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軸承知識

回轉窯機械設備維護的要點

2020-06-30
尚銀明,李芳
(博愛金隅水泥博亚娱乐官网)
  摘 要:窯系統的穩定運行是水泥企業設備維護的重中之重,但很多企業因為缺乏經驗,在日常維護中走了很多彎路,付出了不小的代價。現從6個方面對回轉窯機械設備的維護要點進行闡述,所述均為經過實踐檢驗的成功經驗,以期對延長設備使用壽命和避免一些重大設備事故的發生有所借鑒。
  1 托輪瓦維護
  回轉窯運行中托輪瓦是故障率較高的部位,一旦出現故障會導致降速限產或生產線全部停機,損失巨大。
  維護要點:
  (1)保持良好的潤滑,潤滑油要選用有極壓特性、高黏度的潤滑油。傳統的窯瓦用油是460號工業齒輪油,它在窯況良好的情況下可以滿足需要,但在負荷較大和溫度較高時的潤滑性能就會急劇下降。目前市場上有些潤滑油生產廠家在一些合成油的基礎上添加多種添加劑煉制的大瓦專用油(廠家的叫法),運動黏度100℃時為55~90mm2/s,在防水、抗乳化、耐磨損、耐極壓、抗氧化等方面可大幅改善潤滑油的性能,對抑制軸瓦發熱,避免拉絲現象,修復接觸表面損傷作用明顯。與該種油類似的還有一種大瓦研磨油,運動黏度100℃時為90~120mm2/s,是在高黏度合成油的基礎上加入多種固體潤滑材料、抗磨添加劑復配而成,對托輪瓦有研磨填補、修復拉絲的作用,特別適用于新回轉窯托輪軸瓦和需要修復的軸瓦。
  (2)冬季停產期間,若使用的是高黏度的潤滑油,則要將其臨時換成黏度較低的滑潤油(若使用的是460號潤滑油,則無須更換),待開機后瓦溫升到25℃以上,再將油換回來,否則高黏度的潤滑油在設備啟動時有極大的阻力,足以損壞油勺。另外油池中最好不要使用加熱器,一是不易將油均勻加熱,二是很容易使油碳化,造成潤滑油過早失效。目前國內大多數稀油站均采用熱電阻加熱方法,包括窯瓦油池,加熱管的表面溫度高達400℃以上,任何潤滑油在這種溫度下都會變質碳化,由于初始加熱時油的黏度大,流動性很差,加熱管周圍局部溫度很高,換的新油加熱幾次后就會顏色發黑,而且有一股刺鼻的氣味,油沒有被用壞,卻被燒壞了。另外加熱管上會很快形成一層厚厚的碳化層,起到了隔熱的作用,反而使油箱加熱速度變慢,而碳化層越來越厚,形成惡性循環。
  (3)生產期間要密切注意軸面布油情況,及時調整撒油盤角度和刮油器位置(位置不對易使軸封處漏油)。定期檢查油勺支架的固定螺栓,及時排除松動隱患。
  (4)定期測量瓦襯裙邊厚度和運行溫度,若磨損較快、溫度較高,要及時調整兩組托輪的軸線與窯軸線的夾角,改變托輪受力情況,減輕瓦襯裙邊負荷。很多企業對瓦裙受力過大的危害認識不夠,處理方法是跟蹤觀察,而不愿及時調整托輪,可能是擔心調整托輪后瓦溫出現不可控的變化,但事實上微量調整一般不會對托輪運行造成太大影響,反而是裙邊長期受力過大,不僅會導致整個瓦溫升高并減少瓦的使用壽命,還會導致托輪軸頭斷裂(見圖1)。當然軸頭斷裂也與部件加工質量和設計不良有關,但過大的軸向力卻是一個誘導因素。
  (5)在冬季寒冷的地區(溫度連續2天在-10℃以下)停窯期間一定要將瓦胎循環水放掉,并用高壓氣清吹干凈,因為在這樣的持續低溫下,在停窯的情況下即使循環水不停,也極易造成管道被凍住,甚至凍裂瓦胎。此外將循環水關閉后,一定要將地面以上的管子內的水也一并放干凈,避免上凍。閥門要設在地面300mm以下,可基本保證在華中及以南地區整個冬季閥門不上凍。
  (6)加強隔熱措施,降低瓦蓋和瓦座的溫度,對降低軸瓦溫度有重要作用。在整個瓦座周圍設置隔熱板,最大限度減輕回轉窯的熱輻射,具體方法可參考圖2。很多單位只是在托輪瓦座頂部設隔熱層,但瓦蓋側面在受到窯體輻射后的溫度可達70℃以上。另外在兩瓦座中間位置(窯的正下方)也應加隔熱層,這里的底板在輻射后溫度也達70~80℃,對瓦的降溫不利。我公司在幾年前對所有瓦座做了三面全隔熱后,整體瓦溫降了5~10℃,過去天天出現的高溫報警現象已經很少出現了,另外由于上部實現了全隔離,巡檢人員作業環境得到改善。
  2 輪帶及托輪維護
  輪帶和托輪支撐著幾百噸重的窯體,是整個回轉窯系統的核心部件之一,由于結構很大,一旦出現影響運行的故障,維修將非常困難,且零件加工周期長,費用高,所以平時需加強維護。
  維護要點:
  (1)在安裝精度有保證的情況下,托輪和輪帶若出現輕微的接觸不良或受力變化,往往是熱態窯體溫度不均勻造成的,在不影響整機設備運行情況下,盡量不要調整托輪,若必須調整,也要微調,并在窯況好轉或窯況朝著相反方向發展時,再及時調整過來。對運行時間較長的回轉窯,托輪調整盡量向中心靠攏,以補償磨損造成的中心標高下移。
  (2)輪帶與窯墊板、輪帶與擋塊接觸間要定期加高溫輪帶油,一周兩次即可,對延長輪帶、墊板及擋塊的使用壽命極有好處,若能保證潤滑良好,10年內不需要調整或更換墊板及擋塊。
  輪帶油25℃的針入度在355~520,是由合成油加入多種超細耐高溫固體潤滑材料及不易燃添加劑煉制而成,非常適合回轉窯輪帶與墊板、輪帶與托輪、輪帶與擋圈、擋輪之間的潤滑,最高使用溫度600℃,能形成高強度的高溫保護潤滑膜,可有效防止回轉窯的抖動、扭曲、變形。
  該油可用涂抹和噴注法加注,如圖3所示采用的是氣動加油機,在輪帶上噴油非常方便。我公司統計使用輪帶油后,兩年內檢測的輪帶滑移量和擋塊的磨損量變化量在2mm以內,而在之前,輪帶滑移量每年可增加5mm以上,擋塊磨損量在5~10mm。
  (3)遇到輪帶或托輪表面有裂紋或掉塊現象(材質不均勻或有缺陷,或有異物擠壓,或受力過大導致),要及時修補,不可任其發展,否則會使表面損傷逐漸加大、加深,最終造成不可挽回的損失。裂紋和掉塊的修補技術并不復雜,可自主進行。焊接的要點如下:
  輪帶和托輪的材質一般為ZG35SiMn,選用材質相近的焊條J506、J507或焊絲H08MnSi即可,用手工電弧焊或CO2氣體保護焊均可達到較好的效果。
  焊前用鋼絲刷和清洗劑把表面凹坑清理干凈,對較大的裂紋和翹起的斑塊先用電弧氣刨清理掉,再用角磨機將底部打磨干凈,肉眼觀察是否還有裂紋,若觀察不清,可用裂紋探傷顯影劑觀察。清理完成后,用氧氣-乙炔將預堆焊修補的部位預熱到100℃左右,周邊擴展50mm,然后用300℃烘干保溫的焊條進行施焊。堆焊過程每層都要將焊渣清理干凈,并用電鏟或小錘敲擊,消除應力。在有風天氣或寒冷天氣時要注意防風和保溫。焊后在施焊部位要用石棉布等材料保溫12h,然后打磨表面,用預先制作好的靠模檢測,要求堆焊部位比周邊略低,但不要超過0.5mm。這樣處理過的裂紋和蝕坑,一般不會再出現問題,見圖4。
  3 傳動系統維護
  傳動系統最主要的故障是小齒輪與大齒圈的磨損,另外軸承的損壞,主減速機與輔傳的故障也是造成停機的重要原因。
  維護要點:
  (1)加強潤滑,如大小齒輪、減速機、輔傳撥叉等部位。主減速機若采用稀油站潤滑,要保證油站斷油時減速機內仍能保持一定油位。輔傳撥叉要在撥叉環和棘輪上長期保持潤滑脂,對保持棘輪良好嚙合和撥叉的良好使用非常重要。小齒輪下部的帶油輪要定期檢查,帶油輪見圖5。
  (2)小齒輪要使用硬齒面齒輪,特別是老舊的生產線更換小齒輪時一定要選用硬齒面的,改變過去為保護大齒圈而采取的只是偏硬于大齒圈硬度的軟齒面齒輪的做法。因為軟齒面磨損較快,特別是小齒輪一旦開始磨損,會破壞與大齒圈的嚙合精度,造成齒面膠合,很快會將漸開面齒面磨成內圓弧,造成回轉窯運行振動。若小齒輪的齒形不受破壞,大齒圈一般不會受到損傷。小齒輪的材料選用低合金鋼,齒面淬火硬度在HRC50~55,齒面磨削,大齒圈的硬度在HB270左右即可,小齒輪與大齒圈的硬度差別和材質差別越大,越不易產生膠合現象。齒面的破壞情況見圖6。
  (3)小齒輪與大齒圈嚙合,齒頂間隙按照0.25倍模數調整,改變過去加大齒頂間隙3mm的做法,以前的理論是大齒圈熱膨脹,將會減小齒頂間隙,造成振動,但實際上越是這樣調整,嚙合越不好,窯體振動越大。原因是窯在熱態,支撐輪帶和托輪均受熱膨脹,會將窯上抬,而大齒圈因固定在彈簧板上,相對溫度較低,膨脹量也小,因此齒頂間隙非但不會減小,還會增大。我公司在2013年更換小齒輪時(采用硬齒面齒輪),齒頂間隙按正常嚙合間隙調整,調整后大小齒輪運轉非常平穩,多年的振動問題得到解決,齒面在2018年檢查時仍然光潔平整如初,見圖7。
  (4)主減速機的高速軸在窯頭端(低端)易漏油,很多減速機高速軸密封只有一道或兩道油封,長時間運行磨損后無法補償,特別是軸密封部位磨損后會在軸面上形成溝痕,而運行時又無法更換修復,只能看著漏油而束手無策。所以在檢修時,可考慮將油封更換為反螺旋的膠條密封,利用軸旋轉的力量將油帶回減速機殼體,膠條磨損后或松動后可在線緊固,失效后可快速更換,窯主減速機高速軸螺旋密封結構見圖8。
  4 液壓擋輪維護
  液壓擋輪不易拆卸,操作空間狹小,一旦損壞,若不能及時將窯調整為上行窯,就要在熱態下停窯檢修,很容易造成重大的設備事故,給窯體帶來永久性損傷。
  維護要點:
  (1)采用滑潤脂潤滑的擋輪,宜在頂部加隔熱裝置,防止潤滑脂長時間高溫失效(易使上部軸承潤滑不良)。
  (2)液壓擋輪安裝時,中心位置與窯體中心線要偏向向下受力的一邊,一般錯開3mm即可,防止輪帶將擋輪向上抬起或造成推力軸承受力不良,過早損壞。
  (3)老舊生產線設計的液壓擋輪軸承選型一般偏小,易過早損壞,所以在大修時宜將內部三套軸承,特別是下部的推力軸承和調心軸承加大,提高運行可靠性。
  (4)液壓擋輪的行程信號,若采用機械式開關,要將觸點朝下布置,防止進入灰塵將觸頭卡死,最好更換為無觸點接近開關,安裝時要考慮隔熱措施。
  5 窯筒體維護
  近些年國內水泥企業出現不少回轉窯筒體斷裂、窯口部位筒體變形等嚴重事故,加強筒體的維護也逐漸列入了設備管理的重點工作之中。
  維護要點:
  (1)避免紅窯煅燒,忌用水冷窯,雨天不要停窯,檢修時熱態窯要定期翻轉。有條件的工廠要設保安電源,否則要購置應急發電機。
  (2)加強窯口冷卻系統的管理,保證窯口冷卻效果。對窯口護鐵加強維護,澆注料缺失要及時修補。因為窯口處溫度極高,若保護不好,極易造成筒體變形,很多工廠因此不得不更換窯口筒體。
  (3)窯筒體在輪帶處若出現裂紋,要及時打止裂孔,擇機及時焊補,并要防止此處高溫紅窯。
  (4)若在窯燒成帶部位,特別是使用硅莫磚的地段和擋磚圈后方(靠窯口側)發現裂紋,要及時探傷檢查,若筒體腐蝕嚴重,要下決心更換這部分筒體,并且因為腐蝕區域筒體年均腐蝕量接近1mm,正常區域腐蝕量在0.25mm以下,為保證與筒體15年使用壽命相當,更換的新筒體厚度要比舊筒體厚10mm以上。筒體裂紋及更換筒體見圖9。
  (5)窯內擋磚圈盡量少設,一般在窯口和窯中設兩道即可。擋磚圈要采用和窯體相同或相近材質的材料,以提高焊接性能,過去采用的耐熱不銹鋼做擋磚圈的做法要摒棄,因為耐熱不銹鋼和普通碳素結構鋼熱膨脹系數相差很大,一個開停窯周期便會出現大量開焊,起不到好的效果。另外在擋磚圈的窯口側(低端)可以間隔布置三角加強筋,這樣焊接一次擋磚圈可以使用幾年不用修整。
  (6)監督窯砌筑人員在用打磚機打磚時勿傷及筒體,粗放的施工會造成窯筒體連續幾十米長的傷痕(見圖10)。若傷痕過深,要及時堆焊修復,修復時用等強度低氫焊條即可,焊后打磨平整。
  6 窯頭窯尾密封
  水泥熟料的生產是建立在熱工平衡基礎上的,因此任何額外的冷空氣進入系統都將消耗熱量,增加能耗,窯尾煙室還會產生大量結皮,影響生產。另外,過多的冷空氣進入,還將增加系統尾氣的氧含量,影響廢氣排放達標,因此,做好窯頭窯尾密封也是設備維護的關鍵點。特別是窯尾負壓較大,密封不好,帶入的冷空氣會更多。
  維護要點:
  (1)窯頭密封由水泥干法生產線最初的金屬板摩擦密封和石墨塊密封,基本被魚鱗片式密封取代。魚鱗片式密封的特點是安裝維護簡單,適應窯體擺動能力強,缺點是密封效果不是很好。近年來有很多小公司專門進行窯頭窯尾密封改造,以優化魚鱗片式密封的效果,也有的另辟蹊徑采用全密封的迷宮結構或新型的摩擦密封結構,但少則十幾萬,多則幾十萬的改造費用,讓很多水泥企業不舍得動手改造。其實窯頭改造很簡單,企業自己的力量完全可以實施,無須外包改造。其關鍵是需用兩層布、兩層板。即內層用不銹鋼薄板,第二層用耐火布(在正常工作時密封部位溫度只有100℃左右,甚至更低,但點火期間可能有明火噴出),第三層用硅膠布(耐溫300℃),第四層仍用不銹鋼薄板(或用普通鋼板,只是外觀沒有不銹鋼板好看)保護,最后加鋼絲繩重錘式張緊裝置即可。因耐火布透氣,所以要加硅膠布。另外如果在摩擦面上加高溫輪帶油,使用壽命會大大延長,效果非常好,見圖11。
  (2)窯尾因為負壓較大,因此密封要求更高。改造方式有兩種,一種仍沿用舊的接觸式密封,這種密封在新窯上效果較好,但隨著筒體和密封件的變形,會出現間隙而漏風。改造方法是校平固定密封板推力架板,并且必要時加大推力氣缸的直徑,同時要保證良好的潤滑,密封板材料用普通Q235鋼板,而不可用原設計的鑄鐵板,因為鑄鐵板耐磨性差,而鋼板則可使用十幾年不用換。在保證密封板接觸良好后,在推力架板的軸向密封部位加裝硅膠布纏成的軟連接,這樣徑向和軸向都得到了良好的密封。見圖12。
  另一種改造方式就是和窯頭一樣改為魚鱗片式密封,不過改動稍大一些。
  7 結束語
  以上總結的回轉窯維護的六大方面,仍有很多細節和工藝及電氣方面的內容沒有講到,在提高設備可靠性和減少企業備件儲備上仍需廣大設備維護人員用心摸索,加強管理,但只要掌握了其中的要點,就可以實現窯系統的高運轉率。
來源:《水泥》雜志

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