回轉(zhuǎn)窯幾種典型故障分析及處理

作者：李德祥　苑明華

（南京西普水泥工程集團有限公司）

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引言

某公司2號窯為5000t/d熟料生產(chǎn)線，2014年5月投產(chǎn)，回轉(zhuǎn)窯規(guī)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(xiàn)一次高溫拉瓦故障，為全面掌握回轉(zhuǎn)窯設(shè)備狀態(tài)，7月上旬委托集團內(nèi)專業(yè)檢測團隊開展窯系統(tǒng)在線檢測。本文簡述現(xiàn)場檢測期間發(fā)生的幾個故障處理案例，通過現(xiàn)場分析、研判，及時采取了在線調(diào)整等有效處理措施，消除了設(shè)備故障發(fā)生，保障了回轉(zhuǎn)窯穩(wěn)定運行。

01　大齒圈振動現(xiàn)象分析及處理

1.1 故障一

(1)事情經(jīng)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(chǎn)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(xiàn)異音、主減速機過濾器振松掉落，現(xiàn)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(diào)取中控筒體掃描畫面發(fā)現(xiàn)，二檔附近窯皮長期偏厚，而降速減產(chǎn)加劇工況惡化，窯筒體軸向負(fù)載分配更不均衡，同時現(xiàn)場檢測出大齒圈靠二檔側(cè)筒體總甩動量達(dá)10cm(49.5m位置窯筒體局部變形達(dá)±51mm，偏心值為8.0mm)，現(xiàn)場振動也，初步判斷窯工況變化是導(dǎo)致大齒圈振動加劇的主要原因。

(3)處理措施。通過調(diào)整驅(qū)動側(cè)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(xiàn)場人員做調(diào)窯準(zhǔn)備：托輪底座清理、原始位置劃線、架設(shè)千斤頂和百分表、準(zhǔn)備潤滑油和油石等應(yīng)急物資；4:10與設(shè)備管理技術(shù)人員召開調(diào)整前碰頭會，明確調(diào)整思路和保障措施；4:30開始計劃性分步調(diào)整，累計3-1托輪調(diào)進(jìn)3.4mm、3-2托輪調(diào)進(jìn)3.3mm，理論測算齒頂間隙增加1.3mm，現(xiàn)場振感明顯降低，主減異音消除，調(diào)整過程各檔軸瓦溫度受控，決定停止調(diào)整；通過現(xiàn)場實測，調(diào)整前大齒圈前后軸水平振動數(shù)值值分別為8.0mm/s和5.4mm/s，調(diào)整后前后軸水平振動數(shù)值值均為2.9mm/s。

1.2 故障二

(1)事情經(jīng)過。13日11:00立磨檢修結(jié)束后開始提產(chǎn)提速，提至13:57分窯速3.5r/min、喂料量310t/h后穩(wěn)產(chǎn)運行；19:44分中班人員現(xiàn)場巡檢，小齒輪軸承座水平振動無載端7.4mm/s，有載端5.9mm/s，減速機高速軸振動3.5mm/s，減速機內(nèi)部有輕微異響；22:44夜班人員巡檢發(fā)現(xiàn)大齒圈振動加劇，窯主減速機再次出現(xiàn)異音，實測減速機高速軸水平振動8.3mm/s，垂直振動10.4mm/s。

(2)原因分析。現(xiàn)場首先檢查大小齒輪潤滑情況正常，再通過調(diào)取中控筒掃畫面發(fā)現(xiàn)，二檔附近窯皮出現(xiàn)掉落，窯工況再次發(fā)生變化，會造成窯筒體軸向負(fù)載重新分配，大齒圈位置窯筒體回轉(zhuǎn)中心(偏心值)發(fā)生改變，直接改變了齒頂間隙，導(dǎo)致振動加?。欢谴簖X圈自投產(chǎn)運行已達(dá)6年之久，齒面已出現(xiàn)點蝕磨損并形成臺階，窯筒體工況改變導(dǎo)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(fā)生變化，大小齒在齒寬方向工作接觸面發(fā)生改變，加劇振動狀況。

(3)處理措施。此時現(xiàn)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(diào)整驅(qū)動側(cè)三檔托輪3-1/3-2增加齒頂間隙，進(jìn)一步緩解振動情況。14日凌晨00:01組織現(xiàn)場實施調(diào)整，至00:39分3-1和3-2再次分步調(diào)近3.0mm，齒頂間隙再次增加1.2mm，調(diào)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3.8mm/s，垂直振動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1.4mm/s，垂直振動2.8mm/s，窯主減異響消失，逐步開始提產(chǎn)提速，10:02提速至3.8r/min、喂料量增至350t/h后穩(wěn)產(chǎn)運行。

02　托輪軸瓦高溫現(xiàn)象分析及處理

2.1 故障一

(1)事情經(jīng)過。15日14:16到現(xiàn)場對三檔托輪進(jìn)行微調(diào)，將止推盤接觸側(cè)3-1換向至3-2(因托輪3-1止推盤與襯瓦間歇性接觸，當(dāng)時初步判斷此狀態(tài)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(xiàn)場立即打開觀察窗口對托輪3-1軸瓦情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)軸面已拉傷沾附銅屑，止推盤與襯瓦未接觸，現(xiàn)場立即電話通知中控減速減產(chǎn)，現(xiàn)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(jìn)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?幾日畫面進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)窯皮出現(xiàn)大量掉落，窯況發(fā)生改變，各檔負(fù)載必然發(fā)生變化；同時現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)：三檔托輪與輪帶接觸情況與之前有所變化，3-2側(cè)出現(xiàn)亮縫，3-1側(cè)全接觸，判斷托輪3-1側(cè)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(xiàn)時3-1軸瓦油膜形成不佳，現(xiàn)場當(dāng)時通過調(diào)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(tài)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(xì)觀察中控反饋的軸瓦溫度，發(fā)現(xiàn)自15日凌晨00:30喂料量提至380t/h，瓦溫從9:35分38.5℃持續(xù)緩慢上漲，調(diào)整前14:16瓦溫已達(dá)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(xiàn)拉傷現(xiàn)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(chǎn)，降低軸瓦拉傷程度；現(xiàn)場立刻對拉傷軸面持續(xù)用油石進(jìn)行打磨，同時將循環(huán)水外排，加速油冷；安排人臨時對托輪3-1增加外循環(huán)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(diào)退2.0mm；對拉傷軸面打磨10～15min左右，將高溫和含雜質(zhì)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(zhuǎn)(0.5r/min)狀態(tài)，持續(xù)以上外部冷卻措施繼續(xù)對軸瓦進(jìn)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(chǎn)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(chǎn)至5:00窯速3.5r/min、喂料量350t/h后穩(wěn)產(chǎn)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(jīng)過此次處理后，窯目前一直處于穩(wěn)定運行中；截止目前，該窯已穩(wěn)定持續(xù)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(zhuǎn)窯運轉(zhuǎn)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(yīng)提供輕微向上推力。通過現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)僅2個托輪止推盤與襯瓦在窯口側(cè)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(cè)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(tài)不固定。

(2)處理措施：①首先對各檔軸瓦磨損及潤滑情況進(jìn)行檢查，除托輪3-1軸面存在拉傷外，其余托輪狀態(tài)良好，可以進(jìn)行微調(diào)；②此次于7月9日～14日對2號窯進(jìn)行在線系統(tǒng)檢測，檢測報告中調(diào)整方案已明確調(diào)整方向和思路，此處不做過多解釋，窯中心線調(diào)整過程結(jié)合“托輪歪斜法”對托輪推力進(jìn)行了微調(diào)，實現(xiàn)三個效果：一是將托輪1-1/1-2止推盤與襯瓦接觸狀態(tài)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(cè)托輪2-1和2-3，見圖1。

窯托輪在線調(diào)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(diào)整至水平偏差-1.5mm和垂直偏差+1.5mm允許范圍內(nèi)；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(diào)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(fā)現(xiàn)：該窯進(jìn)料端處筒體的偏心較大，達(dá)到30mm，長期運行影響窯尾密封；窯出料端偏心在正常范圍內(nèi)，為5mm，屬于正常范圍；靠近大齒圈的截面24和25偏心數(shù)值較大，分別為5mm和3mm，大齒圈附近存在較大偏心會導(dǎo)致大小齒間隙不均勻，加劇大小齒磨損，同時會導(dǎo)致三檔產(chǎn)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(nèi)。

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(nèi)(大多數(shù)的回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)商給出的公差范圍：偏心在10mm內(nèi)，圓周上的變形在±15mm內(nèi))，見圖2，3。處理措施：停窯期間應(yīng)檢查以上變形嚴(yán)重區(qū)域筒體(截面5、7～9、13、17～24、29～31位置)厚薄情況，同時結(jié)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(jìn)行切割校正，消除窯尾端甩動。

05　總結(jié)

要提高窯系統(tǒng)設(shè)備運行質(zhì)量，重點關(guān)注以下幾個方面：一是加強日常設(shè)備運行維護(hù)，對窯系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)和參數(shù)有目的性組織開展巡檢工作，了解各設(shè)備狀態(tài)，為故障分析診斷提供可靠參考；二是做好故障應(yīng)急處理預(yù)案和措施，確保事故處理有序開展，有的放矢；三是加強專業(yè)培訓(xùn)，提高現(xiàn)場設(shè)備管理人員專業(yè)素質(zhì)，使其具備及時發(fā)現(xiàn)問題、快速提出解決方案和處理問題的能力；四是定期開展在線檢測，全面掌握熱工設(shè)備實時狀態(tài)，為科學(xué)調(diào)整提供數(shù)據(jù)支撐。