一种回转窑窑位的调整装置及回转窑的制作方法

1.本申请涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种回转窑窑位的调整装置及回转窑。


背景技术：

2.高炉炼铁中的链篦机
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回转窑
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环冷机氧化球团生产线是采用链篦机干燥、预热；回转窑焙烧、固结；环冷机均热、冷却的现代化球团生产工艺，具有二次能源利用率高、清洁环保、成品矿质量高、能耗低等优点，在球团生产工艺中被广泛应用。
3.回转窑是在高温下重载运行的大型设备，通常由带有倾斜布置(斜度1％
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6％)安装在支承装置上的薄壁钢桶并内衬耐火材料构成，该设备对运行稳定与密封性有较高的要求：预热球经过链篦机与回转窑上连接口进入窑内，依靠窑体旋转与重力完成焙烧与卸料过程。回转窑在运行过程中可能因为各种因素导致回转窑重心动态变化，使回转窑体出现上下窜动现象，严重时将磨损窑体首尾缩口及上下道工序连接处的耐火材料，最终造成停产的严重后果。目前采用的方案是对回转窑顶轮定时监控并进行人工调整，但人工监控、调节、反馈具有滞后性和偶然性，不能确保回转窑窑位保持在最佳位置范围。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种回转窑窑位的调整装置及回转窑，以解决或者部分解决回转窑窑位无法实时在线调整，造成回转窑损伤甚至停产的技术问题。
5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种回转窑窑位的调整装置，包括调整组件、测距组件和控制组件；
6.调整组件设置在回转窑的ⅱ组顶轮基础上，包括：
7.摩擦剂单元和摩擦剂输运管路，摩擦剂输运管路一端连接摩擦剂单元，另一端开口并向回转窑的ⅱ组顶轮延伸，摩擦剂输运管路上设有第一控制阀；
8.润滑剂单元和润滑剂输运管路，润滑剂输运管路一端连接润滑剂单元，另一端开口并向ⅱ组顶轮延伸，润滑剂输运管路上设有第二控制阀；
9.测距组件用于实时测量标定点与回转窑的ⅱ组托圈之间的距离值d；
10.控制组件连接第一控制阀、第二控制阀和测距组件；当检测到距离值d在第一预设范围时，控制组件控制第二控制阀开启、第一控制阀关闭，在ⅱ组顶轮和ⅱ组托圈之间添加润滑剂；当检测到距离值d在第二预设范围时，控制组件控制第二控制阀关闭、第一控制阀开启，在ⅱ组顶轮和ⅱ组托圈之间添加摩擦剂。
11.可选的，当检测到距离值d在第一预设范围时，控制组件控制第二控制阀开启、第一控制阀关闭，在ⅱ组顶轮和ⅱ组托圈之间添加润滑剂，具体包括：
12.当距离值d满足d<d0+d1时，控制组件控制第二控制阀开启、第一控制阀关闭，以使调整组件开始在ⅱ组顶轮和ⅱ组托圈之间添加润滑剂；
13.当距离值d满足d<d0+d2时，控制组件控制调整组件持续添加润滑剂；
14.当距离值d满足d≥d0+d2时，控制组件控制第二控制阀关闭、第一控制阀关闭，以使
调整组件停止添加润滑剂；
15.其中，d0为回转窑上行极限位，d1为回转窑上行上限位，d2为回转窑下行上限位。
16.进一步的，d0的取值范围为500mm<d0≤1000mm；d1的取值范围为5mm<d1≤10mm；d2的取值范围为65mm<d0≤70mm。
17.如上述的技术方案，当检测到距离值d在第二预设范围时，控制组件控制第二控制阀关闭、第一控制阀开启，在ⅱ组顶轮和ⅱ组托圈之间添加摩擦剂，具体包括：
18.当距离值d满足d0+d2<d<d0+d3时，控制组件控制第二控制阀关闭、第一控制阀开启，以使调整组件在ⅱ组顶轮和ⅱ组托圈之间添加摩擦剂；
19.当距离值d满足d≤d0+d2时，控制组件控制第二控制阀关闭、第一控制阀关闭，以使调整组件停止添加摩擦剂；
20.其中，d0为回转窑上行极限位，d2为回转窑下行上限位，d3为回转窑下行极限位。
21.进一步的，d0的取值范围为500mm<d0≤1000mm；d2的取值范围为65mm<d2≤70mm；d3的取值范围为75mm<d0≤80mm。
22.可选的，调整组件还包括第一球形阀和第二球形阀；
23.第一球形阀通过管路与第一控制阀并联，第二球形阀通过管路与第二控制阀并联。
24.可选的，第一控制阀和第二控制阀均为动力阀。
25.可选的，摩擦剂为石英砂。
26.可选的，润滑剂为二硫化钼粉末。
27.基于前述技术方案相同的发明构思，本发明还提供了一种回转窑，回转窑包括ⅱ组顶轮基础、ⅱ组顶轮和ⅱ组托圈，在ⅱ组顶轮基础上设有上述技术方案中的调整装置。
28.通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：
29.本发明提供了一种回转窑窑位的调整装置，通过测距组件测量标定点与回转窑的ⅱ组托圈之间的距离值，控制组件对距离值进行实时判断，当距离值在第一预设范围时，控制调整组件在ⅱ组顶轮和ⅱ组托圈之间添加润滑剂，当距离值在第二预设范围时，控制调整组件在ⅱ组顶轮和ⅱ组托圈之间添加摩擦剂；上述调整装置实现了连续监测窑位信息，并根据窑位信息确定添加润滑剂或摩擦剂，以实时调整回转窑窑位在目标范围内，从而保证回转窑在正常位置处工作，避免回转窑因过度的窜动产生设备损伤，以及对正常生产节奏的不利影响。
30.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
31.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
32.图1示出了根据本发明一个实施例的回转窑窑位调整装置的示意图；
33.图2示出了根据本发明一个实施例的回转窑结构示意图；
34.图3示出了根据本发明一个实施例的控制元件的判断逻辑流程图；
35.图4示出了根据本发明一个实施例的控制元件的判断示意图；
36.附图标记说明：
37.1、调整组件；11、摩擦剂单元；12、摩擦剂输运管路；13、第一控制阀；14、润滑剂单元；15、润滑剂输运管路；16、第二控制阀；17、第一球形阀；18、第二球形阀；2、测距组件；3、控制组件；41、ⅰ组顶轮基础；42、ⅰ组挡轮；43、ⅰ组顶轮；44、ⅰ组托圈；45、齿圈；46、传动齿轮；47、主驱动；48、ⅱ组顶轮；49、ⅱ组托圈；50、ⅱ组顶轮基础；51、回转窑主体。
具体实施方式
38.为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。除非另有特别说明，本发明中用到的各种设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
39.为了解决现有技术中的回转窑的窑位不能实时在线调整的问题，在一个可选的实施例中，如图1所示，提供了一种回转窑窑位的调整装置，包括调整组件1、测距组件2和控制组件3；
40.调整组件1设置在回转窑的ⅱ组顶轮基础上，包括：
41.摩擦剂单元11和摩擦剂输运管路12，摩擦剂输运管路12一端连接摩擦剂单元11，另一端开口并向回转窑的ⅱ组顶轮48延伸，摩擦剂输运管路12上设有第一控制阀13；
42.润滑剂单元14和润滑剂输运管路15，润滑剂输运管路15一端连接润滑剂单元14，另一端开口并向ⅱ组顶轮48延伸，润滑剂输运管路15上设有第二控制阀16；
43.测距组件2用于实时测量标定点与回转窑的ⅱ组托圈之间的距离值d；
44.控制组件3连接第一控制阀13、第二控制阀16和测距组件2；当检测到距离值d在第一预设范围时，控制组件3控制第二控制阀16开启、第一控制阀13关闭，在ⅱ组顶轮48和ⅱ组托圈之间添加润滑剂；当检测到距离值d在第二预设范围时，控制组件3控制第二控制阀16关闭、第一控制阀13开启，在ⅱ组顶轮48和ⅱ组托圈之间添加摩擦剂。
45.具体的，本实施例提供的调整装置应用的回转窑的结构示意图如图2所示，回转窑主体51以一定的倾斜角度架设在ⅰ组顶轮基础41和ⅱ组顶轮基础50上：ⅰ组顶轮基础41上固定设置ⅰ组挡轮42和ⅰ组顶轮43，套设在回转窑主体51上的ⅰ组托圈44架设在ⅰ组顶轮43上；同理，ⅱ组顶轮基础50上固定设置ⅱ组挡轮和ⅱ组顶轮48，套设在回转窑主体51上的ⅱ组托圈49架设在ⅱ组顶轮48上。ⅱ组顶轮基础50上还设有回转窑的主驱动47，主驱动47上的传动齿轮46与回转窑主体51上的齿圈45构成传动结构。
46.研究表明，在实际运行过程中导致回转窑重心动态变化，使回转窑主体51产生上下窜动的因素包括：(1)倾斜布置及齿圈45和顶轮接触区域周向弹性滑动因素，运行中的回转窑向低位点滑动；(2)回转窑托圈与顶轮接触面磨损，导致轴向摩擦力变化，(3)焙烧过程中不可避免的粉末入窑发生的窑内结瘤现象。窑位变化的趋势为：当托圈与顶轮之间的摩擦力增大时，回转窑窑位向窑尾方向(进料口方向，图2的右侧)上行；当托圈与顶轮之间的
摩擦力变小时，回转窑窑位向窑头方向(出料口方向，图2的左侧)下行。
47.因此，本实施例提供的调整装置的控制原理为：通过测距组件2测量连续测量ⅱ组托圈49与测量标定点之间的距离d的信号；其中，标定点是预设设置的表征窑位的测量标定点，当回转窑旋转过程中因自重以及重心变化引起的回转窑主体51沿旋转轴方向窜动时，测得的d值产生变化，d值变大说明窑位下行，d值变小说明窑位上行；测距元件将测得的d值信号实时传输至控制组件3进行处理，控制组件3根据实时的d值和控制逻辑，当d值在第一预设范围时，控制调整组件1发出控制信号，打开第二控制阀16，在ⅱ组顶轮48和ⅱ组托圈49之间添加润滑剂，以减小摩擦系数，控制窑位下行；当d值在第二预设范围时，控制组件3发出控制信号，打开第一控制阀13，控制调整组件1在ⅱ组顶轮48和ⅱ组托圈49之间添加摩擦剂，以增大摩擦系数，控制窑位上行；其中，第二预设范围中的值大于第一预设范围中的值，d在第一预设范围表示当前窑位较高，需要控制窑位下行；d在第二预设范围表示当前窑位较低，需要控制窑位上行。通过根据窑位确定添加摩擦剂或润滑剂的结合，可实时将窑位保持在正常运行的目标范围内。
48.调整组件1中的摩擦剂单元11是用于储供摩擦剂的容器，润滑剂单元14是用于储供润滑剂的容器。润滑剂输运管路15和摩擦剂输运管路12的出口设置在回转窑顶轮轴承座上缘，能够完成向回转窑托圈与顶轮之间添加摩擦剂或润滑剂的工作。可选的，还可在摩擦剂单元11或润滑剂单元14上设置智能仪表，监控摩擦剂或润滑剂参数。
49.需要注意的是，本实施例中的调整组件1是设置在ⅱ组顶轮基础50上，对ⅱ组顶轮48和ⅱ组托圈49之间的摩擦系数进行调整；实际上，也可将调整组件1设置在ⅰ组顶轮基础41上，对ⅰ组顶轮43和ⅰ组托圈44之间的摩擦系数进行调整。本实施例之所以设置在ⅱ组顶轮基础50上，是因为实践表明对ⅱ组顶轮48和ⅱ组托圈49的调整，可将窑位更快速的调整至目标范围。
50.实际应用时，测距组件2可以安装在调整组件1上，也可以安装在ⅱ组顶轮基础50，即回转窑抗震基础上。可选的，测距组件2可使用非接触测距元件，如激光测距元件，图像测距元件、超声波测距元件，磁学测距元件等。
51.控制组件3可使用数字控制单元，可接入二级系统的plc数字控制单元进行编程逻辑控制。
52.可选的，第一控制阀13和第二控制阀16均为机械控制阀门，可以采用动力阀。使用机械控制阀门的好处是当非接触测距元件、数字控制单元或调整装置模块出现故障或调节失效时，可进行手动操作，实现紧急调整。
53.在实际生产中可能会遇到电子控制系统故障，或第一控制阀13、第二控制阀16故障，或回转窑出现异常剧烈窜动，此时需要人工介入进行调整。为了在上述异常情况下也可进行手动控制，可选的，调整组件1还包括第一球形阀17和第二球形阀18；第一球形阀17通过管路与第一控制阀13并联，第二球形阀18通过管路与第二控制阀16并联。设置并联球阀作为紧急调整机构，提高调整装置的可靠性，当电子系统失效或检修故障时，也可手动控制并联球阀进行调整，保证回转窑位于正常位置运行。
54.可选的，摩擦剂可选用固体摩擦剂，可直接使用现场的各种干矿粉；润滑剂可采用固体润滑剂或液体润滑剂，如液体润滑剂包括合成基础油或矿物基础油，固体润滑剂包括石墨等。
55.通过大量生产实践，提出了一种优选的摩擦剂和润滑剂：摩擦剂为石英砂；润滑剂为二硫化钼粉末；实践表明采用上述材料用作摩擦剂和润滑剂进行配合使用，能够更准确、迅速的将窑位调整至目标范围。
56.本实施例提供了一种回转窑窑位的调整装置，通过测距组件测量标定点与回转窑的ⅱ组托圈之间的距离值，控制组件对距离值进行实时判断，当距离值在第一预设范围时，控制调整组件在ⅱ组顶轮和ⅱ组托圈之间添加润滑剂，当距离值在第二预设范围时，控制调整组件在ⅱ组顶轮和ⅱ组托圈之间添加摩擦剂；上述调整装置实现了连续监测窑位信息，并根据窑位信息确定添加润滑剂或摩擦剂，以实时调整回转窑窑位在目标范围内，从而保证回转窑在正常位置处工作，避免回转窑因过度的窜动产生设备损伤，以及对正常生产节奏的不利影响。
57.基于前述实施例相同的发明构思，在又一个可选的实施例中，提供了一种量化的窑位控制逻辑，具体如下：
58.当检测到距离值d在第一预设范围时，控制组件3控制第二控制阀16开启、第一控制阀13关闭，在ⅱ组顶轮48和ⅱ组托圈49之间添加润滑剂，具体包括：
59.当距离值d满足d<d0+d1时，控制组件3控制第二控制阀16开启、第一控制阀13关闭，以使调整组件1开始在ⅱ组顶轮48和ⅱ组托圈49之间添加润滑剂；
60.当距离值d满足d<d0+d2时，控制组件3控制调整组件1持续添加润滑剂；
61.当距离值d满足d≥d0+d2时，控制组件3控制第二控制阀16关闭、第一控制阀13关闭，以使调整组件1停止添加润滑剂；
62.当检测到距离值d在第二预设范围时，控制组件3控制第二控制阀16关闭、第一控制阀13开启，在ⅱ组顶轮48和ⅱ组托圈49之间添加摩擦剂，具体包括：
63.当距离值d满足d0+d2<d<d0+d3时，控制组件3控制第二控制阀16关闭、第一控制阀13开启，以使调整组件1在ⅱ组顶轮48和ⅱ组托圈49之间添加摩擦剂；
64.当距离值d满足d≤d0+d2时，控制组件3控制第二控制阀16关闭、第一控制阀13关闭，以使调整组件1停止添加摩擦剂；
65.其中，d0为回转窑上行极限位，d1为回转窑上行上限位，d2为回转窑下行上限位，d3为回转窑下行极限位。
66.上述方案中的d0、d1、d2、d3是预先确定的，并预设在控制单元中的判断值。上述过程的控制元件的判断逻辑流程图如图3所示，判断示意图如图4所示，具体判断过程如下：
67.当检测到距离值d<d0+d1时，说明此时窑位偏上限，开始添加润滑剂，使窑位下行；
68.在距离值d逐渐增大且满足d<d0+d2的过程中，继续添加润滑剂，保持窑位下行；
69.当检测到距离值d≥d0+d2时，停止添加润滑剂；
70.当检测到距离值d0+d2<d<d0+d3时，说明此时窑位偏下限，开始添加摩擦剂，使窑位上行；
71.在距离值d逐渐减小且满足d>d0+d2的过程中，继续添加摩擦剂，保持窑位上行；
72.当检测到距离值d≤d0+d2时，停止添加摩擦剂。
73.通过上述调整手段的结合，最终可使回转窑位的运行位置限定于d0+d1＜d＜d0+d2的目标范围内。
74.进一步的，通过大量的生产实践确定出：
75.d0的取值范围为500mm<d0≤1000mm；d1的取值范围为5mm<d1≤10mm；d2的取值范围为65mm<d2≤70mm；d3的取值范围为75mm<d0≤80mm。
76.基于前述实施例相同的发明构思，在又一个可选的实施例中，还提供了一种回转窑，回转窑包括ⅱ组顶轮基础50、ⅱ组顶轮48和ⅱ组托圈49，在ⅱ组顶轮基础50上设有上述实施例中的调整装置。
77.通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：
78.本发明提供了一种回转窑窑位的调整装置，通过测距组件测量标定点与回转窑的ⅱ组托圈之间的距离值，控制组件对距离值进行实时判断，当距离值在第一预设范围时，控制调整组件在ⅱ组顶轮和ⅱ组托圈之间添加润滑剂，当距离值在第二预设范围时，控制调整组件在ⅱ组顶轮和ⅱ组托圈之间添加摩擦剂；上述调整装置实现了连续监测窑位信息，并根据窑位信息确定添加润滑剂或摩擦剂，以实时调整回转窑窑位在目标范围内，从而保证回转窑在正常位置处工作，避免回转窑因过度的窜动产生设备损伤，以及对正常生产节奏的不利影响。
79.尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
80.显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。