关于新型干法回转窑运行管理中共性问题的再讨论

1 托轮轴瓦发热是共性问题中的热点
　　 1.1 引起托轮轴瓦发热的原因分析
　　 引起托轮轴瓦发热的原因有很多方面，若以设备管理工程技术学科门类的设备现代综合管理理念来分析，则将贯穿于回转窑设备的规划、设计、制造、验收、安装、使用、维修、维护等全过程的管理之中。即：规划的可行性；设计的合理性、先进性和可靠性；制造过程中符合工序质量要求求和行业产品质量等级标准的程度；设备交付过程中的质量严格验收把关程度；安装过程中的每道工序是否都满足行业施工及验收规范的要求；生产过程中的工艺操作和热工参数是否一贯均衡稳定；以及维护维修的方式方法和管理水平是否满足正常生产及设备管理规范的要求等诸多方面，都可能是引起托轮轴瓦发热现象产生的原因。后两个方面原因所引起的托轮轴瓦发热，通常也称为一般情况下的托轮轴瓦发热现象，是引发当前新型干法回转窑托轮轴瓦发热现象最为频繁，最受关注，表现最为突出的共性问题。

　　一般情况下的托轮轴瓦发热是指回转窑的设计、制造、安装质量都满足要求，但生产过程中的设备管理和维护工作处在一般水平，即表现为运行中的窑两线虽未作动态检测，但与正常值偏差不大；托轮轴瓦润滑及油膜形成状况、轴承座内止推盘间隙及接触状况、液压挡轮的运行速度等等也都在基本正常范围，此时的设备运行管理状况一般能满足生产的需要，若借用现代医学名词来评价，即属于一种“亚健康”状态，这种态度不仅代表了大多数企业回转窑设备目前的状况，而且占全国新型干法回转窑总数量的70%以上。处在这种设备状态下的生产运行，当工艺操作出现异常情况时易引起轴瓦发热，如：配料成分波动、喷煤管位置不当、预热器局部堵塞和来料不匀等原因导致窑皮的厚薄不均，窑筒体在径向或轴向温差过大、筒体局部发生变形而使托轮受力不均等。若仅仅是上述后者单方面因素引起的轴瓦发热，若事先做好了防范，其处理方法和过程相对简单一些，然而不少的情况是发生在几个方面因素叠加交织在一起，为作出准确的分析判断增加了难度，需要管理人员具有一定技术水平和综合分析能力，遇到问题能冷静分析，找出原因，少凭感觉行事。这是做好对托轮轴瓦发热防范工作的重点，也是前提。

　　长期以来，工艺操作者往往有只注重熟料产量和质量的习惯，而不太重视对窑皮的保护和防范，保持它的均匀性和牢固程度。并认为掉窑皮是不可避免的事，只要熟料质量不受影响而无关紧要。有时则恰恰相反，由于不关注对窑皮的保护，会使窑皮在轴向或径向，或二者并存的窑皮不均匀现象时有发生。窑皮的厚薄不均匀，会使得窑筒体延轴向和径向发生不均匀的膨胀和收缩，从而破坏了窑中心线的直线度。尤其在窑头和中间两档轮带的筒体上出现这种状况更应值得关注和警惕，因为它将会直接导致托轮受力状态的变化，引起轴瓦发热。

　　由于配料成分的波动、预热器局部堵塞、来料不均、喷煤管位置不当等原因会很容易使窑皮出现不均匀的状况，这一观点大多数有经验的技术管理人都会认同。当出现这种情况若不及时调整和采取措施，随着时间的延续托轮轴与瓦之间的受力不均会导致油隙变小，油膜破坏，轴瓦开始发热，轴和瓦处在无油的干摩擦状态中很快就回伤轴拉瓦，甚至发生一系列更严重事故。如ZJMY水泥厂的1条2500t/d新型干法回转窑曾发生过类似情况，并伴随着某种特定条件导致了一系列严重事故。事发前，窑头轮带处筒体窑皮长达近1周时间的严重脱落，一个工作日内挂上数次又脱落数次，筒体径向180°的两处表面温差达200℃，用手持式激光测温仪和筒体扫描仪的检测结果一致，4个轴承座承受的载荷方式由均衡转为交变，筒体每旋转一周轮带与托轮表面呈现大面积的非接触状态。此时，窑的状态正处于在危机之中，又由于窑皮长时间的大量脱落，使得箆冷机前端堆积了已快接触到窑口处大量灼红的熟料，导致了“堆雪人”即红河现象的事故发生。为了清除堆积在箆冷机上的熟料，操作再次失误，将运转的窑停下，打开箆冷机前端的入孔门，采取人工清除堆积的熟料。此时，灼红的熟料所产生的高温气体被窑尾排风机直接拉倒窑头段的筒体表面，与堆积杂筒体下面的高温熟料汇集一起使筒体下表面温度继续升高。由于已承受着重力负荷和热负荷状态下静止的筒体，与长期窑皮脱落处在高温状态的集中作用下，使筒体港督下降，筒体在窑头托轮和轮带组成的支撑点处向下折弯。事后测量窑口处筒体径向跳动量为 6cm～7cm之多。接踵而来的是：筒体的定向弯曲所产生的轴向和径向作用力使托轮表面出现数条规则的压痕；4个托轮座也出现不同程度无规则的振动，振动的剧烈程度随窑皮厚薄的变化而变化；托轮轴表面也出现由于受力不均，所导致的轴瓦之间局部油膜被破坏后产生的压痕；支撑着4个托轮轴的整个混凝土设备基础，随着窑体的转动也出现周期性规则的振动海外晃动；轴瓦继而发热，并伴随着严重的拉伤，侥幸的是维护人员抢救及时方法得当尚未造成严重后果。随着生产的继续，以上现象并未减轻或消失，其原因为窑头段的筒体是处在一种悬臂梁式的支撑状态，不可能靠转调整回复。筒体过渡发弯曲已是一种不可逆转的塑性变形。由此发展下去，各托轮轴瓦之间都将受到额外的偏心力，即轴向和径向分力的作用下长期不均匀接触，油膜被破坏，轴瓦受到不规则的非正常磨损以致更严重的事故将会再度发生。这一事例表明不关注窑皮保护和工艺操作不当给窑的正常运转所带来的危害，是不可忽视的重要因素。

　　1.2 托轮轴瓦发热的处理方法
　　 在回转窑运行管理和维护中对偶然出现的轴瓦发热现象如何正确处理，它不仅关系到如何缓解当前设备存在的问题，还关系到以后设备长期安全运行问题，故处理方法正确如否至关重要。当发现托轮轴瓦有发热的趋势或已经发展到比较严重的程度时，作为设备管理人员应该保持头脑冷静，在仔细分析原因的同时，应迅速采取往轴承座内轴瓦浇淋同类型，黏度高温度低的润滑油。这种方式不仅可以迅速降温，还可以使被破坏的油膜再度恢复，是一种在理论和实践上都已确认并行之有效的方法。

　　往轴瓦上注水来处理轴瓦发热的方法起源于六、七十年代湿法窑和半干法窑上，当时的技术水平相对落后，瓦口接触角都为60°—70°左右，有的甚至到90°。由于接触角过大，轴瓦一旦发热，极易发生瓦将轴抱紧抱死，发生伤轴并与瓦融为一体的严重事故。为了在轴瓦发热时首先保护轴，不得已采取弃瓦保轴的办法。当发现轴瓦发热的情况时，常常先将窑停下来，随后往轴和瓦上注水使瓦口张开，但事后瓦一般都还得进行重新研刮或更换，处理一次轴瓦发热事故一般都得24小时以上，有的需48小时甚至更长。因注水后轴瓦之间原本仅存少量的油膜已遭到破坏，在无油膜的状态下运行仅可降温，避免瓦不抱轴的现象出现，但不能减小轴与瓦之间的磨擦，若不换瓦将给以后的再度发热留下隐患。

　　以上情况在六、七十年代已屡见不鲜习以为常，后随着国内外先进技术的交流发展和进步，逐步认识到这种方法的弊端而被否定，已不再被推崇使用。在90年代以来的新型干法窑上，轴瓦瓦口接触角的大小随着技术的进步已发生改变，有原来60°—70°的接触角发展为30°，现在大型回转窑的托轮轴瓦上已开始使用大瓦口的免刮瓦，油膜的生成状况得到明显的改善和提高，轴瓦发热后的瓦抱轴现象已大为减少，在轴瓦发热时往里注水的方法已逐渐消失。但现在仍有少数企业及个别安装公司在生产调试期间遇到轴瓦发热时仍有向轴承座内注水饿习惯，对于当前新型干法窑来说这类方法是有害的。

　　 使用含有石墨或二硫化钼等固体外加剂的润滑油可能会暂时缓解发热状况，但也会留下祸根，因为外加剂的固体残留物和油蜡混合后，会在轴瓦接合部入口缝隙边缘形成一道稠状不规则的堤坝，挡住润滑油正常通过，影响油膜生成的均匀性，也给轴瓦以后再度发热留下了隐患。80年代石化行业的某润滑研究机构，在中小水泥和化工企业的磨机轴瓦上推广使用二硫化钼润滑脂，不到两年时间其弊端逐步显现出来，其主要原因是油膜形成的均匀性不如润滑油好，对轴瓦的长期安全运行不利而被停止推广使用。

　　本文前面提到的一些观念更新后企业在处理轴瓦发热时，由于一直坚持使用浇淋同类型高黏度的低温润滑油，不仅在轴瓦严重发热后轴与瓦均没有受到损坏，多少年来未顶过一次窑，换过一块瓦，且至今仍运转良好。他们在轴瓦发热的处理过程中生产继续进行，其处理方法是：当发现轴瓦温度上升时，将平时库存预留的同类型高黏度低温润滑油迅速浇淋在轴瓦上，此时的轴与瓦温度可能已经达到 80℃以上，时间经验证明应保持冷静、不必慌乱，坚持不懈地往里浇注冷油，同时将热油放出，此时轴承座内润滑油的温度会经历3个时间段，即：高温持续阶段——温度下降阶段——正常温度稳定阶段。整个处理时间一般为8小时左右，最短4～6h,最长12～14h，各阶段所需时间的比例一般各占1/3。在ZJMW水泥厂的2500t/d新建生产线试投产期间就曾进行了成功是尝试，调试期间的生产设备管理维护工作由安装公司负责，连续3次点火投料3次失败，每次投料2h后便先后出现及格托轮的轴瓦温度升高，由于每次都采用向轴瓦注水冷却和跳动托轮的方法，不但没有使试生产进行下去，反而导致5个轴瓦报废。在更换新瓦和托轮复位（恢复两线平行）后再次点火，投料2小时左右，也相继出现3个托轮轴瓦温度升高，由于采用了事先准备了冷的高粘度中负荷极压齿轮油向发热的轴瓦上淋注，试生产调试没有中断，4～8h后轴瓦温度便恢复正常，使得试生产调试成功。

　　确认浇淋低温由处理轴瓦发热为最好的方法是在80年代后期，国外水泥业的同行们曾由此发明体外油循环冷却方法来处理轴瓦发热现象已见成效。国内近来在行业内的科研机构研制出一种空气能量分离装置的快速油循环冷却系统，通过能量分离生成0～5℃的低温气体替代水作为冷却介质，使热油在短时间内能快速得到冷却，经过一些企业试用后效果反应较好，不仅降低了低温润滑油的储备和消耗，同时还减轻了繁重的人工劳动。

　　1.3 对托轮调整作用的重新思考
　　 在没有找出引起托轮轴瓦发热的原因之前，不要轻易调动托轮位置，经过观察若确因工艺上原因是筒体局部温度偏高而产生了变形，致使托轮受力状况发生变化而引起的轴瓦发热，在工艺上应尽快调整操作方案，让托轮受力状况恢复正常，会使处理轴瓦发热的时间大大缩短。

　　七、八十年代，有一种习惯的作法是在轴瓦发热时，事先就考虑调动托轮位置，以改变或减轻托轮的受力状态，待轴瓦温度降下来后再回复到原来的位置。其实不然，一般托轮在经过几次调动后再调回原位是不太可能的，即使通过调动托轮温度会暂时下降，当窑工艺恢复正常窑筒体的变形消失后，有可能是导致下一轮轴瓦发热现象开始，长此以往会增大窑两线不平行程度，给今后的正常维护和管理增加难度。尤其是现在新型干法窑也采用调整托轮的方法来处理轴瓦发热现象，使发热轴瓦的托轮在某一时间段受力状况有可能会得到缓解，但调整后的托轮在它适应了新的位置后，在短时间内不可能使其恢复原状态，随着托轮调整次数的增多，即使做了详细的调整笔录也难以使其在调回到原位，因原位是窑中心线呈直线的位置（一般新窑安装后的试运行阶段，其中心线已经调为直线）。每次调进或调退时丝杆旋动的角位移与轴承座位置量不一定相符，在调进十因托轮需克服窑的重载和相应的摩擦阻力，使得轴承座部件会储存部分能量而暂缓释放，随着窑体的旋转运动可能会逐渐释放，也有可能继续储存延缓释放或不释放，在释放中会使轴承座悄然发生位移，其位移量难以估量，这就是托轮轴退后很难调进回复位置的原因。

　　托轮在经过数次调整后，窑中心线的直线度必然会引起变化，如此反复，托轮受力的均匀性状态也必然会受到破坏。托轮轴瓦径面和端面的发热现象增多亦成必然。如SDML水泥厂的1条5000t/d新型干法回转窑就曾有过类似情况。事发之前由于窑皮不均匀，导致筒体径向伸缩不均，尤其在中间挡轮带的简体经常处于径向窑皮不均、温度过大的现象，轴瓦发热现象时有发生。由于每次轴瓦发热时，多采用调整托轮的方法来处理，随着时间的延长，问题不但没有得到缓解反而日趋严重，托轮调整后的最终位置是否窑中心线原有的直线状态已无法断定，且伴有窑体自行上窜等不良现象。凭经验观察窑体自行上窜是在经过频繁调整托轮后，窑两线可能已形成一定的夹角，施加给托轮轴向的推力所致。通过窑上窜的速度可判断出推力的大小，这种判断放大如湿法窑的上、下行移动的机理是完全一致的。由于新型干法窑的总负荷大于湿法窑，故靠托轮轴瓦和止推盘来承受这种推力是恩危险的，它很容易增加推止盘的磨损上轴发热。后经过认真分析，对该厂窑中心线进行了重新检测，发现中档轮带处筒体的中心线与原中心线水平偏差为5.5～5.8mm，垂直方向绝对偏差为7.9mm，证实了窑中心线已处于不均直状态。后经过对各个托轮进行复位性调整，使中心线回归到理想的直线状态后，上窜现象自然消失，轴瓦发热现象明显减少，窑主机电流也有所下降，其它不正常的现象也都有所好转。以上情况的产生除了中间档筒体温度过高而引起的窑中心线升高外，还有另一个原因上窑皮不均引起的轴瓦发热过多而调整托轮过渡产生的失控状态所致。

　　在轮带和托轮之间采用压铅丝的方法在刚安装的新窑上使用，可以作为辨别托轮受力状态的参考依据。经过长期生产运行后的窑，若采用压铅丝的方法来确定托轮收录状态和方位的变化在湿法和半干法窑上也能见效，但在新型干法回转窑上采用这种方法可能会产生误导。其原因是轮带与筒体垫板之间的间隙预留较湿法和干法窑要大，且窑转速快，相对磨损要大，由此产生的间隙使它们产生滑移量也大；同时筒体表面180°径向温差、轮带与筒体之间相互磨损的不均匀程度，将上筒体每旋转一周托轮的收录状态发生变化，这种变化有时是有序的，大大部分却是无序的。若以次作为调动托轮位置的依据将会使托轮轴线偏离窑中心线保持平静状态越来越远，窑况会变的越来越糟。

　　2 其他几个方面共性问题的认识
　　 窑筒体180°径向表面温差过大，尤其超过 100℃以上应上关注的重点，单方向的轴向温差过大稍次之；若轴向和径向表面温差都同时偏大则应引起重视，这种情况若发生在窑头或中间档轮带附近的筒体上，二者叠加起来的危害性将成倍增加，托轮轴瓦发热的可能性也会随之增大。中间档与窑尾档轮带之间的筒体表面温度应控制在 250℃～285℃左右，温度过高筒体刚度下降，挠度增加，易造成大小齿合不均，出现啃齿现象；或窑筒体发生周期性震荡，直接影响到轴瓦的寿命和安全。根据计算： 4m直径的窑在 3m长筒体段表面温度为 350℃时，径向膨胀量为 15.8mm，轴向膨胀量为 6mm，若筒体径向180°表面温差为 100℃～120℃时，筒体两半圆直径则相差 8.5mm，周长相差 26mm，轴向膨胀量相对于 230℃～250℃温度的筒体段则增大 6mm，即此时筒体截面近似于鸡蛋纵截面状，若这种情况发生在轮带附近的筒体上，托轮轴瓦发热的几率将会增大，因此，筒体表面温差过大是一件不容忽视的问题。