水泥生產(chǎn)旋轉(zhuǎn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)舉例

30年來水泥生產(chǎn)業(yè)在世界范圍內(nèi)飛速發(fā)展現(xiàn)代監(jiān)測技術(shù)在水泥工廠得到了廣泛應(yīng)用尤其是工藝過程的監(jiān)測和生產(chǎn)質(zhì)量的控制，粗糙度儀維修如采用激光衍射原理整合全自動取樣和干法分散系統(tǒng)的工業(yè)在線粒度分析系統(tǒng)；基于x射線分析原理的在線生料控制系統(tǒng)等。在水泥生產(chǎn)旋轉(zhuǎn)設(shè)備的監(jiān)測方面相關(guān)機構(gòu)做了大量的科研開發(fā)和實踐工作本文以回轉(zhuǎn)窯的監(jiān)測為例進行介紹。

回轉(zhuǎn)窯運行軸線的實時監(jiān)測系統(tǒng)

回轉(zhuǎn)窯是冶金、化工、建材等行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備在低速、重載、高溫、露天環(huán)境下運行，9010M便攜式溶氧儀其運行軸線是衡量其機械運行狀態(tài)的重要指標(biāo)由于溫度、載荷引起的變形、支承零件磨損以及基礎(chǔ)的不均勻沉陷等因素在運轉(zhuǎn)過程中回轉(zhuǎn)窯的運行軸線會偏離理論軸線。當(dāng)運行軸線偏差達(dá)±10mm時支承彎矩和筒體應(yīng)力約增加3倍托輪上的壓力約增加一倍。實際生產(chǎn)中回轉(zhuǎn)窯運行軸線偏差一般都超過±10mm多的可達(dá)±40mm。筒體應(yīng)力增加會使筒體過早產(chǎn)生疲勞裂紋甚至因筒體應(yīng)力過大而引起筒體斷裂；托輪壓力增大會導(dǎo)致托輪、滾圈表面出現(xiàn)點蝕、掉渣、鱗片狀脫落楔狀掉塊甚至發(fā)生托輪壓裂、托輪軸扭斷、燒瓦等設(shè)備事故，德國進口煙氣分析儀對企業(yè)造成重大經(jīng)濟損失。

因此要保證回轉(zhuǎn)窯的長期正常運轉(zhuǎn)必須要保證窯運行軸線的準(zhǔn)直。回轉(zhuǎn)窯運行軸線的測量可以分冷態(tài)測量和動態(tài)測量冷態(tài)測量是指在停車狀況下并且是待窯冷卻后進行的然而當(dāng)窯啟動運轉(zhuǎn)和烘烤升溫后其尺寸會發(fā)生變化因此目前運用較多的回轉(zhuǎn)窯軸線測量系統(tǒng)是采用動態(tài)測量。

為了檢測回轉(zhuǎn)窯的運行軸線偏差國內(nèi)外許多學(xué)者進行了有益的研究和探索目前比較成熟的測量系統(tǒng)有： 
　　（1）.波蘭首創(chuàng)了輪帶位置測量系統(tǒng)； 
　　（2）.丹麥 FLS公司研制了激光輪帶測量系統(tǒng)； 
　　（3）.加拿大Hartco公司研究的筒體位置測定系統(tǒng)； 
　　（4）.德國 polysius公司提出的Polscan托輪位置測量系統(tǒng)； 
　　（5）.中南大學(xué)研究提出了一種零位移方向鍵相測量法； 
　　（6）.武漢理工大學(xué)在上世紀(jì)80年代末推出了成本低、操作方便適合國內(nèi)回轉(zhuǎn)窯用戶使用的“KAS-01回轉(zhuǎn)窯軸線測量系統(tǒng)”并在此之后不斷進行改進現(xiàn)在 KAS-3型動態(tài)窯軸線檢測裝置已經(jīng)研究開發(fā)成功該測量儀由一個直徑測量傳感器一個霍爾接收開關(guān)一個水平和垂直方向上的激光位移傳感器一臺經(jīng)緯儀一臺水準(zhǔn)儀和一個導(dǎo)軌尺及滑標(biāo)一個周長采集器和一臺計算機系統(tǒng)組成。該測量儀不但能直接測定筒體或者輪帶位置還能自動測定輪帶動態(tài)間隙以及筒體表面的溫度。

這些檢測系統(tǒng)雖然都有各自優(yōu)點并且也解決了生產(chǎn)實際中的動態(tài)測量難題但是只能是定期或者周期性地對回轉(zhuǎn)窯運行軸線進行檢測不能長期地實時反映回轉(zhuǎn)窯的運行狀況因此武漢理工大學(xué)回轉(zhuǎn)窯檢測中心在KAS－3檢測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上開發(fā)了一套回轉(zhuǎn)窯運行軸線的水泥生產(chǎn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)來對回轉(zhuǎn)窯運行軸線進行實時監(jiān)測控制。

回轉(zhuǎn)窯筒體輪廓激光掃描測量系統(tǒng)

在窯的長期生產(chǎn)過程中由于窯筒體變形會引起耐火磚脫落而窯體襯磚的脫落會引發(fā)“紅窯”事故如果不及時處理會燒穿筒體鋼板引發(fā)重大事故。因此水泥生產(chǎn)企業(yè)迫切需要一種測量裝置能夠方便及時地發(fā)現(xiàn)會發(fā)生耐火磚脫落的地方從而避免損失提高回轉(zhuǎn)窯的運轉(zhuǎn)率和檢修的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

對于回轉(zhuǎn)窯的筒體輪廓測量裝置目前根據(jù)所查資料國外測窯公司有相關(guān)測量裝置但其造價昂貴應(yīng)用受到一定限制。國內(nèi)幾乎沒有研制出相關(guān)產(chǎn)品其測量方法主要就是靠工程師的經(jīng)驗來判斷哪里可能會出現(xiàn)問題此測量方法精度和效率都很低容易引發(fā)事故造成損失。

針對目前國內(nèi)外該技術(shù)上的不足武漢理工大學(xué)國家建材行業(yè)回轉(zhuǎn)窯檢測技術(shù)中心研制出了回轉(zhuǎn)窯筒體輪廓激光掃描測量系統(tǒng)。并在2007年6月份在湖北華新水泥廠首次試用取得比較好的效果。

該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：(1) 新型遠(yuǎn)距離激光位移傳感器光電集成一體化無需外接控制器抗異光干擾能力強；(2) 本系統(tǒng)可適應(yīng)高溫、多塵、惡劣環(huán)境；(3) 基于LabVIEW的數(shù)據(jù)處理界面直觀友好既可以查看筒體的截面圖也可以查看展開圖；(4)該系統(tǒng)為遠(yuǎn)距離測量免去了操作人員受高溫的影響。但不見其在實時監(jiān)測方面的報道。盡管如此其對窯筒體的變形監(jiān)測功能是毫無疑問的如果前文說到的新疆某廠窯筒體在斷裂事故發(fā)生之前業(yè)主采用了該系統(tǒng)筆者想該事故是應(yīng)該可以避免的。