摘要：作為純鹼生產的核心裝置煅燒爐在傳統的檢修中很少用到ＣＡＤ技術進行輔助修理，本文主要結合在重灰煅燒爐託輪墊板和自身返鹼式煅燒爐擋灰圈高度的確定中，利用ＣＡＤ軟體進行輔助處理，從而精確的確定相關尺寸，在實際運用中值得推廣和借鑑。
關鍵詞：ＣＡＤ軟體；重灰煅燒爐；託輪；擋灰圈；檢修
中圖分類號：ＴＱ１１４．１５ 文獻標識碼：Ｃ 文章編號：１００５－８３７０（２０１６）０１－０３－０４
計算機輔助設計（ＣＡＤ－ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＤｅ－ｓｉｇｎ）目前在裝置行業已經成熟使用，但大部分用於圖形設計，在純鹼企業更是如此，多用於零部件圖紙的繪製。其實ＣＡＤ還可以用於尺寸的計算、校核，從而確定一些關鍵資料，方法簡捷，而且它的計算精度高，在一些非標件的製作中有著非常突出的表現。我公司近幾年重灰爐檢修中利用ＣＡＤ技術進行資料的處理和分析，在託輪墊板的厚度確定、自身返鹼式重灰爐擋灰圈以及爐體安裝等施工中實際運用，較前期的手工公式計算技術，速度快，精度高，可視性強，應該值得推廣和借鑑。
１確定重灰爐託輪墊板厚度
１．１重灰煅燒爐託輪墊鐵
重灰煅燒爐在目前國內的純鹼生產中是非常重要的核心裝置，執行時，龐大的爐體由四個託輪支撐，為了保證蒸汽回水的暢通和物料的流動，爐體安裝時帶有一定的斜度，從１．７％～３％不等；爐體的自重、爐內物料的重量以及轉動時產生的衝量等，所有的載荷均附加在四個託輪上。所以在長時間的生產執行中，託輪和滾圈的表面會產生一定的磨損。在設計過程中，由於滾圈更換難度較大，一般滾圈的硬度高於託輪的硬度，執行時，以犧牲託輪的壽命來保障滾圈的壽命，這也是目前國內各鹼廠經常更換託輪的原因。託輪外圓磨損後，需要及時增加墊板和調整託輪的位置，以保證煅燒爐的幾何軸線的位置不變，一旦煅燒爐的幾何位置發生變化，將會導致爐嘴與進料裝置磨損嚴重、爐體異常震動、主傳動裝置部分損壞頻繁、頭尾漏鹼等一系列問題，這些問題對於大型裝置來說是致命的，所以託輪墊板厚度的確定非常重要。根據純鹼行業比較權威的資料，１９９１年遼寧科學技術出版社出版的《純鹼生產裝置檢修與防腐》的資料中，對於墊板厚度的確定有專門的闡述，傳統的檢修方法也和資料中所描述的相似。為更好地比較傳統的檢修計算方法和ＣＡＤ軟體確定厚度的方法不同，下文將分別對比描述。
１．２傳統的煅燒爐託輪墊板厚度確定方法
煅燒爐在安裝初期，就在託輪的鋼基礎上做好標識，確定託輪的中心位置，以此為基準來確定煅燒爐的幾何軸線，一般認為煅燒爐的幾何軸線為過前後滾圈執行的直線，在資料中，描述了保持前後滾圈的圓心位置不變，就意味著煅燒爐的幾何軸線位置不變。施工中，首先確定了煅燒爐託輪的中心位置，以此為基準，原始安裝的託輪尺寸一定，滾圈尺寸一定，爐體中心距離兩個託輪中心尺寸也是一定的。在煅燒爐執行一段時間後，爐體中心位置隨著滾圈和託輪表面的磨損，會發生一定的變化，具體的爐體中心位置很難準確定位，所以要依靠託輪和滾圈的厚度以及託輪在原始中心線的位置來計算。如圖１所示，Ｏ為安裝時的滾圈執行的圓心，Ｏ１和Ｏ２分別為託輪１和託輪２的安裝時的圓心，Ａ點為過Ｏ點垂直於Ｏ１Ｏ２的直線和Ｏ１Ｏ２連線的交點，將滾圈與託輪的切點與滾圈圓心連線之間的夾角定義為α。當滾圈和託輪在執行後由於磨損導致了尺寸的變化，滾圈的半徑Ｒ減少至Ｒ′，託輪半徑分別為ｒ１和ｒ２減少至ｒ１′和ｒ２．《純鹼生產裝置檢修與防腐》中介紹，當滾圈和託輪在執行一段時間磨損後，給出以下公式：Ｏ１Ｏ１′＝（Ｒ＋ｒ１）－（Ｒ′＋ｒ１′）（１）Ｏ１ａ１＝Ｏ１Ｏ１′ｓｉｎα２（２）Ｏ１′ａ１＝Ｏ１Ｏ１′ｃｏｓα２（３）上式中，Ｏ１ａ１是磨損後的託輪圓心與標準託輪圓心的位移量，Ｏ１′ａ１是磨損後的.託輪圓心比標準抬高的位移量，在檢修滾圈和託輪中，為了保證爐體的中心線不變，通過將託輪向裡並抬高的方式來完成，公式（２）和公式（３）就是計算向裡推進和抬高的量，抬高的量一般在託輪基礎上鋪設同等厚度的墊板即可。
１．３例項確定墊板厚度和推進量來對比兩種方法
１．３．１首先確定滾圈和託輪的尺寸變化在２０１５年進行的重灰爐更新改造期間，為了最大程度的節約檢修費用，經過現場實際觀察分析，決定在重灰爐爐體更新的過程中使用舊的滾圈和舊的託輪，單臺煅燒爐可節約費用１５０萬元。利舊前將滾圈和託輪的表面進行車削加工，在保證滾圈表面硬度層不受影響的前提下儘可能車削出完整的圓面。安裝中需要對託輪的位置進行調整，以下資料是車削前後的各尺寸。１．３．２用傳統的方法來確定託輪墊板的厚度根據上述公式和已知資料，Ｏ１Ｏ１′＝（Ｒ＋ｒ１）－（Ｒ′＋ｒ１′）＝（４５００／２＋１４００／２）－（４４３８／２＋１３９５／２）＝３３．５ｍｍＯ１ａ１＝Ｏ１Ｏ１′ｓｉｎα２＝３３．５ｓｉｎ３０°＝１６．７５ｍｍＯ１′ａ１＝Ｏ１Ｏ１′ｃｏｓα２＝３３．５ｃｏｓ３０°＝２９．０１ｍｍ也就是說，車削後需要將託輪向內側推進１６．７５ｍｍ，並增加２９．０１ｍｍ的墊板。１．３．３用ＣＡＤ技術來確定託輪墊板的厚度第一步：在ＣＡＤ中畫出託輪φ１４００和滾圈φ４５００的圖形。第二步：用實際尺寸在ＣＡＤ中畫出託輪和滾圈。如圖２。在上圖的基礎上，已標準滾圈的圓心Ｏ為圓心，畫出車削後滾圈φ４４３８的圓（虛線），為了保持夾角３０°不變，標準滾圈的圓心Ｏ和標準託輪圓心Ｏ１的連線上取出車削後託輪的半徑６９７．５ｍｍ的點為圓心Ｏ１′，車削後託輪的圓（虛線）相切與車削後的滾圈圓，如圖３。第三步：標出推進和抬高的尺寸，並用尺寸測量工具量出實際尺寸。如圖４、圖５。這樣可以直觀的看出，為了保證煅燒爐的中心線位置不變，需要將車削後的託輪向內推進１６．９６１ｍｍ，並抬高２９．１０５ｍｍ，也就是說需要增加２９．１０５ｍｍ的墊板。
１．４兩種計算確定墊板厚度的方法的對比
１．４．１計算結果的對比通過以上資料可以看出，結果偏差量均控制在０．５ｍｍ以內，完全符合煅燒爐找正的３ｍｍ以內的控制量，可以肯定說，ＣＡＤ測量法得出的結果更符合於實際尺寸。１．４．２優缺點的對比兩種方法計算託輪的推進量和抬高量都有各自的特點，但通過上面的例項可以看出，ＣＡＤ測量法更為直觀、簡捷，在圖紙上不僅可以得出所需的資料，而且它們的移動軌跡也十分明瞭。１．４．３ＣＡＤ技術在託輪和爐體調整中的延伸使用託輪的找正一般都是通過沿著託輪和爐體的中心連線來決定託輪的移動軌跡，從而確定各個方向的位移量。但是在煅燒爐的實際執行中，爐體的上下異常竄動必須通過託輪兩側頂絲的鬆緊來調整爐體的穩定，這就是常說的“調爐”，通常運用“右手定則”或“仰手法”，這種方法在《純鹼生產裝置檢修與防腐》中有詳細介紹。通過調整託輪位置來控制爐體上下竄動時，煅燒爐與託輪中心線的夾角一定會發生變化，這種情況下想通過以上的公式計演算法來確定爐體中心線的位置就非常困難，而爐體中心線的抬高或者降低都將對爐頭和爐尾部件產生影響，最多就是爐嘴磨損。這時使用ＣＡＤ測量法就有了充分的優勢，可以利用在圖紙上實際尺寸來反推出爐體中心線的位移軌跡，不受夾角的制約，通過確定後的各個尺寸來確定施工方案，更有利於修理方案的完善和準確。
２確定自身返鹼重灰爐擋灰圈高度
２．１擋灰圈對重灰爐執行的重要性
在自身返鹼的重灰爐中，爐體後端均安裝一定高度的擋灰圈來保證爐內的存灰量，以保證重灰的穩定生產。擋灰圈高度的確定非常重要，太高容易導致爐記憶體灰增加，煅燒爐負荷不斷增加，產量受限，無法達到設計能力，生產無法正常執行；太低容易導致爐記憶體灰過少，混合鹼在爐內停留時間過短，流淌過快，導致物料不能充分加熱，很容易產生次品鹼，所以擋灰圈的高低直接決定了重灰爐的產量和產品質量。目前國內的資料很少有具體詳細的方法來確定重灰爐擋灰圈的高低，大部分通過實際操作要求或者經驗來多次調整重灰爐擋灰圈的高低。我們用ＣＡＤ技術完全可以完成擋灰圈的高度的確定，下面就詳細介紹這種方法的運用。
２．２ＣＡＤ確定擋灰圈高度的方法
確定重灰爐擋灰圈的高度首先必須要了解重灰爐在生產過程中的物料高度的需求。重灰爐在執行過程中，滿負荷執行時爐內物料一般僅能將最內層加熱管的最下面一組（５根）埋在物料中，根據這個料層高度通過ＣＡＤ軟體進行擋灰圈高度的設計：１）按照實際尺寸畫出φ３０００爐體；２）按照實際尺寸畫出最內層加熱管φ２０６６的中心線；３）畫出物料的高度（實際操作中用一條直線連線所露出物料的兩個加熱管的中心點即可）；４）以爐體的中心點為圓心，以上述這條連線和爐體中心線的交點為半徑，畫出相應尺寸的圓，用直徑測量工具可得這個圓的直徑φ１８７９．３，這個基本就是擋灰圈的高度；５）根據重灰爐直徑大小和生產需要以及實際操作條件，爐記憶體灰需要調整時，調整後的擋灰圈尺寸也可以用上述方法進行確定。見圖６。
３ＣＡＤ在煅燒爐新爐體安裝時的模擬運用
煅燒爐由於體積龐大，特別在廠房內部施工時，爐體的吊裝是非常關鍵的工作，這種情況下，可以按照實際尺寸，在ＣＡＤ軟體上將廠房和爐體標識出來，通過ＣＡＤ軟體自帶的反轉、平移等功能來實現安裝的模擬運用，同樣可以起到很好的效果。連雲港鹼廠重灰爐更新改造中，就是利用這種方法在施工方案中模擬操作，在後續施工中起到了非常重要的指導作用。
４結語
計算機技術在傳統的行業上已經得到廣泛的應用和推廣，ＣＡＤ技術已經更新多個版本，其功能強大，可以在傳統的純鹼裝置檢修中進行推廣和應用，本文僅從重灰爐修理中的一些例項進行講解，在其它方面同樣也有強大的優勢。
參考文獻
［１］孫錫吾，潘鴻恩．純鹼生產裝置檢修與防腐［Ｍ］．瀋陽：遼寧科學技術出版社，１９９１
［２］王楚．純鹼生產工藝與裝置計算［Ｍ］．北京：化學工業出版社，１９９５