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摘要：随着我国水泥工业的快速发展，到2010年底，我国水泥生产规模达到空前的规模，随后几年基本保持在这个水平附近。国内已建成的水泥生产线绝大多数采用水泥回转窑，回转窑是水泥生产线的主机设备，属于超大型筒体设备，因机械需要，工作时须将其倾斜支撑在窑墩之上，且低速的回转。窑墩所受荷载主要有：上部回转窑产生的压力、上下窜动荷载、工作时提供窑转动的扭矩等荷载。回转窑属于重型工作制的大型设备，这使得传至基础底面的荷载相当大。文章将会从机械角度出发，对发生振动问题的原因进行简要分析，以供参考。
关键词：回转窑；振动问题；对策分析
回转窑是水泥生产过程中最重要的设备，它是给水泥物料生产提供必备高温的场所。而目前回转窑在生产过程中经常出现振动的情况，影响水泥企业的正常生产，因此寻找引起回转窑振动的原因，提出对应的调节方式是我们主要研究的内容。
1 关于回转窑的概述
回转窑是水泥生产过程中生料转变为熟料所需煅烧热量最重要的提供场所。窑内物料的所需温度一般为1400℃到1450℃，而其火焰的温度都要求更高，一般为1600℃到1800℃。为了保证回转窑能够正常运行，确保回转窑内部温度的持续性，应当尽可能减少回转窑表面的散热。因此在回转窑内部需要砌筑一定厚度的耐温、耐火材料，而这种保护措施会导致回转窑设备自身的荷载量增大。同时回转窑体内还有具有一定厚度的窑皮，同样会增加回转窑的实际负荷量。伴随着科学技术的进步带动着熟料产量的提升使得回转窑的运行转速越来越快。在这几种不同因素的共同作用下，造成回转窑不仅温度高、荷载大而且转速快，因此导致回转窑在运行时出现振动的几率增加。
2 分析振动现象产生的原因及后果
2.1 基础原因
经过分析和研究发现，因基础损伤导致回转窑振动的原因主要有三点：1）窑墩在长期重复的周期荷载作用下，桩顶嵌固端的应力不断的集中；2）由某种外部大的作用如地震、龙卷风、施工、运输等外部干扰，使窑墩的基础及地基的稳定状态无法保持；3）因为设计、施工质量缺陷导致，桩承台强度不足。当桩顶嵌固端失效后，窑墩会跟随旋窑转动一起振动，振幅会在短时间内发展，严重影响正常生产，这种振动对回转窑的危害是致命的，不仅回转窑自身会损坏且其内部的保温隔热措施会受到严重的脱落，时间久会使回转窑传动设备毁坏。另外，会出现连锁反应，危害其他窑墩和设施，造成极大的安全和经济损失。回转窑不仅在水泥行业使用，在冶金、化工、石灰等行业被普遍使用。故上述这种现象应被重视，需设计高效可靠的加固技术。
2.2 其他原因
自由振动分析。通常，该振动现象都出现在机械零部件生产加工过程中，其振动的原理十分单一，据相关技术人员检测分析，自由振动成因主要是因为机械零部件在生产过程中产生相应的波动所致。强迫振动分析。该机械振动现象也是机械生产过程中一种较为常见的振动故障，其形成的原因主要分为内部和外部两种原因。自激振动分析。该机械振动也被业界称作为颤振，其主要是指机械在高频率环境中所形成的剧烈振动现象。
3 故障的解决方法
3.1 筒体中线不正
回转窑在运行时拖轮会出现振动，这种振动不明显且毫无规律。但这种振动会使托轮的温度升高，进而导致其他两档或一档托轮也出现振动。如果不及时进行检修，轮带表面就会生成纵向白亮的花纹。1.主要原因。产生这种现象的主要原因在于托轮基础中出现不均匀下沉的情况；某档托轮与托轮瓦之间互相的摩擦过于严重产生的花纹；某档托轮瓦座的位置设置不当。2.处理方式。目前为了解决这一问题，行业内普遍采用压铅丝的方式进行检测和调整。
3.2 筒体和轮带热膨胀问题的处理
如果振动值由小逐渐增大、过一段时间后振动值又由大逐渐减少直至恢复正常，一般是由机械操作不当造成轮带处形成高温区导致筒体和轮带热膨胀引起的。在机械操作上应控制火焰长度和强度，在高温区加强筒体的外部冷却，避免在第二档轮带处产生局部高温。如果窑振动逐渐减轻直至恢复正常，可以不作任何处理；如果振动值由小逐渐增大，运行一定时间后不能恢复正常，一般是由轮带处耐火砖严重超薄造成筒体和轮带热膨胀引起的，在机械操作上应控制火焰长度和强度，在高温区加强筒体的外部冷却，降低第二档轮带处局部高温区的温度，严格控制筒体温度（应保证在400℃以下），如温度无法控制应考虑停窑更换耐火砖。
3.3 大齿圈振动的处理
某公司5000t/d新型干法熟料水泥生产线，回转窑投产3年期间，运转较为平稳，3年后发现当停窑到冷态后再开窑时，大齿圈振动较大，小齿轮轴承座水平向外晃动厉害；随着窑运转时间的延长，大齿圈振动减弱、小齿轮轴承座晃动减轻，运转3～5d后振动基本消失，窑正常运转。每次开窑后均出现这种现象，且振动一次比一次厉害。
齿顶间隙减小是问题的直接原因，处理措施有以下三种：（1）更换3档2个托轮或托轮下面加垫。需将窑3档顶起，更换托轮费用达100万元，托轮下面加垫需要进行回转窑中心线测量，费用也较高；（2）1、2、3档托轮全部向里调进。需要在窑运转时进行，稍有不慎易造成托轮发热，风险较大；（3）传动装置向外移动。不动托轮，风险及费用很小。根据实际情况，决定采取传动装置向外移动的处理措施。拆开部分齿轮罩，齿顶间隙两端分别是4.7mm和5.7mm；松开小齿轮轴承座固定螺栓，小齿轮轴承座突然向外移动并将其顶丝座顶断，移动达50mm。由表1可见，齿轮模数40，齿顶间隙要求是14，经多次调整小齿轮轴承座最终将齿顶间隙及齿侧间隙调整到：一端14.1mm和0.8mm，另一端13.7mm和0.8mm，小齿轮轴承座实际向外移动30mm；然后以小齿轮为基准调整其它传动装置。传动装置调整后，用红丹粉检查小齿轮与大齿圈啮合，齿长接触70%，齿高接触50%，满足要求。
综上所述，回转窑在运行中出现的振动通常由于筒体弯曲变形或大齿圈处筒体变形或齿圈本身变形导致开式齿轮啮合的齿顶隙发生变化，平稳性变差。筒体在停窑期间产生的轻微弯曲变形可以在热态运行中逐渐修复。对于较大的影响设备安全生产的筒体振动，就应查清原因并采取相应对策和措施，对变形进行处理或调整传动、托轮或挡轮前须对原始位置标记，调整后需对窑的运行状态进行严密监控，以保证生产的安全稳定。回转窑振动原因复杂，文中提及的方法还需根据现场情况进行调整，但多数现场按照文中的方法进行调整后，振动均会减弱或消失，为窑系统正常生产提供有力保障。
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论文作者:郇宜锋
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第10期
论文发表时间:2018/8/27
标签：托轮论文; 回转窑论文; 轮带论文; 荷载论文; 原因论文; 水泥论文; 机械论文; 《建筑学研究前沿》2018年第10期论文;