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水泥生產旋轉設備狀態監測技術舉例

30年來水泥生產業在世界范圍內飛速發展現代監測技術在水泥工廠得到了廣泛應用尤其是工藝過程的監測和生產質量的控制，粗糙度儀維修如采用激光衍射原理整合全自動取樣和干法分散系統的工業在線粒度分析系統；基于x射線分析原理的在線生料控制系統等。在水泥生產旋轉設備的監測方面相關機構做了大量的科研開發和實踐工作本文以回轉窯的監測為例進行介紹。

回轉窯運行軸線的實時監測系統

回轉窯是冶金、化工、建材等行業的關鍵設備在低速、重載、高溫、露天環境下運行，9010M便攜式溶氧儀其運行軸線是衡量其機械運行狀態的重要指標由于溫度、載荷引起的變形、支承零件磨損以及基礎的不均勻沉陷等因素在運轉過程中回轉窯的運行軸線會偏離理論軸線。當運行軸線偏差達±10mm時支承彎矩和筒體應力約增加3倍托輪上的壓力約增加一倍。實際生產中回轉窯運行軸線偏差一般都超過±10mm多的可達±40mm。筒體應力增加會使筒體過早產生疲勞裂紋甚至因筒體應力過大而引起筒體斷裂；托輪壓力增大會導致托輪、滾圈表面出現點蝕、掉渣、鱗片狀脫落楔狀掉塊甚至發生托輪壓裂、托輪軸扭斷、燒瓦等設備事故，德國進口煙氣分析儀對企業造成重大經濟損失。

因此要保證回轉窯的長期正常運轉必須要保證窯運行軸線的準直。回轉窯運行軸線的測量可以分冷態測量和動態測量冷態測量是指在停車狀況下并且是待窯冷卻后進行的然而當窯啟動運轉和烘烤升溫后其尺寸會發生變化因此目前運用較多的回轉窯軸線測量系統是采用動態測量。

為了檢測回轉窯的運行軸線偏差國內外許多學者進行了有益的研究和探索目前比較成熟的測量系統有： 
　　（1）.波蘭首創了輪帶位置測量系統； 
　　（2）.丹麥 FLS公司研制了激光輪帶測量系統； 
　　（3）.加拿大Hartco公司研究的筒體位置測定系統； 
　　（4）.德國 polysius公司提出的Polscan托輪位置測量系統； 
　　（5）.中南大學研究提出了一種零位移方向鍵相測量法； 
　　（6）.武漢理工大學在上世紀80年代末推出了成本低、操作方便適合國內回轉窯用戶使用的“KAS-01回轉窯軸線測量系統”并在此之后不斷進行改進現在 KAS-3型動態窯軸線檢測裝置已經研究開發成功該測量儀由一個直徑測量傳感器一個霍爾接收開關一個水平和垂直方向上的激光位移傳感器一臺經緯儀一臺水準儀和一個導軌尺及滑標一個周長采集器和一臺計算機系統組成。該測量儀不但能直接測定筒體或者輪帶位置還能自動測定輪帶動態間隙以及筒體表面的溫度。

這些檢測系統雖然都有各自優點并且也解決了生產實際中的動態測量難題但是只能是定期或者周期性地對回轉窯運行軸線進行檢測不能長期地實時反映回轉窯的運行狀況因此武漢理工大學回轉窯檢測中心在KAS－3檢測系統的基礎上開發了一套回轉窯運行軸線的水泥生產設備狀態監測系統來對回轉窯運行軸線進行實時監測控制。

回轉窯筒體輪廓激光掃描測量系統

在窯的長期生產過程中由于窯筒體變形會引起耐火磚脫落而窯體襯磚的脫落會引發“紅窯”事故如果不及時處理會燒穿筒體鋼板引發重大事故。因此水泥生產企業迫切需要一種測量裝置能夠方便及時地發現會發生耐火磚脫落的地方從而避免損失提高回轉窯的運轉率和檢修的質量標準。

對于回轉窯的筒體輪廓測量裝置目前根據所查資料國外測窯公司有相關測量裝置但其造價昂貴應用受到一定限制。國內幾乎沒有研制出相關產品其測量方法主要就是靠工程師的經驗來判斷哪里可能會出現問題此測量方法精度和效率都很低容易引發事故造成損失。

針對目前國內外該技術上的不足武漢理工大學國家建材行業回轉窯檢測技術中心研制出了回轉窯筒體輪廓激光掃描測量系統。并在2007年6月份在湖北華新水泥廠首次試用取得比較好的效果。

該系統具有以下優點：(1) 新型遠距離激光位移傳感器光電集成一體化無需外接控制器抗異光干擾能力強；(2) 本系統可適應高溫、多塵、惡劣環境；(3) 基于LabVIEW的數據處理界面直觀友好既可以查看筒體的截面圖也可以查看展開圖；(4)該系統為遠距離測量免去了操作人員受高溫的影響。但不見其在實時監測方面的報道。盡管如此其對窯筒體的變形監測功能是毫無疑問的如果前文說到的新疆某廠窯筒體在斷裂事故發生之前業主采用了該系統筆者想該事故是應該可以避免的。