淺談第四代篦冷機運行過程中存在的問題及處理

匡三浩 孟廣林 程新聯 姚漢偉

（新安中聯萬基水泥有限公司，河南 洛陽 471800）

1 篦冷機原理及運行情況介紹

我公司二期熟料生產線由國內某建筑材料工業設計研究院設計，配套使用SCH416R 第四代篦冷機，產能5000t/d，篦床有效面積134.4m2，該篦床由四列七段（4×7）共二十八個模塊單元篦床組成，通過四連桿機構組成步進式篦床，由液壓裝置驅動，每段篦床由四列組成，除一段篦床每列有一個液壓缸驅動外，二至七段篦床每列有兩個液壓缸同步驅動，各列相對獨立。各段每列由既定程序控制，帶動活動梁通過豎軸扭動推力棒向前向后運動，實現物料向前輸送。每一排模塊下部構成一個風室，并由一臺風機提供冷卻風，冷卻風經篦板吹入料層，對熱熟料進行冷卻。

液壓系統流量的調節使液壓缸獲得不同的推動頻率，從而使篦床上的物料得到不同的料厚和停留時間。高溫熟料從窯口卸落到階梯篦床上，首先由階梯篦床的高壓風機對物料急冷，然后在風和重力的作用下滑落到標準模塊上，并在往復掃擺的推力棒推送下，沿篦床分布開，形成一定厚度的料層，篦床上的物料在篦冷機刮板推送下緩慢向出料口移動。

篦冷機全套設備共用推力棒272根，活動梁28套，自潤滑關節軸承416套，液壓缸52套，行程開關56個。

2 故障現象及分析

在生產運行中經常出現活動梁機構損壞，料層吹穿，出料溫度200～250℃等現象。通過對運行中幾種故障的觀察我們發現以下幾個原因：

（1）活動梁傳動機構頻繁損壞并撞壞接近開關造成設備故障。該活動梁機構由豎軸、搖臂、連軸銷、小連桿、自潤滑關節軸承、活動梁、液壓缸組成四桿傳動機構，懸掛在固定于篦床內的豎軸下端和液壓缸支撐座之間，重量在300kg左右,整個四連桿機構在自身重力作用下，對關節軸承施加向下作用力，造成關節軸承、軸銷頻繁損壞，活動梁下沉，阻力變大，用于控制推動行程的接近開關被撞壞而失效，造成設備故障。

（2）料層頻繁吹穿。正常生產中篦冷機料層不易保持，料層或厚或薄，設計料層厚度 600mm ，但是在生產中料層不易保持，推力棒在豎軸的帶動下，繞豎軸做扇形擺動，擺動角度在30～35°，在豎軸附近料層易堆積，推力棒遠端呈凹坑狀，整體篦冷機料面高高低低，料層薄的地方極易吹穿，篦冷機一、二室風機電流經常超過額定值，直徑1cm左右的熟料顆粒也能在窯頭煤管附近跳躍，細砂狀熟料顆粒更多，窯前混沌一片。操作中稍不注意，飛沙極易起來，打破正常熱工制度，不得不減慢篦速攢厚料層，料層厚時又吹不透，室下冷卻風機電流快速下降，接近空載值，導致熟料層結拱壓住推力棒，液壓傳動壓力大于工作壓力許可的20MPa，達到泄壓閥設定值22.5MPa時泄壓，液壓傳動失效，被迫減產慢窯。

（3）出篦冷機熟料溫度達到200～300℃，運行中操作員為了避免液壓傳動故障，篦冷機前3段給定在10～15次，后4段都給定到最大次數18次，出窯熟料本身有離析現象，在篦冷機中由于受推力棒作用，離析現象更加嚴重，熟料從出窯到出篦冷機僅冷卻13～19分鐘，導致入庫熟料溫度高，曾經燒壞過熟料庫底輸送皮帶，減慢篦冷機速度又出現壓死現象。

綜合以上現象，我們初步判斷是因為4種主要因素造成：（1）篦冷機活動梁組件重力過大，需要有效支撐，來消除重力對關節軸承的破壞；（2）篦冷機冷卻風機全壓低，不能有效托浮熟料，導致推力棒受力過大；（3）篦冷機推動次數受程序限制，調節時只能給整數次，一、二段每加減一次，調節幅度高達10%～15%，對料層厚薄變化影響大；（4）推力棒行程大，每推動一次，對料層厚度破壞和料面平整度破壞作用超出控制要求。

3 問題處理

（1）針對關節軸承損壞頻繁，在活動梁兩端分別加裝支撐托架，支撐托架底座焊接在篦板下平面，兩端安裝6210軸承，在活動梁底加裝平行導軌（如圖1），通過軸承和導軌來承擔活動梁組件重力，消除關節軸承因不合理受力導致的設備損壞，延長活動梁組件的工作周期。

圖1 活動梁底加裝平行導軌

表1 二期篦冷機風機改造前后對比

（2）對篦冷機風機進行改造，增大風機電機功率，加大風機風量和風壓，在生產中控制篦冷機料層在80～100cm左右，增加總料層厚度，減少推力棒運動過程對料層整體厚度的影響，并且厚料層操作更容易平衡單個風室中各篦板冷卻風量，增加料層阻力，減少熟料離析現象對透氣阻力的影響。延長出窯熟料在篦冷機中停留時間，在高溫段加強熟料急冷。大修期間對前四臺風機和電機進行了設備更換，第四室風機電機功率加大，避免料層整體結拱而產生的壓風現象，杜絕風機電機出現空載現象，考慮到窯頭引風機能力有限，沒有對后面幾室風機進行更換（如表1）。

（3）修改DCS程序。對操作員計算機Wincc 7.0系統進行重新組態，操作員可以輸入含小數點后一位的4位數指令，操作站計算機控制指令由原來的整數變量修改為浮點變量，同時對現場站PLC程序進行修改，使數據傳輸到窯頭站S7 400PLC CPU后，經過新加入的程序轉換命令，屏蔽原有控制方式，改用新程序控制，輸出4位數的浮點指令，經篦冷機現場控制柜轉換成可執行程序驅動篦冷機控制機構來實現。控制精度提高10倍，改造前篦冷機1、2、3段速度每增加或減少一次，調節幅度在10%～15%，改造后最小調節幅度可以控制在1%，減少了篦速調節對料層厚度的影響。

（4）在大修期間對篦冷機傳動液壓缸行程重新定位，行程由統一的16cm，根據各段料層分布情況做相應調整，一段行程9cm，二段行程11cm，三段行程140cm，形成小短傳方式，增加推動次數，形成短平快方式對熟料進行連續輸送，避免大波浪形狀料層。

4 改造后狀態

改造后首次啟動運行，經過空載試機，對個別支撐托架和液壓缸行程進行了調節，進入負荷運行，通過優化回轉窯系統操作參數，在窯投料370t/h時，篦冷機運行狀態整體穩定，關節軸承頻繁損壞現象消失，料層可以控制在90cm左右，壓住篦冷機風機吹不透現象沒有再出現，熟料在篦冷機中冷卻時間可以達到25分鐘，出篦冷機熟料溫度在200℃以下，料層偶爾有小幅度吹穿現象，2次風溫波動幅度在一個時間段由以前的80℃左右下降到30℃左右，達到預期目的。