设备正常运行之间的关系认识不足,在操作上常常由于窑皮不均匀,导致筒体径向伸缩不均,影响到轴瓦发热的情况时有发生,尤其是中间挡轮带的筒体经常处于径向窑皮不均、高低温差过大的现象。在轴瓦发热时,又多采用调整托轮的方法来处理,随着时间的延长,问题不但没有得到缓解反而日趋严重,托轮调整的最终位置能否是窑中心线原有直线度的状态无法断定,且伴有窑体自行上窜等不良现象。表面观察窑体自行上窜是在经过频繁调整托轮后,托轮轴线和窑中心线已形成的夹角方向和大小混乱不一,产生了托轮轴瓦径向和轴向的推力所致。
 
  通过窑上窜的速度可判定出推力的大小,这种分析判断如湿法窑的上下移动观点是完全一致的。由于新型干法窑的总负荷大于湿法窑,故靠托轮止推盘来承受这种推力是很危险的,它很容易增大止推盘的磨损使轴瓦发热。因此对于新型干法窑来说属于不恰当的处理方法。经过认真分析,并对该厂的窑中心线进行了重新检测,发现中档轮带处筒体的轴线与原中心线水平方向绝对偏差为2.5~2.8mm,垂直方向绝对偏差为7.9mm,说明窑中心线的直线度处于严重不均直状态。经过调整使中心线直线度回复到理想的状态后,上窜现象消失,轴瓦发热现象减少,一切不正常的现象均有好转。以上情况的产生除了中间档筒体温度过高而引起的窑中心线升高外,还有另一个原因是窑皮不均引起的轴瓦发热而过多调整托轮产生的失控状况所致。
 
  对于轴瓦发热采用冷水浇淋轴和瓦的方式来处理,也是湿法窑生产过程中常用处理突发事件的方法,它虽然冷却了轴和瓦,使瓦和轴之间的油隙暂时保留不至于抱轴伤瓦,但窑在无油或无足够油的状态下运行,油膜肯定会破坏和消失,窑的继续运转将导致新的、甚至更严重的磨损产生。很多轴瓦在浇淋水后继续发热烧瓦的事例也屡见不鲜,这种方法对于新型干法回转窑的长期安全运行来说肯定是有百害而无一利的。
 
  总结
 
  综上所述,回转窑托轮轴瓦发热现象的产生除了设备的设计、制造、安装和维护保养因素外,工艺操作管理水平应当是至关重要的,很多方面的轴瓦发热现象都来自于窑皮的不均匀所产生。尤其是是轮带处筒体的180度径向不均匀状况更具有危害性,操作者保护和关注窑皮状况重要性的观念应提高到与熟料产量和质量同等的高度。同时当窑皮不均匀而出现的托轮与轮带接触明显不均匀引起的轴瓦发热现象,切不可轻易调动托轮位置,应在设法阻止轴瓦油温升高的同时,找出窑皮的不均匀而导致托轮受偏载方位等原因,以尽快调整工艺操作方案,让工艺操作服从于设备运行的规范和要求,使窑中心线直线度恢复到良好状态,轴瓦发热现象便会自然消失。这种处理方法在新型干法生产技术产生和推广的同时,在国内外同行业生产企业中已分别受到重视和推行,并积累了很多丰富的经验。
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