回转窑筒体变形及震动的控制

1、回转窑筒体变形及振动的控制一、窑筒体的径向变形 窑筒体在设计时，其刚度的取值已考虑到它在超出一定比例 的额定负荷条件下，其椭圆度不超过其直径的0.1%，这实际也是回转窑的设备设计与耐火材料设计的共同约定。 在实际生产中， 筒体的 变形控制在这一范围内， 对耐火砖的寿命和砌体的整体性不会产生太 大的影响。 但如果窑筒体的变形超过了设计的范围， 砌体则要承受较 大的附加荷载，对砌体的整体性和耐火砖的寿命产生不利影响。窑筒体的径向变形并不是沿窑筒体的长度方向上均匀分布 的，最大的变形通常发生在轮带的支撑部位。 在这里垂直支撑力和沿 径向分布的应力达到最大值， 且通过变形的筒体将力传递给窑衬。 随 着

2、据轮带的距离越远， 这个附加的应力就越小， 而在两个拖轮的中部 和窑头窑尾的顶端递减为最小值。影响窑筒体变形幅度的因素，除了荷载外也取决于轮带与垫 板间的间隙。1. 窑筒体椭圆度的监测 为了有效的控制窑筒体的变形，保护回转窑内衬，需要了解 窑筒体的椭圆度， 并有针对性地采取措施。 但是用仪器测量窑筒体的 椭圆度比较繁琐，多数工厂不具备这样的条件。在实际生产中，可采 用如下方法对窑筒体和轮带之间的间隙实时监测， 间接对窑筒体的椭 圆度加以监控：1) 正常运转的条件下，冷态时以回转窑径向的壳体外缘顶部 臵为参考点，轮带与垫板之间应有间隙，涉及的间隙按下式决定：8 =D1 (t i-t ) a -D

3、d(t 2-t) aDd回转窑垫板的外径；D轮带的内径；iia 钢的膨胀系数，通常设定为 0.000012 ;11运转至轮带接触处筒体的温度；t 2 运转时的轮带温度； t 安装时的环境温度。对于水泥预分解窑而言，3值通常为0.2D%左右。由于回转窑 各个轮带的温升并不一致（除热工状态差异外，也取决于不同的导热 系数的耐火材料的配臵和窑皮的附着情况），故具体取值也有差异。 其设计的基础是：当轮带与窑筒体之间的温差为150C200C左右时（具体值，以条件定），由于回转窑和轮带两者之间的膨胀差异， 间隙消失。但运转时其间隙随着磨损增大，但其冷态值应限定为不大 于0.2D%+7mm（热态值在忽略窑筒

4、体径向变形的前提下应为67mm,但在热态条件下，窑筒体的椭圆度将达到较大值，是顶部的间 隙大大超过这一限定值。一旦超出这个值，应进行垫板的调整，恢复 设计状态。2）由于在热态条件下，轮带与窑筒体之间的间隙是一个难以 判定的值。因此通常使用第二种判定方法。即在正常运转的条件下， 回转窑每转一圈，轮带与垫板之间产生的错位不应超过20mm这是假定轮带和垫板之间不产生相对滑移，由于轮带内径与垫板外径之 差，每转一圈，两者之间产生无滑移错位的理论值。由于回转窑总是 存在偏臵荷载，一旦间隙达到或超过某一限度时，将出现一定的滑移 错位，使轮带与垫板之间产生很大的动摩擦。 造成两者之间的间隙因 剧烈磨损而迅速

5、扩大。而此时相对轮带的回转窑筒体断面因为支撑面 缩小，将加大筒体的椭圆度，因窑筒体径向变形过大，局部耐火材料 将承受超过设计允许值的破坏性应力，最终造成耐火衬料的早期损 坏。2. 有效控制窑筒体与轮带之间间隙的对应措施轮带与垫板之间的间隙，对于筒体的变形幅度和耐火砌体的 受力大小至关重要。间隙过小，筒体没有足够的自由膨胀空间，将造 成回转窑刚性很大的轮带积压相对单薄的筒体，使窑筒体局部出像 缩颈现象。局部过大超标的挤压应力将造成该部位耐火衬料的损 坏；而间隙过大， 相对单薄的筒体又得不到轮带的充分支持，筒体椭 圆度超限， 将造成局部耐火砌体的受力超限， 使部分耐火砖出现早期 损坏，导致砌体整体

6、性变差。对于间隙过大和过小，通常采用以下措 施应对：1） 在间隙过小，有可能造成缩颈时，应在轮带两端设臵 低压头，大风量的风机，依靠强制风冷（甚至采用增加雾化水的办法 强制冷却），对窑筒体该部位实施强制冷却，防止缩颈现象的出现。2）根据轮带与垫板的间隙，每隔13班，将掺有石墨粉（88 卩m筛余不大于1%的废机油淋洒在轮带与垫板之间， 利用石墨粉这 一高温的固体润滑剂减小两者之间的摩擦， 减小轮带与垫板之间的动 摩擦，避免两者之间的间隙迅速增大。3）当轮带与垫板间隙过大（错位滑移超过20mm，此时回转窑椭圆度超标，影响到耐火衬料的安全时，应更换垫板；必要时应更 换焊接垫板的那一段筒体，使轮带与垫

7、板的间隙恢复正常。二、窑筒体的轴向变形 回转窑筒体的轴向变形，将直接影响到轮带与筒体之间的作 用力。前苏联在 1975年出版的水泥设备已磨剑的耐久性 ，根据实 测结果提出如下结论性意见： ?随窑规格的增大，温差也增大。因此， 窑越大，则其冷态中心线位臵与热态中心线位臵的变化也就越大。 在 点火和启动时，中心线的变化可达 2025mm根据中央水泥设计院 的计算表明：由于窑弯曲再加之冷态支撑高差 10mm时，支承弯矩和 筒体应力约增加 3 倍，拖轮上的压力增大一倍。 ?由于轴向变形也将 导致回转窑转动力矩的增大， 加大回转窑扭曲变形， 这些均加大了耐 火材料的附加荷载，从而降低耐火衬料的使用寿命。

8、根据以上结论，有的专家提出，在冷态时，回转窑的中心线 调整应有一定的负偏差。 热态情况下， 这种不均匀的温度分布将在一 定程度上实现回调， 对冷态的负偏差给与预计的补偿， 从而使回转窑 在 80%以上的运转时间内，均以较高的同轴度运转。由于回转窑筒体轴向变形对于耐火材料的重大影响，原国家 建筑材料工业局 1992646 号文新型干法水泥企业设备管理实施 细则中规定，窑筒体中心线直线度偏差最大不能超过5mm窑筒体轴向变形包括水平和垂直方向上的变形。 近年来， 通过对回转窑设备 的优化设计，回转窑的挠度通过筒体轴向刚度的合理取值和回转窑托 轮的合理设臵， 完全满足了回转窑长期运转的要求。 加之激光

9、测量技 术和装备在回转窑安装作业上的使用，回转窑暗转水平大幅度提高， 回转窑的同轴度基本达到或由于回转窑安装规范要求。 但在回转窑运 转过程中， 一些不正常的工况使回转窑的挠度超标， 从而严重威胁回 转窑衬料的安全。 在回转窑应用过程中， 应注意通过如下技术和管理 措施，防止回转窑轴向变形超标的现象出现。1. 在回转窑的窑墩上设臵永久性标高标志，定期对窑墩的沉 降进行检测。 根据工程地质情况， 推荐开始两年内， 可半年测量一次。 5 年内，可以年测量一次。窑墩沉降稳定后，可两年测量一次。一旦 回转窑同轴度超标，应及时调整回转窑拖轮，恢复同轴度。2. 随着回转窑几个轮带与垫板之间的不均匀磨损，或

10、转窑的 同轴度也会出现变化，应定期（依上款要求）检查。一旦超标，应及 时调整，恢复。3. 应有可靠的保安电源和市宝安电源及时投入工作的管理要 求和制度保证。 在非常情况下， 突然的意外停电有可能造成停窑事故 时，应能在 20min 之内，迅速投入保安电源，恢复回转窑的运行。三、保持拖轮表面的平整回转窑拖轮表面应保持平整，使轮带沿其表面上下运行时匀 速、平稳。一旦拖轮表面不平整，轮带在上运行时将产生振动。振动 不仅影响机械设备的使用寿命， 也会影响耐火材料的整体性和使用寿 命。1. 回转窑轮带上下行程的上下限应调整合理，使回转窑轮带 沿拖轮轮面上下运行时，始终在上下两端保持有 5 8mm0勺过行程。 从而拖轮的轮面均匀磨损， 不致因轮带运行不到， 遗留一个未