03 марта 2016г.
В процессе эксплуатации цементных вращающихся печей возникают ситуации, приводящие к их остановке, в результате чего по длине печи изменяется температура, и возникают деформации корпуса печи, вызывающие его смещение относительно теоретической оси вращения. Эти явления приводят к появлению в футеровке напряжений сжатия или растяжения, что при длительной эксплуатации приводит к ее разрушению. Корпус печи располагается внутри бандажей, которые воспринимают статическую и динамическую нагрузку и передают ее на опорные ролики. Они выполнены цилиндрической формы и обеспечивает восприятие нагрузки и удержание печи в заданном положении относительно горизонта. При эксплуатации происходит смещение (перекос) бандажей, а, следовательно, искажение их линии сопряжения с опорными роликами. В результате этого бандажи и ролики в зоне контакта интенсивно изнашиваются (Рисунки 1, 2), и как следствие этот процесс вызывает дополнительное искривление оси вращения печи, что приводит к биению корпуса печи, в результате чего происходит разрушение футеровки. Этот процесс приводит к длительным простоям печи в ремонте. В настоящее время на предприятиях установка печи на ось в большинстве случаев производится в ее нерабочем состоянии. В это время печь находится в холодном состоянии, которое характеризуется тем, что печь не
вращается и имеет температуру окружающей среды, а в рабочем состоянии температура по длине печи изменяется от 1000С до 12000С. Тепловые деформации корпуса происходят также при нарушении правил технической эксплуатации печи, в результате чего появляются исчезающие и остающиеся прогибы корпуса между опорами и на корпусе образуются выпуклости и вмятины.
Следовательно, при установке
печи на ось в холодном
состоянии не учитываются такие факторы,
как температурные деформации по ее длине и искажения
формы бандажей и роликов.
Мерительный инструмент, которым производится контроль положения корпуса
печи относительно теоретической оси вращения, имеет значительные допуски на конструктивные
размеры, и как следствие возникают большие погрешности установки. После того, как печь разогревают, и запускают в работу, она по длине прогревается неравномерно, корпус ее деформируется (корпус
печи легко подвергается деформациям, в связи с тем,
что при большой длине и диаметре, толщина обечайки
находится в пределах 100 мм), в результате чего теряет прямолинейность относительно
оси вращения, что приводит
к перекосу бандажей
и смещению корпуса печи относительно установленной оси вращения. Таким
образом, в результате искривления оси вращения возникают
колебания и вибрации не только
корпуса печи, но и всего
печного агрегата и бетонных опор, что приводит к разрушению футеровки, и как результат, длительным простоям
печи в ремонте. Искривление оси вращения происходит при неправильной установки роликоопор, бандажей
и температурных перепадов внутри печи.
Выставление печи на ось вращения трудоемкий процесс, требующий высокой
квалификации специалистов, длительных простоев
оборудования, больших финансовых затрат на ремонт и потерь в связи с недовыпуском продукции. В БГТУ им. В.Г. Шухова разработано оборудование и технология установки
печи на ось во время ее эксплуатации, без остановки технологического процесса выпуска
продукции [1, 3, 4]. Этот технологический процесс выполняется на горячей
печи без остановки
производственного цикла, в то время когда футеровка, корпус, бандажи
и опорные ролики находятся в рабочем температурном режиме и под действием статических и динамических нагрузок,
и возможно контролировать форму бандажей и роликов, а так же воздействовать на изменение их формы [2]. Суть технологического процесса заключается в том, что середину
первой и последней опор выставляют на теоретическую ось вращения печи,
обеспечивают параллельность оси вращения роликов относительно теоретической оси печи, а при их несовпадении, изменяют их положение путем передвижения роликоопор
[1, 3]. Далее на первой или последней
опоре производится замер диаметров опорных роликов по их длине, и при необходимости производится их обработка
с целью придания требуемой цилиндрической формы относительно их оси вращения. Для обработки
поверхностей катания применяется специальный переносной станок, который устанавливается таким образом,
чтобы обеспечить расположение режущего инструмента в вертикальной плоскости
оси вращения печи. Обработка
поверхностей катания обеспечивает контакт роликов и бандажа по прямой линии и обеспечивает устранение перекоса
бандажа. Такой способ обработки, когда несколько вращающихся деталей
обрабатываются с одной
установки, обеспечивает параллельность осей вращения этих деталей. При расчете размеров на первой обработанной опоре необходимо учитывать все деформации, возникающие от комбинированных нагрузок. На ролики действуют нагрузки от корпуса печи, передаваемые через бандаж. В связи с тем, что нагрузки действуют на ролики под углом относительно вертикальной плоскости, то возникают
опрокидывающие моменты, имеющие
различную величину
из-за положения роликов. Помимо вышеуказанных нагрузок на ролики оказывают
влияние температурные факторы, связи с тем, что ролики находятся
в различных зонах печи. Эти факторы
оказывают влияние
на деформацию
ролика в зоне контакта
с бандажом, что приводит к изменению радиуса
ролика и опусканию оси вращения в вертикальном направлении. Динамические воздействия на вращающихся агрегатах,
возникающие в процессе
их работы и вызывающие искривление оси вращения, проявляются в виде вибраций
из-за малой жесткости корпусов при воздействии на них больших нагрузок. При искривлении оси вращения корпуса
печи происходит перекос бандажа, в результате чего бандаж начинает касаться ролика не всей поверхностью катания.
В зоне, где контакт бандаж – ролик уменьшился, возникают высокие
удельные давления.
Бандаж печи также подвержен
различным нагрузкам, которые вызывают его деформацию и как следствие смещение оси вращения.
При расчетах необходимо учитывать деформацию
в месте контакта ролик - бандаж от статических и динамических нагрузок
в этом сечении и температурные явления. Деформация от гравитационных сил искажает форму бандажа, увеличивая размер
в горизонтальной плоскости и
уменьшая в вертикальной. После обработки бандажа и роликов получаем точки их касания
и третью точку - положение режущего инструмента и по трем точкам определяем радиус окружности
бандажа. При обработке остальных
опор необходимо учитывать
нагрузку и температурные поля. В случае большой
разницы в размерах
бандажей и роликов
по опорам, после обработки поверхностей катания размер устанавливается
путем передвижения опорных роликов. Приставной станок
устанавливается под бандажом между роликами
и обеспечивает их обработку с одной установки с минимальными погрешностями.
Преимущества применения разработанной технологии установки вращающейся печи: установка
печи на ось осуществляется без остановки производственного процесса; работа выполняется на рабочих
режимах печи, т.е. обрабатываемые бандажи
и ролики находятся под действием
статических и динамических нагрузок и в рабочем температурном режиме,
когда деформации связанные
с разогревом печи и остыванием отсутствуют; учитываются все деформации в статическом и динамическом режимах, влияющие
на смещение оси; обработка поверхностей касания
бандажей и роликов
оптимизирует их контакт
и увеличивает продолжительность эксплуатации; приведенный способ не требует дополнительных капитальных вложений и конструктивных изменений печного
агрегата.
Список литературы
1.
Пат. 2346220
Российская Федерация, МПК7 Способ обеспечения точности
установки обжиговой печи относительно теоретической оси вращения/ М.А. Федоренко, Ю.А. Бондаренко; заявитель и патентообладатель БГТУ им. В.Г. Шухова. – № 2007126138/03, заявл.
09.07.2007, опубл. 10.02.2009 г. Бюл.№ 4.
2.
Федоренко М.А. Исследование обеспечения необходимой шероховатости поверхности крупногабаритных вращающихся деталей приставными станочными модулями/ М.А.Федоренко, Ю.А. Бондаренко, Т.М. Федоренко - Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2008. № 2. С. 35-38.
3.
Федоренко М.А. Способ установки обжиговой
печи или сушильных
барабанов на ось вращения/ М.А. Федоренко, Ю.А. Бондаренко, Т.М. Санина,
О.В. Маркова - Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2014. № 5. С. 110-112.
4.
Федоренко М.А. Технология восстановления работоспособности опорных бандажей
вращающихся цементных печей/ М.А. Федоренко, Ю.А. Бондаренко, Т.М. Санина, О.В. Маркова - Ремонт, восстановление, модернизация. 2015. № 1. С. 13-15
