回轉(zhuǎn)窯托輪軸瓦高溫故障原因分析及處理

王偉，劉鋼，胡濤，劉陽，何崢輝

1 引言

目前海螺集團在運行的水泥熟料生產(chǎn)線有近150條，自2018年引進(jìn)窯中心線動態(tài)檢測技術(shù)以來，窯中心線檢測團隊定期對集團所屬各回轉(zhuǎn)窯運行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，并依據(jù)檢測結(jié)果在線調(diào)整回轉(zhuǎn)窯托輪歪斜量，在線維修回轉(zhuǎn)窯托輪和輪帶，使回轉(zhuǎn)窯設(shè)備盡快恢復(fù)到最佳運行狀態(tài)，及時消除了設(shè)備運行隱患，降低了耐火材料及配件的異常消耗，提高了回轉(zhuǎn)窯的運轉(zhuǎn)率。目前，集團內(nèi)連續(xù)運轉(zhuǎn)周期超過365d的回轉(zhuǎn)窯累計超過十余條，刷新了海螺集團回轉(zhuǎn)窯長周期運行記錄。

2 典型回轉(zhuǎn)窯托輪高溫故障處理實例

2.1 案例1：GD海螺1號窯

存在問題：回轉(zhuǎn)窯二檔托輪2-1側(cè)軸瓦溫度長期偏高，最高至50℃，存在運行風(fēng)險。通過對回轉(zhuǎn)窯托輪水平度開展專項檢測發(fā)現(xiàn)，托輪2-1/2-2水平歪斜量為2.5mm，托輪水平和垂直歪斜量均以調(diào)整螺栓間距測算（見圖1、圖2），判斷軸瓦溫度偏高主要為托輪水平歪斜量較大，導(dǎo)致襯瓦與止推盤軸向受力偏大所致。

圖1 托輪水平歪斜量示意

圖2 托輪歪斜量測算示意

處理措施：在對回轉(zhuǎn)窯中心線的調(diào)整過程中，通過采用“托輪歪斜法”對該托輪水平歪斜量進(jìn)行微調(diào)，減小托輪襯瓦軸向受力。調(diào)整前，同一組托輪2-1/2-2軸瓦溫度分別為48.2℃和39.9℃（見圖3）；調(diào)整后，該組托輪兩側(cè)軸瓦溫度分別為36.3℃和42.1℃（見圖4），托輪2-1軸瓦溫度下降11.9℃。

圖3 中控軸瓦溫度監(jiān)測畫面（調(diào)整前）

圖4 中控軸瓦溫度監(jiān)測畫面（調(diào)整后）

2.2 案例2：YY海螺1號窯

存在問題：回轉(zhuǎn)窯二檔同一組托輪2-1和2-2側(cè)軸瓦溫度差異較大，溫差最大近13℃。通過對回轉(zhuǎn)窯托輪垂直歪斜量開展專項檢測可知，托輪2-1/2-2垂直歪斜量為3.5mm，而水平歪斜量僅0.5mm（見圖5、圖6），判斷軸瓦溫度差異較大主要是因為托輪垂直歪斜量較大，導(dǎo)致單個托輪負(fù)載不均衡，致使托輪2-1軸瓦溫度偏高。

圖5 托輪垂直歪斜量

圖6 托輪水平歪斜量

處理措施：利用停窯檢修期間，在托輪2-1側(cè)增加了2.0mm墊板，校正了該托輪的垂直歪斜量（見圖7）。回轉(zhuǎn)窯重新運轉(zhuǎn)后，托輪2-1/2-2軸瓦溫度分別為35.3℃和41.2℃，軸瓦溫差由12.4℃降至5.9℃（見表1）。

圖7 托輪底座增加墊板

表1 托輪垂直歪斜量校正前后中控監(jiān)測軸瓦溫度對比

2.3 案例3：JD海螺1號窯

存在問題：設(shè)備巡檢人員對窯設(shè)備進(jìn)行點檢時發(fā)現(xiàn)，二檔托輪2-2潤滑油油位偏低，故對該托輪油位進(jìn)行補充。加油4min后，中控顯示油溫迅速上升，窯電流隨之波動（見圖8），立即通知現(xiàn)場工作人員檢查，發(fā)現(xiàn)托輪軸面中部存在兩處拉傷，判斷潤滑油加注過程中有異物混入，致使軸瓦拉傷。

圖8 中控窯電流波動曲線

處理措施：（1）中控立即降速減產(chǎn)，降低軸瓦拉傷程度；（2）現(xiàn)場立刻用油石打磨拉傷軸面，同時將循環(huán)水外排，加速降低油溫；（3）開啟托輪2-2潤滑油外循環(huán)裝置，加強冷卻；（4）將托輪2-1/2-2同步快速向外調(diào)退，減小托輪徑向受力，2-1和2-2累計調(diào)退5.0mm（降溫處理結(jié)束后，托輪復(fù)位）；（5）打磨拉傷軸面10~15min，將高溫和含雜質(zhì)潤滑油置換至油質(zhì)良好。采取以上措施后，托輪軸瓦溫度突然升高的故障消除，24h后回轉(zhuǎn)窯恢復(fù)正常運轉(zhuǎn)。

2.4 案例4：JH海螺1號窯

存在問題：回轉(zhuǎn)窯三檔托輪3-2軸瓦高溫，造成翻瓦停窯，檢修期間對該托輪軸瓦進(jìn)行更換，托輪3-1/3-2襯瓦與止推盤位置間隙側(cè)預(yù)留3mm，托輪底座地腳螺栓復(fù)緊后，未對此間隙進(jìn)行復(fù)測。待回轉(zhuǎn)窯重新運轉(zhuǎn)后發(fā)現(xiàn)，托輪3-1/3-2襯瓦與止推盤間隙不足，兩側(cè)襯瓦與止推盤間均形成油膜（見圖9、圖10），窯工況稍微改變，托輪輪軸輕微竄動，止推盤接觸側(cè)軸瓦溫度迅速波動上升（見圖11），此隱患產(chǎn)生的原因主要是檢修過程把控不嚴(yán)，屬安裝質(zhì)量問題。

圖9 托輪3-1側(cè)襯瓦與止推盤位置關(guān)系

圖10 托輪3-2側(cè)襯瓦與止推盤位置關(guān)系

圖11 托輪3-1/3-2潤滑油溫度及軸瓦溫度曲線

處理措施：（1）托輪3-1/3-2增加潤滑油板式冷卻裝置，加速潤滑油冷卻，防止出現(xiàn)高溫；（2）現(xiàn)場安排人員24h定時檢查托輪3-1/3-2襯瓦與止推盤接觸狀態(tài)，測量托輪軸瓦溫度并做記錄，同時做好應(yīng)急準(zhǔn)備；（3）中控操作員重點關(guān)注該托輪潤滑油溫度及軸瓦溫度變化情況，若發(fā)現(xiàn)潤滑油溫度、軸瓦溫度曲線呈上升趨勢，立即通知現(xiàn)場人員檢查并采取相關(guān)措施，如在托輪與輪帶表面涂抹潤滑油，減小推力盤受力，增大板式冷卻裝置水壓，加強冷卻，必要時可適當(dāng)降速減產(chǎn)。采取以上措施后，回轉(zhuǎn)窯連續(xù)運行時間>150d。在停窯期間重新調(diào)整了該托輪底座，將托輪3-1/3-2襯瓦與止推盤間隙恢復(fù)至合理范圍，運行安全隱患消除。

2.5 案例5：TR海螺1號窯

存在問題：對窯中心線開展檢測后，歷時2d調(diào)整了窯托輪位置（窯中心線在二檔位置水平偏差為0.0mm，垂直偏差為+6.0mm），調(diào)整后，窯運行各項指標(biāo)參數(shù)平穩(wěn)，但在第三天發(fā)現(xiàn)，微調(diào)液壓擋輪壓力后，各檔托輪潤滑油溫度和軸瓦溫度從上午開始呈緩慢上升趨勢，較前一天上升幅度大。

處理措施：對比前一天天氣溫度無明顯變化，排除環(huán)境因素；對比窯筒體溫度掃描儀畫面，窯筒體各檔溫度與前一天相比，無明顯差異，排除熱輻射影響；檢查循環(huán)水水壓和溫度，各檔托輪循環(huán)水壓在0.3~0.4MPa，而進(jìn)水溫度偏高，判斷可能是循環(huán)管網(wǎng)進(jìn)水存在問題。立即安排人員對循環(huán)水源頭進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)溫升前一天夜班，有人關(guān)停了循環(huán)水冷卻塔冷卻風(fēng)扇，重新開啟冷卻風(fēng)扇后，各檔托輪潤滑油、軸瓦溫度均有明顯下降。

2.6 案例6：HF海螺2號窯

存在問題：2號窯在二檔位置窯中心線水平偏差-3.5mm，垂直偏差+12.5mm，現(xiàn)場制定的窯中心線調(diào)整方案如圖12所示。根據(jù)調(diào)整方案在實施窯二檔托輪調(diào)整過程中，當(dāng)二檔托輪2-3累計調(diào)退4.50mm、托輪2-4調(diào)退4.60mm、托 輪2-1調(diào)退6.05mm、托輪2-2調(diào)退6.70mm時，托輪2-2側(cè)油溫突然快速上升，幾分鐘內(nèi)即上升了11℃，圖13為托輪2-2油溫變化曲線，其他托輪油溫變化均正常。

圖12 窯中心線調(diào)整方案

圖13 托輪2-2油溫變化曲線

處理措施：中控室立即減產(chǎn)降速（窯速降低0.5r/min，產(chǎn)量降低50t/h），現(xiàn)場打開外置潤滑油冷卻循環(huán)裝置。首先，排查是否因托輪2-1/2-2調(diào)整量不同步造成托輪軸向受力狀態(tài)改變、止推盤摩擦發(fā)熱，經(jīng)檢查，托輪2-2側(cè)止推盤與襯瓦未接觸；其次，對托輪軸軸面溫度進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)靠近軸頸位置溫度最高，而油溫測點在其正下方，托輪油溫的升高是在托輪調(diào)整過程中發(fā)生的，經(jīng)查找托輪調(diào)整過程中發(fā)生的異常變化發(fā)現(xiàn)，托輪瓦座發(fā)生了歪斜（見圖14），導(dǎo)致襯瓦端面位置與托輪軸頸摩擦發(fā)熱。造成此次托輪溫升的原因主要有以下兩點：一是托輪瓦座軸頸內(nèi)側(cè)沒有安裝限位塊；二是調(diào)整過程中，保壓用的千斤頂放置在調(diào)整螺栓內(nèi)側(cè)，造成托輪瓦座徑向受力不均勻，導(dǎo)致托輪瓦座發(fā)生歪斜。隨即在調(diào)整螺栓外側(cè)增加一臺千斤頂，原千斤頂保持不動，利用新增千斤頂施壓將歪斜的托輪座逐步校正復(fù)原（見圖15），托輪2-2油溫停止上升，并逐漸下降至正常。同時，在托輪座內(nèi)側(cè)焊接安裝限位塊，按照原定計劃，完成窯托輪的全部調(diào)整工作，調(diào)整過程中各檔托輪溫度均受控。

圖14 托輪座軸向外側(cè)出現(xiàn)位移歪斜

圖15 托輪座歪斜校正復(fù)原

3 托輪軸瓦高溫故障產(chǎn)生原因分析

3.1 安裝質(zhì)量問題

回轉(zhuǎn)窯托輪安裝質(zhì)量主要包括軸瓦刮研和安裝精度控制，根據(jù)JCJ 03-1990《水泥機械設(shè)備安裝工程施工及驗收規(guī)范》的規(guī)定及現(xiàn)場實踐經(jīng)驗，5 000t/d窯型（止推盤靠近軸頸側(cè)，見圖16），托輪軸瓦面刮研分為圖17中所示的七個區(qū)域，具體要求如下：（1）對軸瓦與軸頸、軸瓦背與球面瓦及球面瓦與軸承底座等接觸面的瓦面進(jìn)行刮研，用涂色方法進(jìn)行檢查是否符合要求。軸瓦與軸頸的接觸角度以30°為宜，接觸點不少于1~2點/cm2；軸瓦與軸頸的瓦口側(cè)間隙B，數(shù)值為1‰D~1.5‰D（D為軸的直徑），劃分的每區(qū)間側(cè)間隙b=瓦口側(cè)間隙×（側(cè)間隙總弧長-塞入深度）×側(cè)間隙總弧長，其中，側(cè)間隙總弧長≈πD/4×（90°-15°-2°）/90°，接觸帶和過渡帶除外；軸瓦背與球面瓦接觸點≮3點/（2.5×2.5）cm2；球面瓦和軸承底座接觸點≮1~2點/（2.5×2.5）cm2；軸瓦刮研與止推盤接觸端面≮1點/cm2。（2）襯瓦與止推盤間隙留在上端，并控制間隙在合理范圍內(nèi)，一般3~5mm為宜。（3）更換新托輪時，應(yīng)標(biāo)記好原始托輪位置，冷態(tài)下測量好新舊托輪尺寸，根據(jù)測量數(shù)據(jù)對托輪座進(jìn)行必要的調(diào)整。

圖16 5 000t/d窯托輪結(jié)構(gòu)

圖17 5 000t/d回轉(zhuǎn)窯托輪軸瓦刮研區(qū)域劃分（俯視圖和剖面圖）

3.2 循環(huán)水系統(tǒng)問題

循環(huán)水影響托輪軸瓦溫度因素較多，如案例5中，進(jìn)水冷卻風(fēng)扇未啟動即為因素之一，還可能存在循環(huán)水壓大小、管道或瓦座冷卻腔內(nèi)是否有雜物堵塞等其他影響因素。GD海螺每班都安排工作人員清理循環(huán)水中螺螄和淤泥等雜物，針對此種情況，可定期用高壓水沖洗管道或檢修期間對循環(huán)管網(wǎng)進(jìn)行酸洗。

3.3 潤滑問題

托輪軸瓦潤滑不良造成托輪溫度高是一種常見的現(xiàn)象，如潤滑油質(zhì)乳化、變質(zhì)、混入雜物、油勺安裝不正確、油勺帶油量少、潤滑油油位偏低等，均會影響軸瓦油膜的形成，造成潤滑不良。這需要巡檢人員定期檢查潤滑系統(tǒng)，適時添加或更換潤滑油，以確保托輪軸瓦潤滑良好。

3.4 熱輻射問題

輻射源和輻射傳導(dǎo)途徑導(dǎo)致的熱輻射問題主要體現(xiàn)在：（1）輪帶處窯筒體溫度過高，導(dǎo)致輪帶和托輪整體溫度偏高；（2）托輪座隔熱裝置缺失、隔熱材料隔熱效果不佳或輪帶冷卻風(fēng)機管口朝向不對等均會引起托輪熱輻射量增加，從而出現(xiàn)托輪軸瓦溫度和油溫整體偏高現(xiàn)象。因此，可從調(diào)整工藝操作，控制窯筒體溫度和增設(shè)有效隔熱裝置等方面入手，降低熱輻射對托輪軸瓦溫度的影響。

3.5 窯工藝操作問題

若窯工藝操作不當(dāng)，易造成窯皮大面積掉落或垮塌，從而導(dǎo)致各檔托輪負(fù)載軸向分配不均衡，容易造成某檔托輪單邊受力不均，從而引起軸瓦溫度上升。此時應(yīng)及時降低窯速并逐步調(diào)整工藝操作，控制煤、風(fēng)、料比例，使窯皮重新鋪掛均勻。必要時，根據(jù)托輪受力狀態(tài)，在線調(diào)整回轉(zhuǎn)窯中心線，優(yōu)先緩解現(xiàn)場軸瓦溫度上升狀況，待窯工況恢復(fù)正常，再逐步調(diào)整復(fù)原回轉(zhuǎn)窯直線度。

3.6 開停窯期間設(shè)備管理不到位問題

一是長期停窯可能出現(xiàn)窯筒體彎曲變形，引起輪帶和托輪接觸不良，嚴(yán)重時會出現(xiàn)輪帶和托輪“脫空”現(xiàn)象，從而導(dǎo)致單個托輪受力不均勻，開窯時出現(xiàn)局部托輪軸瓦發(fā)熱的情況。二是重新開窯時回轉(zhuǎn)窯提速較快，潤滑不良，油膜難形成，造成軸瓦干摩擦發(fā)熱。一般在開窯慢運轉(zhuǎn)過程中，要求人工淋油或開啟潤滑油外循環(huán)裝置，促進(jìn)油膜的形成，確保窯在低速運轉(zhuǎn)下潤滑良好。

3.7 窯中心線出現(xiàn)偏差問題

由于回轉(zhuǎn)窯長期處于高溫、高負(fù)荷、高粉塵量的工作環(huán)境下運行，回轉(zhuǎn)窯托輪和輪帶不均勻磨損、各檔支承基礎(chǔ)不均勻沉降等因素均會導(dǎo)致窯中心線出現(xiàn)偏差。研究表明，對于?4.35m×67m窯型，窯中心線在二檔位置升高10mm，二檔負(fù)載增加14%，一、三檔負(fù)載相應(yīng)減少12%。窯中心線出現(xiàn)偏差會導(dǎo)致某檔負(fù)載增加，造成托輪徑向受力過大，致使托輪軸瓦出現(xiàn)高溫情況。因此，應(yīng)定期在線檢測回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)，?4.35m×67m回轉(zhuǎn)窯各檔負(fù)載分配情況見圖18。

圖18 ?4.35m×67m回轉(zhuǎn)窯各檔負(fù)載分配情況

3.8 人為因素問題

現(xiàn)場設(shè)備管理人員缺少相關(guān)理論知識，回轉(zhuǎn)窯中心線調(diào)整思路和方向不清晰，憑借個人經(jīng)驗誤調(diào)，導(dǎo)致托輪拉瓦事故的情況比較常見，尤其是在緊急處理托輪軸向受力過大引起托輪軸瓦溫度上升的過程中，不能正確判斷緩解襯瓦與推力盤接觸受力的托輪調(diào)整方向；在調(diào)整過程中，也會出現(xiàn)因突發(fā)狀態(tài)導(dǎo)致托輪兩端中的一端調(diào)整幅度過大引起托輪發(fā)熱，此時應(yīng)迅速對托輪進(jìn)行復(fù)位調(diào)整。因此，窯托輪調(diào)整過程中需經(jīng)常性復(fù)核調(diào)整螺栓進(jìn)退量、百分表讀數(shù)和原始標(biāo)記位置三個參數(shù)，確保托輪調(diào)整幅度受控。在調(diào)整窯托輪時，工作人員不僅要具備系統(tǒng)的專業(yè)知識，而且要對現(xiàn)場情況全面掌控，提高自身綜合素質(zhì)，細(xì)心處理好每一個細(xì)節(jié)，預(yù)判可能出現(xiàn)的問題，確保窯托輪調(diào)整全面受控。

4 托輪高溫突發(fā)事故處理基本原則

托輪高溫是回轉(zhuǎn)窯運行過程中的常見問題，應(yīng)提前制定應(yīng)急處理預(yù)案，窯托輪出現(xiàn)高溫時的處理原則如下：

（1）當(dāng)中控室操作員發(fā)現(xiàn)托輪軸瓦溫度快速上升時，應(yīng)第一時間減產(chǎn)降速，防止事態(tài)進(jìn)一步惡化。

（2）立即通知現(xiàn)場設(shè)備管理人員打開托輪檢查窗口，手持測溫槍檢查發(fā)熱托輪，確認(rèn)中控室操作數(shù)據(jù)是否與現(xiàn)場情況一致，排查是否存在溫度傳輸線路故障或測溫元件接線松動等情況。

（3）進(jìn)行系統(tǒng)性排查，查明現(xiàn)場托輪軸瓦高溫的發(fā)熱源，并及時采取相應(yīng)措施。若發(fā)現(xiàn)襯瓦與止推盤接觸油膜狀態(tài)不良引起發(fā)熱，立即組織對窯托輪水平歪斜量進(jìn)行調(diào)整，減小托輪軸向受力，緊急時，可先對襯瓦與止推盤接觸表面、發(fā)熱托輪與輪帶表面淋油，降低托輪軸瓦發(fā)熱溫度；若發(fā)現(xiàn)托輪襯瓦拉傷、軸面粘附銅屑，應(yīng)要求中控室操作人員將窯速降至0.5~1.0r/min，并用油石對軸面進(jìn)行在線打磨，打磨至軸面無明顯高點（可通過現(xiàn)場手持熱成像測溫槍，實測軸面溫度是否存在高溫點判斷，軸溫應(yīng)控制在50℃左右），打磨的同時對潤滑油進(jìn)行檢查，必要時進(jìn)行更換，有條件時可輔助外循環(huán)油冷裝置強化油冷效果。

5 結(jié)語

由上述幾起典型回轉(zhuǎn)窯托輪高溫故障處理案例及托輪軸瓦高溫原因分析可知，引起回轉(zhuǎn)窯托輪高溫情況出現(xiàn)的因素有很多，預(yù)防和處理回轉(zhuǎn)窯托輪高溫問題，應(yīng)重點從以下幾個方面考慮：一是加強專業(yè)理論知識學(xué)習(xí)，針對引起托輪軸瓦高溫情況出現(xiàn)的原因，提出相應(yīng)解決措施，為緊急處理現(xiàn)場故障提供理論依據(jù)；二是加強專業(yè)技能培訓(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；三是做好定期巡檢工作，安排專人檢測并記錄窯運行參數(shù)，如各檔托輪溫度、窯筒體及輪帶溫度、各檔輪帶滑移量、液壓擋輪壓力和大齒圈振動數(shù)值等，掌握各項運行數(shù)據(jù)變化情況，作為對比分析和處理的數(shù)據(jù)依據(jù)；四是制定托輪高溫故障應(yīng)急處理方案，確保故障處理按照預(yù)案展開；五是定期開展窯系統(tǒng)在線檢測，全面掌握熱工設(shè)備實時運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，為回轉(zhuǎn)窯安全高效運行提供專業(yè)技術(shù)保障。