关于回转窑减速机振动原因的分析及处理

摘要：回转窑是水泥生产过程中最关键、最核心的部分，可以说除设备问题导致的停窑外，窑系统必须连续不间断运行；减速机作为其驱动装置，重要性不言而喻。由于窑系统是一个高温、高湿、高粉尘、重载的环境，设备很容易出现故障，因此需要及时、准确地掌握减速机运行状况，以保障回转窑连续、稳定、高效的运转。本文主要就是针对回转窑减速机振动原因的分析及处理来进行分析。

关键词：回转窑；减速机；振动原因

中图分类号：K826文献标识码： A

引言

回转窑设备被广泛应用于水泥生产线，它作为水泥生产的核心设备,其长期、稳定运行对企业的经济效益至关重要。由于回转窑的负载特性和边缘传动的特点，在日常的运行过程中会出现各种原因引起回转窑的振动问题。本文主要结合发生在我公司的一起控制系统不稳定，引起回转窑减速机振动，造成设备无法运行而被迫停机的原因进行分析和探讨。

1、概述

回转窑，就是生产肥料的基本设备，依据工艺的需要，可以将其分为：(1) 造粒、筛分、干燥“三合一”；(2)窑包裹窑；(3)干燥窑；(4)冷却窑；(5)造粒窑等几种。我们就其结果形式通常是卧式倾斜回转窑，它一般是由: (1) 窑体附属设施(击锤、内抄板及挡圈) (2) 挡轮及支座；(3) 传动机构及传动大小齿轮；(4) 托轮组和轮带；(5) 进出料箱；(6)筒体等等所组成的。回转窑的托轮组与轮带一般设置为2组，其都分别的位于窑全长2/7窑尾或窑头处，大小传动齿轮通常是在两轮带间1/3靠下轮带的地方。回转窑运行平稳最基本的条件就是：(1) 大齿轮、轮带筒体三者同心度误差均得符合相应的要求；(2) 筒体直线度误差得在一定的范围之内；(3) 传动齿轮副齿侧间隙符合要求；(4) 大齿轮轮带、筒体三者各自的圆度误差控制在一定的范围之内；(5) 托轮组安装误差符合图纸技术的各项要求；(6) 窑内没有偏重的现象。表1给出了回转窑安装的一般质量要求。

表1：回转窑安装的一般质量要求

注：D代表筒体直径，L代表筒体长度，m则指的就是齿轮的模数。

在新回转窑安装的时候，上述质量标准一般都是可以达到的，但设备在运行一个周期或者是更长时间之后，有的就会很难达到。尤其是没有采取以标准基准面进行测量的情况之下，上述有些指标也无法准确测量。

某厂1套24万t/a硫基复合肥装置与1套8万t/a复混肥生产装置，共有各类回转窑约10台，有的运行状况一直较为平稳；有的则因各种原因，运行状况每况愈下，明显的特征就是在运行之中窑体振动严重(见表2)，直接性的威胁到了安全生产。

表2某厂部分回转窑振动基本情况表

2、回转窑传动装置主要参数

具体的参数见表3。

表3回转窑传动装置主要参数

3、故障现象

回转窑在投产初期，正常运转时窑速波动基本稳定，波动很小，电流正常波动值在90～130A范围，减速机运行平稳，没有任何的异音。在运转一个月后减速机多次发生强烈的振动，振动频率比较均匀有规律，窑速出现上下跳动，电流波动值达到300A左右，经过机械专业人员对相关的所有机械设备进行了仔细检查，没有发现任何机械问题，于是重新开机运转，故障消失。但运转一段时间后故障再次出现，而且故障频次愈来愈频繁，严重影响正常生产，公司再次组织相关专业技术人员从工艺、设备方面，对有可能引起回转窑速度变化而造成减速机振动的原因进行逐一排查，经减料、降低回转窑转速，并对窑况、窑内结皮情况，窑系统各部分、温升以及挡轮的受力、轮带与托轮的接触受力等机械传动部分详细检查后，都为正常，生产工艺也没有任何问题，检查控制柜的接线没有发现改动。

4、故障原因分析

4.1、控制柜发热造成电动机电枢电流产生波动

可控硅整流柜在运行过程中，可控硅组件发热的热源主要集中在可控硅内部P-N结，产生的热量通过晶闸管壳体传递给散热器，通过散热器片上的气体流动达到散热的效果。但由于散热器是通过整流装置下方安装的一台鼓风机（800m3/h）作为强制冷却进风，并与控制柜后面上方安装的两台轴流风机及柜体下方的进风窗产生对流冷却，但鼓风机风量不足，柜门关闭不严有漏风现象，导致散热效果较差。

4.2、由于直流调速装置采用速度、电流双闭环模拟控制系统，如图1所示：

图1双闭环直流调速系统电路原理图

图1中：ASR：转速调节器；ACR：电流调节器；TG：测速发电机。

为了获得良好的静、动态性能，转速和电流两个调节器一般都采用PID调节器。转速调节器是调速系统的主导调节器，它是转速n很快地跟随给定电压Un变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PID调节器，则可实现无静差，并且还得对负载变化起到了抗扰的作用，其输出的限幅值在很大程度上决定了电动机允许的最大电流，然而电流调节器作为内环的调节器，在转速外环的调节过程之中，其作用就是使得电流紧紧的跟随着其给定电压Ui（外环调节器的输出量）变化，进而对电网电压的波动起到来及时抗扰的作用。

在ABB公司的DCS800直流变频调速装置中，电枢电流、速度控制器参数不合理，使EMF在电流阶跃开始或末端发生振荡(尖峰)，并将由于阶跃响应在不同的速度下，从最小速度到最大速度不同阶段会造成振荡，太大的阶跃给定或速度控制器的错误值会使传动达到转矩/电流极限，造成机械设备的振动，甚至发生谐振损坏机械部分(如，齿轮箱)或引起传动的跳闸。

5、回转窑减速机振动问题的处理

对表2所列序号1的情况，一般通过带倾角的水平仪多点找正，来确定窑体的挠度和弯曲程度，假如其值超过标准值比较多的时候，就应该得考虑对筒体进行校正或更换筒体。常用的筒体校正方法有: (1)火焰整体校正法，此法校正纠偏度很难的进行掌握，通常并不予以采用；(2)多点超差处开口的校正法；(3) 超差最大处开口校正法。

对表2所列序号2的情况，一般可以采取先将轮带与窑体同步找正(找同心度)，之后再通过多点锲铁涨紧，或采取的是从窑内打孔，加焊细牙紧固螺栓等方法来及时的进行解决，窑体内加焊紧固螺栓最少在8个以上，螺栓直径应该得控制在M24以上。

对表2所列序号3的情况，可以通过多种比较找正方法，将几何尺寸超差严格控制在规定指标范围之内，这样就会减轻或基本消除此类周期性振动现象的产生；对于其中可能因为窑体各种原因产生的偏重就会导致的周期性振动，则可以通过缺陷消除法，并且有针对性的及时的进行解决。

对表2所列序号4的情况，首先要对振动产生的原因作全面分析，从中找出其主要原因，然后依照前述的3种方法逐一解决，以从根本上解决或缓解由于多种原因而导致的窑体振动。

结束语

通过对故障原因的分析，根据解决方案进行实施处理后，设备重新投入运行，经过半年多的生产运行观察，控制柜内温度一直保持在40℃左右，回转窑运转平稳，减速机运转正常无异音，回转窑电流波动值又回到120A左右正常波动范围，彻底解决了因控制系统不稳定造成减速机剧烈振动的设备故障。

参考文献

[1]陈磊,张平凉.关于回转窑减速机振动原因的分析及处理[J].四川水泥,2014,01:146+148-149.

[2]徐婷婷.基于特征的回转窑减速机运行状态分析系统研究[D].哈尔滨工业大学,2013.

[3]旷衡浦,陈群.回转窑运行振动原因分析及处理[J].磷肥与复肥,2004,04:58-59.