回转窑轮带间隙优化

乎都经历过。３问题的解决方案

５０００Ｖｄ回转窑

Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆ５０００ＶｄＲｏｔａｒｙＫｉｌｎＴｉｒｅＧａｐ

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

章文明

值。现在测量轮带间隙比较先进的

摘要：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。关键词：回转窑；轮带间隙；调整

中图分类号：ＴＱｌ７２．６２２．２９文献标识码：Ｂ文章编号：１００１—６１７１（２０１２）０６—００３８—０３

ｌ前言

众所周知，确保回转窑系统各部

养，但对于轮带与简体间隙调整一直

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

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。

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

与简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

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

由于轮带与简体的长期相对运

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

正常热态轮带间隙调整值的确

定

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

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

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ｌ。

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ｌ可推导以下公式：

Ｌ＝ｃｒ（Ｄ—ｄ）ｎ令Ｃ＝Ｄ—ｄ则Ｌ＝丌ｎＣ

Ｃ＝Ｌ／仃ｎ

裂纹、主传电流峰谷差值增长、简体

与垫板间焊缝处形成裂纹等一系列问题；间隙过小，会使轮带处简体产生“缩颈”效应，也会缩短相应地带耐

变形大引起两个条带砖爆裂，深度

５０一１００ｍｒｎ，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

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

大，窑体运动荷载不平衡，窑体偏心

运动速差达０．５ｒ／ｒａｉｎ，窑主电机运行

（１）

电流差值逾４００Ａ；窑体振动大（高达１９ｒａｍ／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

产线，是南方水泥下属的一家成员企

业，回转窑规格为耷４．８ｍｘ７２ｍ，由原天津水泥工业设计研究院设计，于

（２）

式中：

Ｌ——轮带相对筒体的滑移量Ｄ——轮带理论内圆内径ｄ——简体垫板理论外圆直径ｎ——简体转动圈数

Ｃ——轮带与垫板之间的理论

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

纹，轮带挡铁曾三次脱落，位于Ⅱ挡轮带处一块垫板下的简体焊缝开裂。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

收稿日期：２０１２—０３—２６；

３８

编辑：赵莲

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

通讯地址：兰溪诸葛南方水泥有限公司，浙江金华３２１０００；

ＣＥＭＥＮＴＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ６／２０１２

万方数据

测量日期

第１天

投料量，ｔ／ｈ

３４３．９轮带窑转速，ｒ／ｍｉｎ３．６３编号

窑电流Ａ９６０轮带温度，屯

１２４窑转动圈数，ｒ６Ｉ挡

总滑移量，ｍｍ２４０每圈量，ｍｍ４０轮带温度，℃１４０

窑转动圈数，ｒ

Ⅱ挡总滑移量，ｍｍ

２２０每圈量，ｍｍ

３１轮带温度，ｑｃ１６３窑转动圈数，ｒ

６Ⅲ挡

总滑移量，ｍｍ１６０每圈量，ｍｍ

２６

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：

Ｃ＝Ｌ／ｚｒ

（３）

将表１平均每圈滑移量代入式（３），可得各挡轮带热态理论问隙值，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挡轮带的问

轮带编号

１

２３Ｉ挡２７２６２６Ⅱ挡２９２５２７Ⅲ挡

１５

１９

２０

２０１２／６水泥技术

万方数据

表１轮带滑移量测定表

第２天

第３天

第４天

第５天

第６天

第７天

第８天

平均

３５５．４３５７３５２３５６３６５３５９．５３５６．２每圈

３．６４３．６５３．６４３．６３３．６３３．６３３．６４

滑移量ｍｍ

９３０８６５９４３８７８．２１０９ｌ１０１９９６４．７１３０

１４５１４２１３５．６１４０

１４０

１３６

，

５５５

３７．０６

１８０１８０１８０１８０２７０１９０１８０３６３６３６３６３８．５３８３６１２０

１５０１４７１３８１５７

１５６

１６０

５

６５气

３２．４５

１６０１４５１９０１７０１６５１７０１０５３２２９３１．６３４３３３４３５１６２１７４１６８１６１１７０

１６９

１６２

８８５５

２６．２８

２１０１４０１２０ｌ３０１４０１４０８０２６

２６．２

２４

２６

２８

２８

２６

表２各挡轮带热态理论间隙值。ｍｍ

轮带编号

Ｉ档

Ⅱ档

Ⅲ档

设计问隙

８—１０

８—９

７—８

设计冷热态间隙差测量热态理论问隙Ｃ

１１．８１０．３３８．３６需增加理论垫板厚度Ｃ／２

５．９

５．２

４．２

隙的确大大超过合理值范围，应当尽ｃ——冷态轮带间隙实测值早调整。

ｃ／２——需增加理论垫板的厚度

４．２冷态间隙测量

０．６２８为最小径向变形（即最小一般而言，设计轮带间隙冷态时

椭圆度）系数。

可参照高温端取１．５Ｄ％。，低温端取按式（４）计算，得出需增加理论１．０Ｄ％。来选定。在窑处于冷态静止

垫板厚度Ｉ挡为５．３８ｒａｍ、１Ｉ挡的情况下，测量顶部轮带与筒体的实

５．０２ｒａｍ、ｍ挡２．９６ｒａｍ。际间隙，具体数值见表３。

４．３实际垫板厚度的选择

从表３实测间隙量与表２中设计综合４．１和４．２分析，考虑到各挡间隙量比较可以看出，两者差值分别轮带所处的运行环境的差异以及窑为Ｉ挡１７．１７ｍｍ、ＩＩ挡１６ｍｍ、Ⅲ挡体运转椭圆的实际变化情况，工厂决９．４２ｍｍ，明显过大。冷态下需增加定Ｉ挡、Ⅱ挡和Ⅲ挡轮带需增加垫板理论垫板的厚度按照经验公式计算：

的厚度分别为５ｒａｍ、５ｒａｍ和３ｍｍ。Ｃ／２＝（Ｃ一设计间隙）×０．６２８／２（４）５方案的实施

式中：

调整垫板的方法主要有以下两

表３轮带间隙实测值。ｍｍ

轮带间隙测量点悯隙量

４５６７８９１０１ｌ１２平均值

２７２７２７２７３０２８２７２６２８２７．１７２２３１２８２４２４２２２８２７２５２６．ＯＯ１７

２０

１４

１３

１８

２ｌ

２ｌ

１７

１４

１７４２

３９

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：

（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４５０ｍｉｎＸｌｌ７５ｍｍ、４５０ｒａｍ×１３３０ｒａｍ及

４５０ｍｍ×１

１７５ｍｍ，为便于安装，实际

新加垫板取料时长度比原垫板增加了２ｅｒａ。每一挡所需垫板（２４片）取完后用粉笔打上记号。

（２）将取样后的垫板按简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，清理好简体表面。

（４）新加薄垫放在原垫板和简体

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。

图２轮带新增垫板剖面示意图

（５）简体与垫板应接触严密，简体与垫板间隙要求均匀。露在外部的多余新垫板要割除，与原垫板保持平齐。

（６）对新加垫板、原垫板和筒体进行点焊固定。每块新垫板安装到位后采用Ｊ５０６焊条焊回挡铁，焊条型号为４．０，选用电流为１３０．１５０Ａ之间。新垫板与原垫板、筒体之间用段焊方式予以焊牢，防止运转过程中滑

出。

万方数据

６结语

经上述轮带间隙调整优化后，回转窑运行变得平稳，从小齿轮轴承端部位测量情况看，在投料量３７０ｔ／ｈ的情况下，振动最大９ｍｍ／ｓ，比原先１９ｍｍ／ｓ大大减少；窑主电机电流波动在１００Ａ以内，各轮带摩擦声基本消除，窑砖工况良好，消除了因椭圆度过大带来的一系列窑衬失效现象，完全达到了优化窑系统运行的目的。

轮带间隙调整后初次点火升温相关过程中必须关注的要点如下：

（１）前阶段升温速率必须严控，力求缓慢，一般前８ｈ以２５０Ｃ／ｈ以内为宜，以尽可能减少筒体和轮带因升温带来的相对温差，尤其是烧成带换砖后应特别关注热传导率较高的碱性砖所造成的轮带和筒体的过大温差，防止缩颈现象的产生。

（２）点火初期充分关注转窑的次数和转动幅度，原要求转动１／４转的可改为１／６转甚至１／１２转，目的为窑

系统在新约束条件下热变形修正及

时。

（３）转窑前对各垫板及时加注轮带油，必要时在筒体顶部加注。轮带

（上接第３７页）

窑筒中窑衬内的压应力主要由三方面因素所引发，即窑筒椭圆度、衬砖的热膨胀及衬砖内产生的膨胀性矿物。对于窑衬的强度要求，应把

它的各１／３强度分别用于抵抗上述三方面的压应力影响。以冷压强度为

５５Ｎ／ｍｍ２的镁质碱性砖为例，应把它的各１／３（即各１８．３Ｎ／ｒａｍ２）强度用来抵抗窑筒椭圆度造成的压应力，对于４４．８ｍ回转窑并使用冷压强度为５５Ｎ／ｍｍ２的镁质碱性砖来说，对应要求轮带间隙不能超过１１．３ｍｍ或椭圆率不能超过０．５３％，否则将造成耐火砖的损坏。

５高温部位简体椭圆度

回转窑筒体变形另一个部位是

油可使轮带与筒体垫板的接触面减少摩擦，降低磨损，更主要的是使首次间隙调整后各垫板与轮带的接触处间隙变化保持相对平缓一致，可尽早优化窑体椭圆度。

（４）放缓投料后喂料量增加的速率，一般前３ｄ运转最大投料量为正

常值的８０％，并要求增加窑系统巡

检，确保窑系统平稳度过磨合期。

参考文献：

【１］赵应武，过伦祥．预分解窑水泥生产与操作『Ｍ１．北京：中国建材工业出版社，２００４．

【２】熊会思，熊然．新型干法水泥厂设备选型使

用手册［Ｍ］．北京：中国建材Ｔ业出版社，２００７．

【３】穆惠民，袁海荣．中国水泥技术装备制造、安装、维护与修理ｆＭｌ．北京：中国建材工业出

版社，２０１０．

【４】江旭昌．回转窑轮带间隙的控制【Ｊ】．水泥，

１９９３．ｆ８１

【５］吴钢，吴苏．回转窑轮带结构型式的选择及

间隙的调整［Ｊ］．水泥技术，２０００．（３）

［６】王占光，姜兵．回转窑轮带间隙调整［Ｊ】水泥技术，２００１．（６）．

【７］王保良，谢里阳，曹学民．回转窑轮带与简体垫板间隙的分析【Ｊ】武汉理工大学学报，

２００３，２５（６）．

【８］王广强．回转窑轮带与筒体垫板间隙的调

整及润滑［Ｊ］冰泥，２００９．ｆ６）．◇

窑前端的高温部位，主要是碱性砖砌筑部位，碱性砖的导热系数高，在高温部位虽有窑皮保护，但在生产过程中，经常出现窑皮时厚时薄的情况。

当筒体温度超过３７０℃，金属强度开始大幅度下降（表３），很易造成筒体

变形产生椭圆度，窑体断面椭圆度对砖衬引起的压应力，参照本文“４回

转窑简体椭圆度对窑衬压应力的影

响”一节中的Ｍｅｅｄｏｍ．Ｈ公式计算。

为防止筒体温度过高，造成筒体变形，在设计时设置红外测示仪，在生产时连续监测筒体温度，当发现筒体温度偏高，生产控制人员应设法调

节火焰，补挂窑皮。此外还可启动供

窑简体冷却用的冷风风机，对筒体进

行冷却，降低筒体温度。◇

ＣＥＭＥＮＴＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ６／２０１２