氧化鋁熟料燒成回轉(zhuǎn)窯運行軸線的直線度是回轉(zhuǎn)窯長期穩(wěn)定高效運行的關(guān)鍵。如何快速準確進行軸線測量和計算，一直是國內(nèi)外有關(guān)專家研究的重要課題。本節(jié)重點針對國內(nèi)目前的靜態(tài)測量技術(shù)和計算方法進行了優(yōu)化，總結(jié)出一種利用計算機繪圖技術(shù)模擬仿真比較精確的繪制和計算各支承檔位筒體中心的坐標相對偏移；另外本文介紹了一種簡單實用的回轉(zhuǎn)窯動靜態(tài)測量儀，具有很好的推廣價值。要求理論聯(lián)系實際，動靜態(tài)測量相結(jié)合，使回轉(zhuǎn)窯軸線的測量與計算技術(shù)達到智能優(yōu)化的目的。
某公司氧化鋁熟料窯直徑4.5m，長度110m，是目前我國氧化鋁行業(yè)中最大規(guī)格的回轉(zhuǎn)窯。回轉(zhuǎn)窯規(guī)格越大，負荷越重，機械故障相對較多，窯體軸線變化和調(diào)整難度也相對較大。筆者從事回轉(zhuǎn)窯修理技術(shù)工作多年，理論聯(lián)系實際，在軸線測量與計算技術(shù)上不斷總結(jié)、完善和優(yōu)化，現(xiàn)參考國內(nèi)外有關(guān)資料作以探討。
1 目前回轉(zhuǎn)窯軸線測量技術(shù)發(fā)展狀況
1.1 靜態(tài)測量技術(shù)
雖然靜態(tài)測量結(jié)果與回轉(zhuǎn)窯正常運轉(zhuǎn)下的狀態(tài)有明顯的差異。但由于目前動態(tài)測量旋窯技術(shù)還有待進一步發(fā)展，動態(tài)測量儀還存在一些不足，因此大多數(shù)氧化鋁及水泥生產(chǎn)廠家對回轉(zhuǎn)窯的軸線檢測多是在停窯冷卻后進行，即靜態(tài)測量。有人工測量計算法、經(jīng)緯儀測窯法，激光測窯法、窯內(nèi)測定法、窯外測定法等等。目前使用較多的是人工測量計算法和經(jīng)緯儀測窯法。
人工測量計算法就是通過測量各檔托輪、滾圈直徑、滾圈與筒體墊板間隙、托輪軸頭標高、半開檔距等數(shù)據(jù)，通過幾何原理計算出各支承位筒體中心，即所謂的“窯線”。經(jīng)緯儀測窯法，是通過經(jīng)緯儀測出各檔滾圈正上方坐標（垂直標高和水平偏離），再根據(jù)滾圈直徑、滾圈與墊板間隙等數(shù)據(jù)計算出各支承位筒體中心。兩者原理基本一致。
人工測量計算法和經(jīng)緯儀測窯法除具有測量誤差大和未考慮熱工設(shè)備的溫度效應等靜態(tài)測量技術(shù)通病外，計算方法還存在一定誤差，比如（1）由于滾圈、托輪等部件的磨損，滾圈中心與兩托輪軸中心已不構(gòu)成60°夾角，然而一般計算仍按60°計算。（2）計算滾圈中心與托輪軸中心垂直高差時，依據(jù)勾股定理分別計算南北兩托輪垂直高差、再取平均值，本身就是一種錯誤。（3）回轉(zhuǎn)窯水平窯線偏差與兩托輪半開檔距、托輪直徑、托輪軸中心標高三個因數(shù)有關(guān)。一般計算只考慮開檔距的影響。（4）有些計算窯線時基準點選擇不當?shù)鹊取Ｒ虼四壳暗撵o態(tài)測量技術(shù)遠遠滿足不了生產(chǎn)需求，必須進一步優(yōu)化。
1.2 動態(tài)測量技術(shù)的發(fā)展
回轉(zhuǎn)窯軸線動態(tài)測量就是在窯體熱態(tài)正常運轉(zhuǎn)過程中，測量筒體回轉(zhuǎn)中心的直線度。回轉(zhuǎn)窯在熱態(tài)下無論在窯的長度上，還是在各段滾圈、筒體的直徑、都發(fā)生不同的增量，這些增量造成窯軸線的偏移。加上窯體機件磨損不均，人為的測量誤差等，從上世紀80年代末起，國內(nèi)外開始研究回轉(zhuǎn)窯運行軸線的動態(tài)測量法。
波蘭首創(chuàng)了滾圈位置測量法、隨后丹麥FLS公司研制了激光滾圈測量法，它們是利用經(jīng)緯儀、光學垂直儀、激光等測窯儀測量滾圈外徑水平和垂直切線到基準線的距離來計算轉(zhuǎn)窯軸線，方法相當于靜態(tài)測量法中經(jīng)緯儀測窯法。隨后德國Polysius公司開發(fā)了托輪位置測定法、采用測量學方法測定托輪軸心位置，再測量托輪、滾圈直徑、滾圈與墊板間隙，計算出窯筒體軸線，方法相當于靜態(tài)測量法中的人工測量計算法。還有筒體位置測定法等。由于筒體易變形，圓度難以保證，托輪磨損較大，與滾圈接觸面不平直，而滾圈變形及磨損相對較小。因此現(xiàn)在的動態(tài)軸線測量儀多采用滾圈位置測定法。 動態(tài)測量儀雖直接反映出回轉(zhuǎn)窯熱態(tài)運行中的軸線狀況，測量速度快，并且能通過計算機直接打出窯線圖形，使人一目了然。但同時測量系統(tǒng)存在一些不足之處：
（1）設(shè)備系統(tǒng)復雜、價格昂貴，安裝精度要求高。
（2）水平測量位置高，不便于操作。
（3）定基準時間長，且存在偏差。
（4）滾圈外徑最大處難找，存在偏差。
（5）對操作者責任心要求較高，人為影響因素大。這些都有待于不斷提高和優(yōu)化。
2 回轉(zhuǎn)窯靜態(tài)測量與計算技術(shù)的智能優(yōu)化
在目前靜態(tài)測量技術(shù)占主導地位的情況下，必須對其測量與計算技術(shù)進行優(yōu)化，把人為因素和熱工效應造成的誤差降低到最小化，同樣能起到較好的效果。通常人們所說的或所測量的回轉(zhuǎn)窯軸線僅指各支承檔位滾圈處筒體中心的連線，筆者認為回轉(zhuǎn)窯軸線的測量還應包括筒體彎曲度或著叫中心直線度的測量（第三章介紹），另外，調(diào)整窯線時必須考慮各檔支承部件的熱膨脹量（第八章介紹），以保證窯體在熱態(tài)運行中的直線度。
本小節(jié)主要介紹利用計算機模擬仿真快速準確計算回轉(zhuǎn)窯各支承檔位筒體中心偏移量
由回轉(zhuǎn)窯支承裝置的結(jié)構(gòu)可知，回轉(zhuǎn)窯支承檔位筒體中心與各支承位兩托輪的中心距、中心高和直徑，滾圈直徑，滾圈與筒體墊板之間的間隙等的大小有關(guān)。筆者利用計算機CAXA電子圖版模擬仿真精確繪制出支承檔位各部件為設(shè)計尺寸時的筒體中心坐標，然后依據(jù)實際測量的托輪直徑、滾圈直徑、托輪軸中心標高、兩托輪中心距、半開檔距及滾圈與筒體墊板之間的間隙等數(shù)據(jù)，可繪制出此支承檔位實際的筒體中心坐標。兩者偏差在計算機上即可表示出來。分別繪制各支承檔位筒體中心坐標，查詢與對應支承檔位筒體中心理論坐標偏差，即可繪制出回轉(zhuǎn)窯軸線的水平和垂直偏差。計算速度快，無理論誤差。
3 回轉(zhuǎn)窯動態(tài)測量與計算技術(shù)的智能優(yōu)化
回轉(zhuǎn)窯支承處的筒體和滾圈，并非象測量方法中假設(shè)的那樣為標準的圓或橢圓，而是在熱工作用下一吸一漲，一收一縮。在滾圈與兩托輪接觸處凹陷，正下方凸出（見圖1）。2000年，中南大學機電工程學院提出了回轉(zhuǎn)窯運行軸線動態(tài)測量時域分析法，研制回轉(zhuǎn)中心監(jiān)測零位移方向鍵相法，該法通過15°方向鍵相法測量窯體截面的回轉(zhuǎn)中心。目前正在研發(fā)和試用中。
本節(jié)所要探討的是我公司自行設(shè)計的一種回轉(zhuǎn)窯動靜態(tài)測量儀，結(jié)構(gòu)簡單而實用。
圖1 筒體截面變形圖
此種回轉(zhuǎn)窯軸線動靜態(tài)測量儀結(jié)構(gòu)見圖2所示。它由平衡架、激光接收板、可調(diào)支架和磁力座等組成。測量時，把測量儀置于滾圈正下方（通過帶有彈簧的滾動軸承反復精找最低點），把帶有高精度水平氣泡的平衡架調(diào)整水平，在滾圈與托輪間隙用激光經(jīng)緯儀從窯尾至窯頭打一條基準線，每個檔位滾圈中心坐標偏差就直接反映在帶有坐標網(wǎng)格的激光接收板上（見圖3）。通過坐標網(wǎng)格偏差，即可繪制出滾圈中心坐標偏差。同時利用旋窯間隙測量儀測量各檔滾圈與墊板間隙，然后利用計算機計算出各檔支承位筒體中心的坐標，即回轉(zhuǎn)窯軸線。該測量儀的特點既可以在靜態(tài)下測量，也可以在動態(tài)下使用，設(shè)備簡單、操作實用，人為影響因素小，經(jīng)理論分析和實際測量，精度可達到1.5mm以內(nèi)。它具有投資小，適應現(xiàn)場惡劣環(huán)境，對操作人員沒有特殊要求，因此，具有很大的實際使用價值。
1.滾動軸承 2.激光接收板 3.平衡架 4.動桿 5.固定桿 6.調(diào)整支撐 7.磁力座
圖2 轉(zhuǎn)窯軸線動靜態(tài)測量儀結(jié)構(gòu)見圖
1.托輪.2.測量儀 3.滾圈 4.激光束
5.墊板 6.筒體 7.大齒圈
圖3 測量示意圖
在目前回轉(zhuǎn)窯軸線以靜態(tài)測量為主的情況下，必須對其測量技術(shù)和計算方法進行智能優(yōu)化。樹立滾圈中心與兩托輪軸中心在實際運行中已不構(gòu)成60°夾角；計算滾圈中心坐標時，不能依據(jù)勾股定理等觀點。利用計算機模擬仿真技術(shù)，繪制出筒體實際軸線，也可優(yōu)化計算支承檔位筒體中心簡易公式，利用計算機編程快速計算窯線。
4 結(jié)束語
利用我公司新開發(fā)的一種回轉(zhuǎn)窯動靜態(tài)測量儀和筒體彎曲動態(tài)測量儀，能在回轉(zhuǎn)窯熱態(tài)運行中快速測量窯體軸線，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，穩(wěn)定性好。克服了一般動態(tài)測量儀設(shè)備系統(tǒng)復雜、安裝精度高，人為影響因素大等不利因素。
動態(tài)測量旋窯技術(shù)還有待進一步發(fā)展，靜態(tài)測量數(shù)據(jù)較多，人工測量誤差大、計算復雜。只有理論聯(lián)系實際，動態(tài)測量與靜態(tài)測量相結(jié)合，計算結(jié)果與窯體滾圈、托輪實際接觸狀況相結(jié)合，不斷比較、總結(jié)和智能優(yōu)化，才能使回轉(zhuǎn)窯達到最佳運行狀態(tài)。
