回轉(zhuǎn)窯基礎(chǔ)變形控制
回轉(zhuǎn)窯基礎(chǔ)的水平位移和豎向沉降差的多少,直接影響回轉(zhuǎn)窯的正常使用。如果基礎(chǔ)頂部水平位移偏大,回轉(zhuǎn)窯在運轉(zhuǎn)時就會有很明顯地晃動;如果基礎(chǔ)與窯頭或窯尾之間沉降偏大,回轉(zhuǎn)窯在運轉(zhuǎn)時就會與固定密封圈的結(jié)構(gòu)摩擦,甚至撬壞結(jié)構(gòu)物,還會造成托輪軸斷裂等。本文就回轉(zhuǎn)窯的水平位移和沉降差參數(shù)的確定與控制進行總結(jié)和探討。
1、水平位移控制參數(shù)的確定與控制方法
1.1水平位移控制參數(shù)的確定
回轉(zhuǎn)窯是水泥廠熟料燒成的主要設(shè)備,以筒體的內(nèi)徑及長度來表示其規(guī)格,筒體長30~1 80 m,直徑1.8~6m,浮放在2~6對托輪上,托輪的組數(shù)視窯的直徑及長度而定,窯體荷載通過托輪底座傳遞給基礎(chǔ)。根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同,一般濕法窯有6個基礎(chǔ),而預分解窯僅需要2-3個基礎(chǔ),其結(jié)構(gòu)形式一般為大塊式混凝土基礎(chǔ)和鋼筋混凝土墻式基礎(chǔ)。為了保證回轉(zhuǎn)窯正常有效運轉(zhuǎn),必須要有安全可靠的基礎(chǔ)來支承。回轉(zhuǎn)窯是由電機通過減速機和大小齒輪來驅(qū)動的,轉(zhuǎn)速很低,一般在3r/rain左右?;剞D(zhuǎn)窯體具有3%~5%的斜度,物料從高端的窯尾進入,燃料由低端的窯頭噴入,形成物料與高溫煙氣對流。由于窯內(nèi)煅燒帶溫度高,窯體會變形,有時會導致某一個托輪脫空,使基礎(chǔ)受力不均勻。
為了保證回轉(zhuǎn)窯能夠安全正常運轉(zhuǎn),不但要對地基和基礎(chǔ)的承載力進行控制,還要對整個基礎(chǔ)的變形進行控制。然而對變形控制的參數(shù)卻是一個空白,不論是設(shè)計規(guī)范還是設(shè)計手冊,甚至設(shè)備制造公司,都沒有一個明確要求,特別是基礎(chǔ)本身的剛度,設(shè)計者一般先參考常規(guī)的工程實例,假定一個截面,再進行強度驗算,而對變形往往沒有驗算,這樣如果設(shè)計的基礎(chǔ)與工程實例條件相近,一般不會有什么問題,但是如果設(shè)計的基礎(chǔ)與工程實例差異很大,設(shè)計者就必須全部重新計算,這時就需要一個很明確的控制參數(shù),然而目前卻沒有。對于大塊式基礎(chǔ),剛度已經(jīng)很大,位移一般很小,變形不是主要問題;而對于墻式基礎(chǔ),設(shè)計者一般按鋼筋混凝土封閉式框架計算,變形控制參數(shù)只有參考框架結(jié)構(gòu)的要求,即基礎(chǔ)頂面水平位移不超過基礎(chǔ)高度的1/550。例如:基礎(chǔ)高度為5000~7000 mm時,基礎(chǔ)頂面水平位移應不超過9~13 mm,當基礎(chǔ)高度為17500mm時,基礎(chǔ)頂面水平位移應不超過32mm,這對于一般鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的建筑物來說,都沒有什么問題,然而對于長期受水平力作用的回轉(zhuǎn)窯基礎(chǔ)來說,卻是一個不可忽視的問題。
回轉(zhuǎn)窯的筒體是浮放在托輪上的,而托輪是固定在基礎(chǔ)上的,驅(qū)動回轉(zhuǎn)窯的減速機也是固定在基礎(chǔ)上的,減速機與回轉(zhuǎn)窯筒體之間是靠齒輪傳動的。當回轉(zhuǎn)窯剛啟動時,減速機作用于回轉(zhuǎn)窯筒體的瞬時水平力很大,迫使浮放在托輪上的回轉(zhuǎn)窯筒體沿水平力方向移動,隨著移動量逐漸增大,減速機作用于回轉(zhuǎn)窯的水平力又逐漸減小,回轉(zhuǎn)窯筒體又基本回位,這時減速機作用于回轉(zhuǎn)窯的水平力又增大。如此反復,就在基礎(chǔ)頂面產(chǎn)生了大小不斷變化的水平力,也就出現(xiàn)大小變化的位移,從而引起回轉(zhuǎn)窯基礎(chǔ)的晃動。當基礎(chǔ)剛度較大時,水平位移很小,基本感覺不到晃動,反之,這種晃動使人感覺很不舒服,有時還會影響設(shè)備的正常運行。所以如何根據(jù)回轉(zhuǎn)窯的運行特點,確定一個合理可行的水平位移控制參數(shù),顯得十分重要。特別是近幾年,有些工程的回轉(zhuǎn)窯基礎(chǔ)高度達16~18m,就更加迫切需要這個參數(shù)。然而要確定這個參數(shù),并非一件容易的事,確定小了,必然增加投資,而且技術(shù)上也根本不可行;確定大了,必會影響窯的安全運轉(zhuǎn)。幾年前,我們對建成的幾十個工程進行設(shè)計回訪,結(jié)果發(fā)現(xiàn),凡是基礎(chǔ)頂部水平計算位移不超過3mm的工程,設(shè)備運轉(zhuǎn)正常,基礎(chǔ)也未出現(xiàn)明顯晃動,我們將3mm作為回轉(zhuǎn)窯基礎(chǔ)水平位移控制參數(shù),目前我們已經(jīng)按此參數(shù)設(shè)計了幾十條生產(chǎn)線,阿聯(lián)酋uCClO 5000t/d熟料生產(chǎn)線也按此參數(shù)控制,現(xiàn)在運行一切正常。
1.2水平位移的控制方法
為了控制基礎(chǔ)頂部位移不超過3mm,我們必須保證基礎(chǔ)具有一定的剛度。具體辦法有:采用大塊式基礎(chǔ);對于墻式基礎(chǔ),可以加大墻厚,還可以直接增加橫向剪力墻,這些都是很有效的辦法。
2、回轉(zhuǎn)窯沉降差控制參數(shù)的確定
回轉(zhuǎn)窯沉降差是指回轉(zhuǎn)窯基礎(chǔ)與窯頭及窯尾之間的沉降差,此參數(shù)直接影響回轉(zhuǎn)窯的正常運行,曾經(jīng)發(fā)生過一起因回轉(zhuǎn)窯基礎(chǔ)與窯尾之間沉降差過大,而導致密封圈以及煙室損壞的安全事故。此參數(shù)的確定,一是以我們對一些水泥生產(chǎn)廠家的回訪調(diào)查為參考,二是以與國際大型水泥設(shè)備制造公司的交流為借鑒。當前,我們在設(shè)計中把回轉(zhuǎn)窯沉降差控制在5mm以內(nèi)。實踐證明,這種設(shè)計完全可以滿足設(shè)備運行的要求。
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