1、水平位移控制参数的确定与控制方法
1.1水平位移控制参数的确定
回转窑是水泥厂熟料烧成的主要设备,以筒体的内径及长度来表示其规格,筒体长30~180m,直径1.8~6m,浮放在2~6对托轮上,托轮的组数视窑的直径及长度而定,窑体荷载通过托轮底座传递给基础。根据生产工艺的不同,一般湿法窑有6个基础,而预分解窑仅需要2-3个基础,其结构形式一般为大块式混凝土基础和钢筋混凝土墙式基础。为了保证回转窑正常有效运转,必须要有安全可靠的基础来支承。回转窑是由电机通过减速机和大小齿轮来驱动的,转速很低,一般在3r/rain左右。回转窑体具有3%~5%的斜度,物料从高端的窑尾进入,燃料由低端的窑头喷入,形成物料与高温烟气对流。由于窑内煅烧带温度高,窑体会变形,有时会导致某一个托轮脱空,使基础受力不均匀。
为了保证回转窑能够安全正常运转,不但要对地基和基础的承载力进行控制,还要对整个基础的变形进行控制。然而对变形控制的参数却是一个空白,不论是设计规范还是设计手册,甚至设备制造公司,都没有一个明确要求,特别是基础本身的刚度,设计者一般先参考常规的工程实例,假定一个截面,再进行强度验算,而对变形往往没有验算,这样如果设计的基础与工程实例条件相近,一般不会有什么问题,但是如果设计的基础与工程实例差异很大,设计者就必须全部重新计算,这时就需要一个很明确的控制参数,然而目前却没有。对于大块式基础,刚度已经很大,位移一般很小,变形不是主要问题;而对于墙式基础,设计者一般按钢筋混凝土封闭式框架计算,变形控制参数只有参考框架结构的要求,即基础顶面水平位移不超过基础高度的1/550。例如:基础高度为5000~7000mm时,基础顶面水平位移应不超过9~13mm,当基础高度为17500mm时,基础顶面水平位移应不超过32mm,这对于一般钢筋混凝土框架结构的建筑物来说,都没有什么问题,然而对于长期受水平力作用的回转窑基础来说,却是一个不可忽视的问题。
回转窑的筒体是浮放在托轮上的,而托轮是固定在基础上的,驱动回转窑的减速机也是固定在基础上的,减速机与回转窑筒体之间是靠齿轮传动的。当回转窑刚启动时,减速机作用于回转窑筒体的瞬时水平力很大,迫使浮放在托轮上的回转窑筒体沿水平力方向移动,随着移动量逐渐增大,减速机作用于回转窑的水平力又逐渐减小,回转窑筒体又基本回位,这时减速机作用于回转窑的水平力又增大。如此反复,就在基础顶面产生了大小不断变化的水平力,也就出现大小变化的位移,从而引起回转窑基础的晃动。当基础刚度较大时,水平位移很小,基本感觉不到晃动,反之,这种晃动使人感觉很不舒服,有时还会影响设备的正常运行。所以如何根据回转窑的运行特点,确定一个合理可行的水平位移控制参数,显得十分重要。特别是近几年,有些工程的回转窑基础高度达16~18m,就更加迫切需要这个参数。然而要确定这个参数,并非一件容易的事,确定小了,必然增加投资,而且技术上也根本不可行;确定大了,必会影响窑的安全运转。几年前,我们对建成的几十个工程进行设计回访,结果发现,凡是基础顶部水平计算位移不超过3mm的工程,设备运转正常,基础也未出现明显晃动,我们将3mm作为回转窑基础水平位移控制参数,目前我们已经按此参数设计了几十条生产线,阿联酋uCClO5000t/d熟料生产线也按此参数控制,现在运行一切正常。
1.2水平位移的控制方法
为了控制基础顶部位移不超过3mm,我们必须保证基础具有一定的刚度。具体办法有:采用大块式基础;对于墙式基础,可以加大墙厚,还可以直接增加横向剪力墙,这些都是很有效的办法。
2、回转窑沉降差控制参数的确定
回转窑沉降差是指回转窑基础与窑头及窑尾之间的沉降差,此参数直接影响回转窑的正常运行,曾经发生过一起因回转窑基础与窑尾之间沉降差过大,而导致密封圈以及烟室损坏的安全事故。此参数的确定,一是以我们对一些水泥生产厂家的回访调查为参考,二是以与国际大型水泥设备制造公司的交流为借鉴。当前,我们在设计中把回转窑沉降差控制在5mm以内。实践证明,这种设计完全可以满足设备运行的要求。
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