回轉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線有近150條，自2018年引進窯中心線動態檢測技術以來，窯中心線檢測團隊定期對集團所屬各回轉窯運行參數進行監測，并依據檢測結果在線調整回轉窯托輪歪斜量，在線維修回轉窯托輪和輪帶，使回轉窯設備盡快恢復到最佳運行狀態，及時消除了設備運行隱患，降低了耐火材料及配件的異常消耗，提高了回轉窯的運轉率。目前，集團內連續運轉周期超過365d的回轉窯累計超過十余條，刷新了海螺集團回轉窯長周期運行記錄。

2 典型回轉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：回轉窯二檔托輪2-1側軸瓦溫度長期偏高，最高至50℃，存在運行風險。通過對回轉窯托輪水平度開展專項檢測發現，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：在對回轉窯中心線的調整過程中，通過采用“托輪歪斜法”對該托輪水平歪斜量進行微調，減小托輪襯瓦軸向受力。調整前，同一組托輪2-1/2-2軸瓦溫度分別為48.2℃和39.9℃（見圖3）；調整后，該組托輪兩側軸瓦溫度分別為36.3℃和42.1℃（見圖4），托輪2-1軸瓦溫度下降11.9℃。

圖3 中控軸瓦溫度監測畫面（調整前）

圖4 中控軸瓦溫度監測畫面（調整后）

2.2 案例2：YY海螺1號窯

存在問題：回轉窯二檔同一組托輪2-1和2-2側軸瓦溫度差異較大，溫差最大近13℃。通過對回轉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，導致單個托輪負載不均衡，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側增加了2.0mm墊板，校正了該托輪的垂直歪斜量（見圖7）。回轉窯重新運轉后，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測軸瓦溫度對比

2.3 案例3：JD海螺1號窯

存在問題：設備巡檢人員對窯設備進行點檢時發現，二檔托輪2-2潤滑油油位偏低，故對該托輪油位進行補充。加油4min后，中控顯示油溫迅速上升，窯電流隨之波動（見圖8），立即通知現場工作人員檢查，發現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，降低軸瓦拉傷程度；（2）現場立刻用油石打磨拉傷軸面，同時將循環水外排，加速降低油溫；（3）開啟托輪2-2潤滑油外循環裝置，加強冷卻；（4）將托輪2-1/2-2同步快速向外調退，減小托輪徑向受力，2-1和2-2累計調退5.0mm（降溫處理結束后，托輪復位）；（5）打磨拉傷軸面10~15min，將高溫和含雜質潤滑油置換至油質良好。采取以上措施后，托輪軸瓦溫度突然升高的故障消除，24h后回轉窯恢復正常運轉。

2.4 案例4：JH海螺1號窯

存在問題：回轉窯三檔托輪3-2軸瓦高溫，造成翻瓦停窯，檢修期間對該托輪軸瓦進行更換，托輪3-1/3-2襯瓦與止推盤位置間隙側預留3mm，托輪底座地腳螺栓復緊后，未對此間隙進行復測。待回轉窯重新運轉后發現，托輪3-1/3-2襯瓦與止推盤間隙不足，兩側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，止推盤接觸側軸瓦溫度迅速波動上升（見圖11），此隱患產生的原因主要是檢修過程把控不嚴，屬安裝質量問題。

圖9 托輪3-1側襯瓦與止推盤位置關系

圖10 托輪3-2側襯瓦與止推盤位置關系

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，防止出現高溫；（2）現場安排人員24h定時檢查托輪3-1/3-2襯瓦與止推盤接觸狀態，測量托輪軸瓦溫度并做記錄，同時做好應急準備；（3）中控操作員重點關注該托輪潤滑油溫度及軸瓦溫度變化情況，若發現潤滑油溫度、軸瓦溫度曲線呈上升趨勢，立即通知現場人員檢查并采取相關措施，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，必要時可適當降速減產。采取以上措施后，回轉窯連續運行時間>150d。在停窯期間重新調整了該托輪底座，將托輪3-1/3-2襯瓦與止推盤間隙恢復至合理范圍，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），調整后，窯運行各項指標參數平穩，但在第三天發現，微調液壓擋輪壓力后，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；檢查循環水水壓和溫度，各檔托輪循環水壓在0.3~0.4MPa，而進水溫度偏高，判斷可能是循環管網進水存在問題。立即安排人員對循環水源頭進行檢查，發現溫升前一天夜班，有人關停了循環水冷卻塔冷卻風扇，重新開啟冷卻風扇后，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，現場制定的窯中心線調整方案如圖12所示。根據調整方案在實施窯二檔托輪調整過程中，當二檔托輪2-3累計調退4.50mm、托輪2-4調退4.60mm、托 輪2-1調退6.05mm、托輪2-2調退6.70mm時，托輪2-2側油溫突然快速上升，幾分鐘內即上升了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：中控室立即減產降速（窯速降低0.5r/min，產量降低50t/h），現場打開外置潤滑油冷卻循環裝置。首先，排查是否因托輪2-1/2-2調整量不同步造成托輪軸向受力狀態改變、止推盤摩擦發熱，經檢查，托輪2-2側止推盤與襯瓦未接觸；其次，對托輪軸軸面溫度進行測量，發現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整過程中發生的，經查找托輪調整過程中發生的異常變化發現，托輪瓦座發生了歪斜（見圖14），導致襯瓦端面位置與托輪軸頸摩擦發熱。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側沒有安裝限位塊；二是調整過程中，保壓用的千斤頂放置在調整螺栓內側，造成托輪瓦座徑向受力不均勻，導致托輪瓦座發生歪斜。隨即在調整螺栓外側增加一臺千斤頂，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，在托輪座內側焊接安裝限位塊，按照原定計劃，完成窯托輪的全部調整工作，調整過程中各檔托輪溫度均受控。

圖14 托輪座軸向外側出現位移歪斜

圖15 托輪座歪斜校正復原

3 托輪軸瓦高溫故障產生原因分析

3.1 安裝質量問題

回轉窯托輪安裝質量主要包括軸瓦刮研和安裝精度控制，根據JCJ 03-1990《水泥機械設備安裝工程施工及驗收規范》的規定及現場實踐經驗，5 000t/d窯型（止推盤靠近軸頸側，見圖16），托輪軸瓦面刮研分為圖17中所示的七個區域，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行刮研，用涂色方法進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間隙B，數值為1‰D~1.5‰D（D為軸的直徑），劃分的每區間側間隙b=瓦口側間隙×（側間隙總弧長-塞入深度）×側間隙總弧長，其中，側間隙總弧長≈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，一般3~5mm為宜。（3）更換新托輪時，應標記好原始托輪位置，冷態下測量好新舊托輪尺寸，根據測量數據對托輪座進行必要的調整。

圖16 5 000t/d窯托輪結構

圖17 5 000t/d回轉窯托輪軸瓦刮研區域劃分（俯視圖和剖面圖）

3.2 循環水系統問題

循環水影響托輪軸瓦溫度因素較多，如案例5中，進水冷卻風扇未啟動即為因素之一，還可能存在循環水壓大小、管道或瓦座冷卻腔內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管網進行酸洗。

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象，如潤滑油質乳化、變質、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，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

輻射源和輻射傳導途徑導致的熱輻射問題主要體現在：（1）輪帶處窯筒體溫度過高，導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機管口朝向不對等均會引起托輪熱輻射量增加，從而出現托輪軸瓦溫度和油溫整體偏高現象。因此，可從調整工藝操作，控制窯筒體溫度和增設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，易造成窯皮大面積掉落或垮塌，從而導致各檔托輪負載軸向分配不均衡，容易造成某檔托輪單邊受力不均，從而引起軸瓦溫度上升。此時應及時降低窯速并逐步調整工藝操作，控制煤、風、料比例，使窯皮重新鋪掛均勻。必要時，根據托輪受力狀態，在線調整回轉窯中心線，優先緩解現場軸瓦溫度上升狀況，待窯工況恢復正常，再逐步調整復原回轉窯直線度。

3.6 開停窯期間設備管理不到位問題

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

3.7 窯中心線出現偏差問題

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

圖18 ?4.35m×67m回轉窯各檔負載分配情況

3.8 人為因素問題

現場設備管理人員缺少相關理論知識，回轉窯中心線調整思路和方向不清晰，憑借個人經驗誤調，導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整方向；在調整過程中，也會出現因突發狀態導致托輪兩端中的一端調整幅度過大引起托輪發熱，此時應迅速對托輪進行復位調整。因此，窯托輪調整過程中需經常性復核調整螺栓進退量、百分表讀數和原始標記位置三個參數，確保托輪調整幅度受控。在調整窯托輪時，工作人員不僅要具備系統的專業知識，而且要對現場情況全面掌控，提高自身綜合素質，細心處理好每一個細節，預判可能出現的問題，確保窯托輪調整全面受控。

4 托輪高溫突發事故處理基本原則

托輪高溫是回轉窯運行過程中的常見問題，應提前制定應急處理預案，窯托輪出現高溫時的處理原則如下：

（1）當中控室操作員發現托輪軸瓦溫度快速上升時，應第一時間減產降速，防止事態進一步惡化。

（2）立即通知現場設備管理人員打開托輪檢查窗口，手持測溫槍檢查發熱托輪，確認中控室操作數據是否與現場情況一致，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）進行系統性排查，查明現場托輪軸瓦高溫的發熱源，并及時采取相應措施。若發現襯瓦與止推盤接觸油膜狀態不良引起發熱，立即組織對窯托輪水平歪斜量進行調整，減小托輪軸向受力，緊急時，可先對襯瓦與止推盤接觸表面、發熱托輪與輪帶表面淋油，降低托輪軸瓦發熱溫度；若發現托輪襯瓦拉傷、軸面粘附銅屑，應要求中控室操作人員將窯速降至0.5~1.0r/min，并用油石對軸面進行在線打磨，打磨至軸面無明顯高點（可通過現場手持熱成像測溫槍，實測軸面溫度是否存在高溫點判斷，軸溫應控制在50℃左右），打磨的同時對潤滑油進行檢查，必要時進行更換，有條件時可輔助外循環油冷裝置強化油冷效果。

5 結語

由上述幾起典型回轉窯托輪高溫故障處理案例及托輪軸瓦高溫原因分析可知，引起回轉窯托輪高溫情況出現的因素有很多，預防和處理回轉窯托輪高溫問題，應重點從以下幾個方面考慮：一是加強專業理論知識學習，針對引起托輪軸瓦高溫情況出現的原因，提出相應解決措施，為緊急處理現場故障提供理論依據；二是加強專業技能培訓，提高現場設備管理人員專業素質，使其具備及時發現問題、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，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值等，掌握各項運行數據變化情況，作為對比分析和處理的數據依據；四是制定托輪高溫故障應急處理方案，確保故障處理按照預案展開；五是定期開展窯系統在線檢測，全面掌握熱工設備實時運行狀態，及時發現設備隱患，為回轉窯安全高效運行提供專業技術保障。