МЕТОД УСТАНОВКИ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ НА ОСЬ

В процессе эксплуатации вращающихся печей, при снижении их показателей надежности и долговечности, их приходится останавливать, в следствии чего, по длине печи происходит изменение температуры, которое приводит к возникновению деформации корпуса печи. В результате этого происходит смещение корпуса печи относительно его теоретической оси вращения. Эти явления отрицательно сказываются на работоспособности печи, создают в футеровке напряжения сжатия или растяжения, что в свою очередь при длительной эксплуатации приводит к ее разрушению, происходит перекос бандажей, изменение условий сопряжения в паре бандаж и опорный ролик, что приводит к повышению изнашивания в сопрягаемых поверхностях. Это вызывает дополнительное искривление оси вращения вращающейся печи, биение корпуса печи, разрушение футеровки. Восстановление работоспособности печи приводит к длительным простоям печи в ремонте. В настоящее время на предприятиях установка печи на ее теоретическую ось вращения зачастую производится в ее нерабочем состоянии, печь не вращается и ее  температура  совпадает с  температурой окружающей среды. При работающей печи температура по длине печи изменяется в пределах от 1000С до 12000С. Следовательно, при установке печи на ось в холодном состоянии не учитываются температурные деформации по ее длине и искажения формы бандажей и роликов, связанные с их износом. Измерительный инструмент, которым производится контроль положения корпуса печи относительно теоретической оси вращения, имеет большие допуски на размеры, и как следствие возникают большие погрешности установки. После начала работы печь разогревается, но прогрев по длине осуществляется неравномерно, что приводит к деформации корпуса, не совпадению практической (действительной) и теоретической осей вращения. Происходит нарушение прямолинейности относительно оси вращения. Как следствие этот негативный процесс приводит к перекосу бандажей, и смещению корпуса печи относительно установленной оси вращения.

В БГТУ им. В.Г. Шухова было разработано оборудование и технология установки вращающейся печи на ее теоретическую ось вращения во время ее функционирования, т.е. без остановки производственного цикла [1].

Процесс восстановления производится на работающей печи без остановки ее технологического цикла, в то время когда все узлы, агрегаты и системы находятся в рабочем температурном режиме и под действием всего комплекса присущих данному рабочему процессу нагрузок. При этом существует возможность сбора информации об изменении формы бандажей и опорных роликов, а так же при необходимости проводить мероприятия по изменению их формы. Суть технологического процесса состоит в том, что определяют середины первой и последней опор, выставляют их на теоретическую ось вращения печи и проверяют параллельность осей вращения роликов относительно теоретической оси печи. В случае, если они не совпадают, то их выставление производится путем передвижения роликоопор.

Последующей операцией, независимо на первой или последней опоре производится замер диаметров опорных роликов по их длине, и при необходимости производится их обработка с целью придания правильной цилиндрической формы относительно их оси вращения. Контактирующие поверхности роликов исполняют роль базовых поверхностей. Следовательно, появляется погрешность установки корпуса печи относительно вспомогательной. Введение координатной системы позволяет рассматривать процесс установки узла относительно базовой системы как процесс совмещения системы основных баз присоединяемого узла  с координатной системой вспомогательных баз базового изделия. В этом случае погрешность установки w y определяется как вектор: w y= (a y , d y , c y , ly , b y ,g y ), где a y , by , c y - параметры, характеризующие линейные смещение; ly , b y ,g y  – параметры, характеризующие поворот координатной системы вспомогательных баз базового изделия.

Вращающаяся печь  опирается на несколько  пар роликов. При этом имеет место совмещение основных баз бандажей X Б ,YБ , ZБ с координатной системой вспомогательных баз роликовX 0 ,Y0 , Z0 .

Корпус печи расположен внутри бандажей, и через них он базируется на роликоопорах. От качества опорных узлов и расположения роликов на фундаментных рамах, зависит сопряжение поверхностей бандажа с роликами. В связи с большими нагрузками, в зоне их контакта происходит смятие металла, и линия контакта будет иметь некоторую ширину. При  рассмотрении  схемы базирования, контакт сопрягаемой пары можно принять за точечный, в связи с тем, что величина деформации смятия незначительна относительно радиусов деталей, тогда координаты опорных точек контакта в системе X 0 ,Y0 , Z0 можно представить как нормальные Dxi ; Dyi ; Dzi ; определяющие отклонение опорных точек в перпендикулярном к базирующим поверхностям направлении, и плановые xi , yi , zi , определяющие отклонения опорных точек в трёх базирующих поверхностях. Двойные направляющие базы, образуемые опорными роликами обеспечивают базирование вращающейся печи и определяются матрицей нормальных координат следующего вида: T = (Dx1 , Dx2 , Dy3 , Dy4 , Dz5 , Dx6 ) , гдеDx1, Dx2–   нормальные координаты двойной направляющей базы, определяющие смещение и повороткорпуса печи в горизонтальной плоскости; Dy3 , Dy4 –    нормальные координаты двойной направляющей базы, определяющие смещение и поворот корпуса печи в вертикальной плоскости;Dz5-     нормальная координата опорной базы, определяемая гидроупором, который ограничивает осевое перемещение печи;  Dx6 – нормальная координата опорной базы, определяющая поворот печи вокруг продольной оси.

Таким образом, погрешность установки вращающейся печи: w y= Q ´ T , где  Q – матрица налагаемых связей размерности 6 ´ 6, структура которой определяется в соответствии с выбранной схемой базирования; T – матрица нормальных координат, определяющая схему базирования.

Смещения и повороты оси печи и бандажа определяемые двойной направляющей базой составят     в координатной плоскости yoz – по вертикали: by ; l y; по горизонтали –a y ; by ; в осевом направленииc y  = Dz5 .

Для        установления составляющих погрешностей установки бандажа,  вращающейся печи,имеющей несколько опорных узлов, задача сводится к нахождению численных значений отклонений нормальных координат Dx1 , Dx2 , Dy3 , Dy4 опорных точек двойной направляющей базы.

Смещение центра бандажа по вертикали Dy будет зависеть от величины DR –    радиуса наружной поверхности катания. Одновременно, в зависимости от прохождения дефекта, через точки контакта M и K бандажа с роликами происходит смещение координатных осей по оси X d на величину DX .

Изменение положения оси вращения, вызванная отклонением от круглости бандажа или опорных роликов, создает определённые трудности при выборе баз для обработки в условиях эксплуатации. Для обработки поверхностей катания применяется передвижное оборудование, которое располагается так, чтобы резец находился в вертикальной плоскости оси вращения печи. Обработка поверхностей катания обеспечивает контакт поверхностей сопряжения и устраняет перекос бандажа. Такой способ обработки обеспечивает параллельность осей вращения. При расчете размеров на первой обработанной опоре необходимо учитывать возникающие от различных нагрузок деформации. При расчетах необходимо учитывать деформацию в месте контакта ролик-бандаж от статических и динамических нагрузок в этом сечении, температурные явления. После обработки бандажа и роликов получаем точки их касания и третью точку, это положение режущего инструмента и по трем точкам определяем радиус окружности бандажа. В случае большой разницы в размерах бандажей и роликов по опорам, после обработки поверхностей катания размер устанавливается путем передвижения опорных роликов. Применение данной технологии позволяет установить печи на ось без остановки производственного процесса на рабочих режимах, температурные деформации отсутствуют; учтены все деформации в статическом и динамическом режимах, влияющих на смещение оси.

Список литературы

1.        Федоренко М.А. Технология восстановления работоспособности опорных бандажей вращающихся цементных печей/   Федоренко М.А., Бондаренко Ю.А., Санина Т.М., Маркова О.В. Ремонт. Восстановление.Модернизация. 2015. №1. С. 13-15.