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              技術專欄

              回轉窯幾種典型故障分析及處理

              發布時間:2022-04-12

              前言:某公司2號窯為5000t/d熟料生產線,2014年5月投產,回轉窯規格為ф4.8m×74m,三檔支撐,斜率4.0%,窯速0.35-4.0r/min。2020年6月下旬,2號窯出現一次高溫拉瓦故障。本文簡述現場檢測期間發生的幾個故障處理案例,通過現場分析、研判,及時采取了在線調整等有效處理措施,消除了設備故障發生,保障了回轉窯穩定運行。

              01、大齒圈振動現象分析及處理

              1.1 故障一

              (1)事情經過。7月12日凌晨00:30,2號窯立磨液壓缸軸斷裂故障,窯立即降速減產運行(窯速由3.6r/min降至2.4r/min,喂料量由360t/h減至240t/d),2:32運行過程中大齒圈振動劇烈、窯主減速機出現異音、主減速機過濾器振松掉落,現場立即組織搶修安裝,但大齒圈振動癥狀一直未消除。
              (2)原因分析。通過調取中控筒體掃描畫面發現,二檔附近窯皮長期偏厚,而降速減產加劇工況惡化,窯筒體軸向負載分配更不均衡,同時現場檢測出大齒圈靠二檔側筒體總甩動量最大達10cm(49.5m位置窯筒體局部變形達±51mm,偏心值為8.0mm),現場振動也最大,初步判斷窯工況變化是導致大齒圈振動加劇的主要原因。
              (3)處理措施。通過調整驅動側三檔托輪3-1/3-2增加齒頂間隙,緩解振動情況;3:25組織現場人員做調窯準備:托輪底座清理、原始位置劃線、架設千斤頂和百分表、準備潤滑油和油石等應急物資;4:10與設備管理技術人員召開調整前碰頭會,明確調整思路和保障措施;4:30開始計劃性分步調整,累計3-1托輪調進3.4mm、3-2托輪調進3.3mm,理論測算齒頂間隙增加1.3mm,現場振感明顯降低,主減異音消除,調整過程各檔軸瓦溫度受控,決定停止調整;通過現場實測,調整前大齒圈前后軸水平振動數值最大值分別為8.0mm/s和5.4mm/s,調整后前后軸水平振動數值最大值均為2.9mm/s。

              1.2 故障二
              (1)事情經過。13日11:00立磨檢修結束后開始提產提速,提至13:57分窯速3.5r/min、喂料量310t/h后穩產運行;19:44分中班人員現場巡檢,小齒輪軸承座水平振動無載端最大7.4mm/s,有載端最大5.9mm/s,減速機高速軸最大振動3.5mm/s,減速機內部有輕微異響;22:44夜班人員巡檢發現大齒圈振動加劇,窯主減速機再次出現異音,實測減速機高速軸水平振動最大8.3mm/s,垂直振動最大10.4mm/s。
              (2)原因分析。現場首先檢查大小齒輪潤滑情況正常,再通過調取中控筒掃畫面發現,二檔附近窯皮出現掉落,窯工況再次發生變化,會造成窯筒體軸向負載重新分配,大齒圈位置窯筒體回轉中心(偏心值)發生改變,直接改變了齒頂間隙,導致振動加劇;二是大齒圈自投產運行已達6年之久,齒面已出現點蝕磨損并形成臺階,窯筒體工況改變導致各段筒體軸向溫度變化,從而引起筒體各段軸向膨脹量發生變化,大小齒在齒寬方向工作接觸面發生改變,加劇振動狀況。
              (3)處理措施。此時現場檢測工作已完成,實測三檔托輪工作角為60°00’,故仍可以通過調整驅動側三檔托輪3-1/3-2增加齒頂間隙,進一步緩解振動情況。14日凌晨00:01組織現場實施調整,至00:39分3-1和3-2再次分步調近3.0mm,齒頂間隙再次增加1.2mm,調整過程各檔軸瓦溫度受控;00:49實測減速機高速軸水平振動最大3.8mm/s,垂直振動最大4.3mm/s,減速機振動減小,有輕微異響;8:05實測減速機高速軸水平振動最大1.4mm/s,垂直振動最大2.8mm/s,窯主減異響消失,逐步開始提產提速,10:02提速至3.8r/min、喂料量增至350t/h后穩產運行。

              02、托輪軸瓦高溫現象分析及處理

              2.1 故障一
              (1)事情經過。15日14:16到現場對三檔托輪進行微調,將止推盤接觸側3-1換向至3-2(因托輪3-1止推盤與襯瓦間歇性接觸,當時初步判斷此狀態是3-1瓦溫上升的主要原因);14:25中控操作員反饋窯電流突然上漲,3-1瓦溫迅速上升,現場立即打開觀察窗口對托輪3-1軸瓦情況進行檢查,發現軸面已拉傷沾附銅屑,止推盤與襯瓦未接觸,現場立即電話通知中控減速減產,現場立即采取緊急處理措施。
              (2)原因分析。
              ①由于托輪止推盤與3-1襯瓦未接觸且拉傷部位非止推盤位置軸面,判斷非軸向推力過大造成軸瓦拉傷,首要先對拉傷軸瓦進行處理,并同步采取加速冷卻措施;
              ②一方面,查看筒掃畫面并與前幾日畫面進行對比,發現窯皮出現大量掉落,窯況發生改變,各檔負載必然發生變化;同時現場檢查發現:三檔托輪與輪帶接觸情況與之前有所變化,3-2側出現亮縫,3-1側全接觸,判斷托輪3-1側徑向力受力大。另一方面,托輪3-1軸瓦同年6月底已拉傷重新刮研處理過,可能仍存在薄弱點,軸瓦拉傷位置油膜形成不佳(上次檢修剛開窯出現時3-1軸瓦油膜形成不佳,現場當時通過調退3-1得到改善),以上兩點是此次軸瓦拉傷的主要原因;
              ③將托輪3-1與3-2止推盤接觸狀態換向,改變了軸瓦軸向磨合位置,是加速軸瓦拉傷的直接原因;
              ④通過詳細觀察中控反饋的軸瓦溫度,發現自15日凌晨00:30喂料量提至380t/h,瓦溫從9:35分38.5℃持續緩慢上漲,調整前14:16瓦溫已達46.7℃,軸面拉傷時中控畫面瓦溫僅52.9℃、軸溫36.4℃(此時窯速3.26r/min),一般軸瓦這樣的溫度不足以出現拉傷現象,由此也佐證了前面的分析。
              (3)處理措施。首先立即通知中控降速減產,降低軸瓦拉傷程度;現場立刻對拉傷軸面持續用油石進行打磨,同時將循環水外排,加速油冷;安排人臨時對托輪3-1增加外循環裝置改善油冷效果;有序安排人員將托輪3-1/3-2同步快速往外退,減小托輪徑向受力,3-1和3-2累計調退2.0mm;對拉傷軸面打磨10~15min左右,將高溫和含雜質潤滑油置換一次。及時采取以上緊急措施處理近3h,軸面拉傷部位表面毛刺基本打磨完畢,軸溫也開始逐漸下降(高點57.9℃),17:17瓦溫受控下降明顯,同時維持窯慢轉(0.5r/min)狀態,持續以上外部冷卻措施繼續對軸瓦進行降溫;20:00開始以每隔10min提速0.1r/min、喂料量增加10t/h的幅度,逐步提速提產至夜班12:00窯速3.0r/min、喂料量300t/h;16日凌晨開始以每隔30min提速0.05r/min、喂料量增加5t/h的幅度,逐步提速提產至5:00窯速3.5r/min、喂料量350t/h后穩產運行3~4h;上午再分步緩慢將窯速提至3.8r/min,下午將喂料量逐步提至380t/h;經過此次處理后,窯目前一直處于穩定運行中;截止目前,該窯已穩定持續運行160多天。
              03、液壓擋輪壓力過大原因分析及處理檢測前,檢查液壓擋輪壓力波動范圍4.5-7.5MPa,擋輪壓力偏高,影響擋輪使用壽命。
              (1)原因分析。研究表明,回轉窯運轉過程中,液壓擋輪提供70%軸向推力,托輪提供30%軸向推力;理論上所有托輪對窯應提供輕微向上推力。通過現場檢查發現僅2個托輪止推盤與襯瓦在窯口側接觸(分別為托輪1-3/1-4和托輪3-3/3-4,且托輪1-3接觸側止推盤上油膜較薄,軸向受力大),二檔兩個托輪軸存在來回竄動,止推盤接觸狀態不固定。
              (2)處理措施:①首先對各檔軸瓦磨損及潤滑情況進行檢查,除托輪3-1軸面存在拉傷外,其余托輪狀態良好,可以進行微調;②此次于7月9日~14日對2號窯進行在線系統檢測,檢測報告中調整方案已明確調整方向和思路,此處不做過多解釋,窯中心線調整過程結合“托輪歪斜法”對托輪推力進行了微調,實現三個效果:一是將托輪1-1/1-2止推盤與襯瓦接觸狀態換向,二是減小托輪1-3/1-4歪斜,緩解止推盤軸向受力,三是將二檔兩個托輪止推盤與襯瓦接觸固定在窯口側托輪2-1和2-3,見圖1。

               

              圖1 2號窯中心線調整方案(灰色標注為實際調整量)

              窯托輪在線調整后,除托輪3-1/3-2外,其余托輪對窯提供向上推力,液壓擋輪壓力降至4.8~6.0MPa合理范圍;窯中心線由水平偏差-1.5mm和垂直偏差+8.0mm調整至水平偏差-1.5mm和垂直偏差+1.5mm允許范圍內;大小齒齒頂間隙增加3.8mm,小齒輪軸承座無載端振動由水平3.3~8.2mm/s,垂直4.0~12.6mm/s調整至水平1.7-2.7mm/s,垂直2.3~3.2mm/s。

              04、窯筒體變形和偏心異常

              通過檢測發現:該窯進料端處筒體的偏心較大,達到30mm,長期運行影響窯尾密封;窯出料端偏心在正常范圍內,為5mm,屬于正常范圍;靠近大齒圈的截面24和25偏心數值較大,分別為5mm和3mm,大齒圈附近存在較大偏心會導致大小齒間隙不均勻,加劇大小齒磨損,同時會導致三檔產生一些振動;截面11~12、29~32位置的筒體偏心超出了允許范圍值,其余所有位置筒體偏心均在允許范圍內。
              除截面5、7~9、13、17~24、29~31位置筒體在圓周上的變形超過允許范圍,其余位置筒體的局部變形在正常范圍內(大多數的回轉窯生產商給出的公差范圍:偏心在10mm內,圓周上的變形在±15mm內),見圖2,3。處理措施:停窯期間應檢查以上變形嚴重區域筒體(截面5、7~9、13、17~24、29~31位置)厚薄情況,同時結合耐火材料消耗情況,綜合考慮確定窯筒體維修更換方案;三檔輪帶至窯尾段筒體偏心較大,下次停窯檢修期間可以對該段簡體進行切割校正,消除窯尾端甩動。

              圖2 窯筒體截面位置和各截面測量數據表

              圖3 窯筒體測量結果3D模型(上為窯筒體變形情況,下為窯筒體偏心情況)

              05、總結

              要提高窯系統設備運行質量,重點關注以下幾個方面:
              一是加強日常設備運行維護,對窯系統設備狀態和參數有目的性組織開展巡檢工作,了解各設備狀態,為故障分析診斷提供可靠參考;
              二是做好故障應急處理預案和措施,確保事故處理有序開展,有的放矢;
              三是加強專業培訓,提高現場設備管理人員專業素質,使其具備及時發現問題、快速提出解決方案和處理問題的能力;

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