水泥生产旋转设备状态监测技术举例


30年来水泥生产业在世界范围内飞速发展现代监测技术在水泥工厂得到了广泛应用尤其是工艺过程的监测和生产质量的控制,德图PH计如采用激光衍射原理整合全自动取样和干法分散系统的工业在线粒度分析系统;基于x射线分析原理的在线生料控制系统等。在水泥生产旋转设备的监测方面相关机构做了大量的科研开发和实践工作本文以回转窑的监测为例进行介绍。

回转窑运行轴线的实时监测系统

回转窑是冶金、化工、建材等行业的关键设备在低速、重载、高温、露天环境下运行其运行轴线是衡量其机械运行状态的重要指标由于温度、载荷引起的变形、支承零件磨损以及基础的不均匀沉陷等因素在运转过程中回转窑的运行轴线会偏离理论轴线。当运行轴线偏差达±10mm时支承弯矩和筒体应力约增加3倍托轮上的压力约增加一倍。实际生产中回转窑运行轴线偏差一般都超过±10mm多的可达±40mm。筒体应力增加会使筒体过早产生疲劳裂纹甚至因筒体应力过大而引起筒体断裂;托轮压力增大会导致托轮、滚圈表面出现点蚀、掉渣、鳞片状脱落楔状掉块甚至发生托轮压裂、托轮轴扭断、烧瓦等设备事故对企业造成重大经济损失。

因此要保证回转窑的长期正常运转必须要保证窑运行轴线的准直。回转窑运行轴线的测量可以分冷态测量和动态测量冷态测量是指在停车状况下并且是待窑冷却后进行的然而当窑启动运转和烘烤升温后其尺寸会发生变化因此目前运用较多的回转窑轴线测量系统是采用动态测量。

为了检测回转窑的运行轴线偏差国内外许多学者进行了有益的研究和探索目前比较成熟的测量系统有: 
  (1).波兰首创了轮带位置测量系统; 
  (2).丹麦 FLS公司研制了激光轮带测量系统; 
  (3).加拿大Hartco公司研究的筒体位置测定系统; 
  (4).德国 polysius公司提出的Polscan托轮位置测量系统; 
  (5).中南大学研究提出了一种零位移方向键相测量法; 
  (6).武汉理工大学在上世纪80年代末推出了成本低、操作方便适合国内回转窑用户使用的“KAS-01回转窑轴线测量系统”并在此之后不断进行改进现在 KAS-3型动态窑轴线检测装置已经研究开发成功该测量仪由一个直径测量传感器一个霍尔接收开关一个水平和垂直方向上的激光位移传感器,手持烟气分析仪一台经纬仪一台水准仪和一个导轨尺及滑标一个周长采集器和一台计算机系统组成。该测量仪不但能直接测定筒体或者轮带位置还能自动测定轮带动态间隙以及筒体表面的温度。

这些检测系统虽然都有各自优点并且也解决了生产实际中的动态测量难题但是只能是定期或者周期性地对回转窑运行轴线进行检测不能长期地实时反映回转窑的运行状况因此武汉理工大学回转窑检测中心在KAS-3检测系统的基础上开发了一套回转窑运行轴线的水泥生产设备状态监测系统来对回转窑运行轴线进行实时监测控制。

回转窑筒体轮廓激光扫描测量系统

在窑的长期生产过程中,柴油车尾气分析仪由于窑筒体变形会引起耐火砖脱落而窑体衬砖的脱落会引发“红窑”事故如果不及时处理会烧穿筒体钢板引发重大事故。因此水泥生产企业迫切需要一种测量装置能够方便及时地发现会发生耐火砖脱落的地方从而避免损失提高回转窑的运转率和检修的质量标准。

对于回转窑的筒体轮廓测量装置目前根据所查资料国外测窑公司有相关测量装置但其造价昂贵应用受到一定限制。国内几乎没有研制出相关产品其测量方法主要就是靠工程师的经验来判断哪里可能会出现问题此测量方法精度和效率都很低容易引发事故造成损失。

针对目前国内外该技术上的不足武汉理工大学国家建材行业回转窑检测技术中心研制出了回转窑筒体轮廓激光扫描测量系统。并在2007年6月份在湖北华新水泥厂首次试用取得比较好的效果。

该系统具有以下优点:(1) 新型远距离激光位移传感器光电集成一体化无需外接控制器抗异光干扰能力强;(2) 本系统可适应高温、多尘、恶劣环境;(3) 基于LabVIEW的数据处理界面直观友好既可以查看筒体的截面图也可以查看展开图;(4)该系统为远距离测量免去了操作人员受高温的影响。但不见其在实时监测方面的报道。尽管如此其对窑筒体的变形监测功能是毫无疑问的如果前文说到的新疆某厂窑筒体在断裂事故发生之前业主采用了该系统笔者想该事故是应该可以避免的。