陕西建筑材料联盟

回转窑筒体跳动中心的检测及简易计算方法

水泥2018-01-12 21:46:26

  回转窑在安装中,筒体各段节中心线应保持在同一直线。当窑运转一段时间后,由于托轮混凝土基础不均匀沉降,托轮调整不正确,支承零件(轮带、托轮、筒体垫板、轴瓦)磨损不一致,以及检修更换托轮和轴瓦时,没有考虑其新旧尺寸变化等原因,造成窑中心线变动,容易引起工艺和设备事故。本文针对水泥厂回转窑中心线的找正策略,分析了水泥厂一直沿用的检测完窑筒体外圆的跳动后通过作图法来估算中心线偏移量的弊端(费时费力,误差大),通过建立一套简易的数学模型,快速准确地计算出回转中心线的偏移量,将其计算结果与史密斯公司计算出的回转中心线偏移量理论数值进行对比,认为该模型是可行的。

1 回转窑筒体中心线的找正方法

  检测窑筒体各截面上的回转中心与理论中心线的偏差(即回转中心的实际位置)方法有很多种,根据窑筒体外圆进行的定点测跳动量来确定其回转中心线偏移量的方法就是其中之一。如图1所示,在窑筒体需要进行对接的各段节处编号(1~9)并在外部做好固定支架,把150mm深度游标卡尺支到支架上,同时将各段节的对接处沿着回转中心垂直面等分成12等分并同步编号,测量出各支架与筒体的距离,在筒体旋转到各等分点后,再次用卡尺进行测量,依次重复,得出回转窑外圆对称点的跳动变化量,进而计算出筒体的跳动中心点(即重心点),如图2所示(以测点1 inlet side为例)。

图1 窑筒体外圆跳动检测示意


图2 窑筒体外圆12等分测量数据

2 回转窑跳动中心点的计算方法及其简化

  1)计算方法。根据回转窑筒体外圆检测数据,通过求出对称点的偏差数值得出n个数据点(如数值为负,说明该截面圆的重心点偏向前面一个数值并在该数值所在的象限位置,若数值为正则反之),以此数据点所围成的多边形其中心即重心。重心的求解方法采用坐标求解法,步骤为:

  ①以水平对称点连线为x轴,以垂直对称点连线为y轴。

  ②根据n个数据点,依次确定其坐标值A1(x1,y1)、A2(x2,y2)、……、An(xn,yn)。

  ③以A1(x1,y1)、A2(x2,y2)、……、An(xn,yn)为顶点得到任意n边形,对其各顶点依次编号为A1、A2、……、An,沿各顶点分割为n-2个三角形(△a1、△a2、……、△an-2),如图3所示。


图3 多边形分割

  ④计算出各三角形的重心。

  ⑤依此类推,进而算出所在筒体的回转中心(重心)偏差值。

  2)计算公式的简化。由于通过上述步骤进行筒体回转中心线的偏差(偏移量)计算方法很复杂,为将问题进行简化,建立一个根据筒体外圆的跳动数据而得到的简易数学模型,模型的建立方法如下:

  ①将回转窑各截面圆12等分并依次编号,见图2。

  ②以A与G点为x轴,D与J点为y轴。

  ③根据回转窑筒体外圆检测数据求出对称点偏差值,见表1,并以此偏差值为顶点围成任意六边形,见图3。

表1 回转窑筒体外圆对称点偏差计算 mm


  ④把该任意六边形按照某个角为顶点多次分割成4个三角形,各三角形的重心坐标a1(xa1,ya1)、a2(xa2,ya2)、a3(xa3,ya3)、a4(xa4,ya4)按照其三个角的坐标值平均后得出,见表2。

表2 六边形分割成各三角形重心坐标计算  mm


  ⑤将得出的三角形重心点(共4个)依次连接起来围成四边形,再次将该四边形按照各角为顶点分2次进行分割,第一次连接a1 和a3,形成2个三角形,重心坐标分别为b1(xb1,yb1)、b2(xb2,yb2),计算出其平均值b;第二次连接a2和a4,也形成2个三角形,重心坐标分别为c1(xc1,yc1)、c2(xc2,yc2),计算出其平均值c,见表3。

表3 四边形分割成各三角形重心坐标计算  mm


  ⑥将b、c再求平均值即得到任意六边形按照顶点A1进行分割后求出的该任意六边形的重心点坐标AA1(xA1,yA1),见表4。

表4 以A1为顶点进行分割后求出的

该任意六边形的重心坐标  mm

  ⑦将该任意六边形其他角为顶点按照上述步骤进行分割,求出以其他角为顶点状态下进行分割所得到的任意六边形的重心坐标。以所有角为顶点计算的任意六边形重心坐标见表5。

表5 以所有角为顶点进行分割求出任意六边形重心坐标 mm

⑧将以上不同分割状态下得出的任意六边形的重心坐标进行平均后最终得出该任意六边形的重心坐标,该点即为所找的实际回转中心点,其坐标值即为所求的实际回转中心点与理论中心点的偏差值(即偏移量),并得出其所在的方位(即坐标系内的偏差角度及离原点的距离),计算结果见表6。

表6 回转中心线偏移量计算


  3)根据上述方法建立的简易数学模型所求出的回转窑中心线偏移量经与史密斯公司提供的中心线偏移量(该公司建立了一套完整的公式模型,复杂繁琐)进行对比,对比结果见表7。从表7可知,x轴方向最大相差0.07mm,y轴方向最大相差0.18mm,偏差长度最大相差0.18mm(最大允许误差1.5mm),偏差角度最大相差0.9°(最大允许误差2.5°),均在允许误差范围内。

表7 史密斯公司提供的中心线偏移量与简易数学模型计算的偏移量对比

3 结束语

  简易数学模型所求出的回转窑中心线偏移量与史密斯公司提供的中心线偏移量理论数值非常接近,因此可以作为查找窑筒体实际回转中心点的位置来使用,该简易数学模型为回转窑筒体的调整提供了数据支持。

Copyright © 陕西建筑材料联盟@2017