回转窑托轮调整的方法

莫计松，潘国文，刘骥，黄兴望

水泥回转窑运行期间，其托轮衬瓦经常会出现发热情况，导致衬瓦烧损、球瓦损坏、托轮轴磨损等事故，严重影响窑的正常稳定运行，因此，有必要对运行中的托轮衬瓦进行有效监控[1]。我公司2号生产线回转窑自1986年投产至今，已运行三十余年，回转窑托轮衬瓦温度稳定在55℃以下，但回转窑不能上下自由窜动，且为防止托轮衬瓦温度突然发生变化，未对回转窑托轮进行过调整。由于回转窑长期处于上限位运行，导致3 号墩托轮表面磨损严重，磨损量约15mm，加之1号墩托轮施加在轮带上的上窜力过大，加剧了轮带与垫板挡铁之间的磨损，轮带磨损量（窑尾方向）约15mm。回转窑长期不能自由上下窜动，对轮带、托轮及大小齿轮啮合处等的磨损影响较大，因此，需调整回转窑托轮，使2号生产线回转窑能够自由上下窜动。

1 原因分析

我公司2号生产线回转窑在运行期间，经历过轮带更换、筒体更换、大齿圈更换等多次大修，设备状态和性能已不能与投产时相比。同时，经长期的运行和振动，各托轮土建基础也存在一定沉降，以致回转窑斜度、中心线等与设计值有一定偏差，未能达到理想运行状态。因此，需对回转窑各托轮进行调整，以确保回转窑处于最佳运行状态。回转窑不能自由上下窜动的影响因素分析如下：

（1）3 号墩托轮表面磨损产生凸台，使回转窑不能自由上下窜动。从磨损情况看，托轮中间相对两端磨损深度约15mm，宽度与轮带基本一致，可以判断是轮带与托轮长期相对静止运行产生的磨损。我们对3号墩托轮两端采取在线车削的加工方式，车平凸台后，回转窑仍不能自由上下窜动。

（2）斜度变化引起回转窑不能自由上下窜动。通过对各托轮基础标高的检测和计算，得到回转窑目前的斜度为3.94%，与理论设计值4.0%并无明显变化，不会造成回转窑不能自由上下窜动。

（3）从托轮轴颈及止退盘温度判断，1 号墩托轮窑尾端止退盘与轴瓦接触，油膜偏薄，止退盘温度相对2号、3号墩托轮高10℃左右，可判断该组托轮所受轴向力较大。同时，从该档轮带窑尾侧与挡环接触面摩擦、磨损较大，且有磨出铁块掉落的情况可知，1号墩托轮对回转窑窑尾方向施加的轴向力过大，导致回转窑不能自由上下窜动。

因此，要解决回转窑不能自由上下窜动的问题，对托轮进行调整是最直接有效的手段。

2 受力分析及调整方案

调整托轮前，首先对托轮与轮带间的受力进行分析，如图1所示。

图1 托轮与轮带间的受力分析

2.1 受力分析

回转窑运行期间，托轮旋转时对轮带所产生的圆周力Q沿托轮切线且垂直托轮中心线方向，其可分成重力方向的G1分力和平行于窑中心线方向的F分力，而F分力的大小与回转窑的上下窜动密切相关。通过调整回转窑托轮，改变其圆周分力F的大小，即可使回转窑能够自由上下窜动[2]。

2.2 调整方案

（1）将需要松动的地脚螺栓积灰清理干净，并保护好各测温线。

（2）松动地脚螺栓（每组托轮4 颗），并安装百分表，对好零位（表针位置需平整）；观察此状态下回转窑上下窜动情况、各个托轮衬瓦温度情况（此周期至少需24h）、百分表位置情况，并记录数据。

（3）若回转窑能够自由上下窜动，则紧固相关地脚螺栓；若回转窑不能自由上下窜动，则调整顶丝。第一次调整顶丝时，两边托轮分别向外调整0.25mm（即顶丝旋转1/16圈），观察回转窑情况（此周期约需48h），并记录相关数据（托轮衬瓦温度、百分表位置等）。

（4）调整顶丝后，若回转窑能够自由上下窜动，则紧固相关地脚螺栓；如不能，则再次调整顶丝，且一次只能调整一个托轮。将托轮向外调整0.25mm（即顶丝旋转1/16圈），观察回转窑状态（此周期约需48h），并做好相关数据记录。

（5）重复第四步，直到回转窑状态良好为止。

3 调整实践

3.1 2012年4月，调整1号墩托轮

调整原因：1号墩轮带东端（窑尾方向）与挡铁间受力过大，轮带磨损。

调整方法：南面一组托轮东端轴瓦座向南移动调整（见图2），北面一组托轮西端轴瓦座向北调整（见图3）。

图2 南面托轮的调整

图3 北面托轮的调整

调整过程：松动托轮地脚螺栓，跟踪观察24h内回转窑托轮衬瓦温度及回转窑上下窜动情况；两组托轮分别向外调整0.25mm，跟踪观察48h；每次托轮单边向外调整0.25mm，跟踪观察48h，直到回转窑能够自由上下窜动。

调整结果：南面一组托轮东端轴瓦座向南调整1.4mm，北面一组托轮西端轴瓦座向北调整0.4mm，历时两周时间，各组托轮衬瓦温度受控，液压挡轮受力为0～1.5MPa，回转窑能够自由上下窜动。

3.2 2013 年 3 月及 2015 年 4 月，调整 2 号墩和 3 号墩托轮

在更换回转窑筒体时，根据回转窑中心直线度和大小齿轮齿顶啮合情况，调整2 号墩和3 号墩托轮。2 号墩托轮两边分别向内侧平行移动20mm；3号墩托轮两边分别向内侧平行移动8mm，回转窑运行后，各组托轮衬瓦温度受控，但回转窑仍不能自由上下窜动。

3.3 2015年11月4日，调整2号墩托轮

调整依据：回转窑不能自由上下窜动，2 号墩南面托轮东端（窑尾方向）轴颈温度相对其他位置高，托轮表面温度高且托轮两端温度差别明显。

调整方法：南面一组托轮东端轴瓦座向南移动调整。

调整过程：记录各组托轮衬瓦温度，该组托轮衬瓦温度为63℃，轴颈端止退盘温度为54℃，11 月4日早上10:00，安装百分表后，松动托轮地脚螺栓，松动顶丝1/8圈（顶丝螺距4mm，计划外调0.5mm），下午15:45 回转窑能下窜，各组托轮衬瓦温度正常（该组衬瓦温度60℃），液压挡轮受力0～1.5MPa；16：00松动顶丝1/16圈，跟踪观察。

11 月5 日早上8:00，各托轮衬瓦温度正常（该组衬瓦温度60℃），液压挡轮受力0～1.8MPa；9：30重新安装百分表并对好零位，松动顶丝1/16 圈，百分表变化了0.25mm（即托轮移动了0.25mm）。9：40 发现该组托轮衬瓦温度快速升高，将顶丝旋紧1/8 圈（此时百分表回到零位，即托轮移动了0.25mm），托轮西端顶丝向外调整1/12圈并更换润滑油后，衬瓦温度仍升高至130℃。此时发现，该组托轮从窑尾方向轴颈端接触轴瓦端面变为反向接触，衬瓦端面已拉伤。再次更换润滑油，窑速降低为1.2r/min，待衬瓦温度稳定后逐步提速。

当提速至2r/min 时，衬瓦温度稳定在80℃，提速至2.3r/min 时，衬瓦温度又上升至130℃。经降低窑速、向外调整托轮西端顶丝约1/10 圈（此时百分表走动0.18mm）和更换粘度为1 000 的润滑油（正常粘度为600）后，仍未能有效控制衬瓦温度。为使托轮轴合金瓦面不被烧伤，最终决定对托轮轴瓦进行注水冷却及磨合，直至19：30托轮又变回窑尾方向轴颈端接触轴瓦，衬瓦温度50℃，移开冷却水管，将窑速提至2.3r/min，衬瓦温度保持稳定，液压挡轮受力0～2MPa。11 月6 日日间，更换了新的润滑油，且窑速恢复正常2.5～2.6r/min，衬瓦温度稳定，至此托轮调整全部结束。

调整结果：综合考虑南面托轮东端向外调整约0.5mm（顶丝退出量一样），历时35h，各组托轮衬瓦温度控制稳定，该组托轮衬瓦温度为50℃，轴颈端止退盘温度为40℃，液压挡轮受力为0～2MPa，回转窑能够自由上下窜动。

4 结语

（1）调整托轮前，需采集各组托轮数据并进行托轮受力分析，确定需要调整的托轮及调整方法。

（2）松动托轮地脚螺栓前，需要安装百分表，并保证百分表示数正常、准确。

（3）调整过程中不能移动百分表，随时跟踪记录百分表数值及各组托轮衬瓦温度变化情况、液压挡轮受力情况。

（4）调整托轮后，尽量延长跟踪观察时间，至少需跟踪观察48h 以上。第一次调整可选0.25mm调整量，再次调整时，每次调整量≯0.1mm，避免托轮衬瓦温度突然变化。

（5）跟踪记录衬瓦温度时，需严格监控调整的托轮轴颈接触的止退盘温度变化情况，如止退盘温度变化明显时，需要延长观察时间，待托轮衬瓦温度和止退盘温度稳定后再作下一步调整。

（6）各组托轮须配合调整，避免单组托轮调整量过大而发生意外。

（7）调整托轮时，需采用拧紧顶丝向中间调整的方式，而不是松动顶丝向外侧调整，这样易于控制托轮的调整量，且调整过量时，易于回调。

（8）调整托轮前，需做好相关应急预案，防止突发状况时产生慌乱，进而导致重大事故发生。