Como funciona o diagnóstico a laser da Kiln Shell para fornos rotativos: um guia prático

Um forno rotativo raramente falha sem aviso prévio. A carcaça geralmente indica que algo está mudando muito antes de uma rachadura aparecer: uma forma oval um pouco mais estreita à medida que cada seção transversal rola sobre um pneu, uma pequena protuberância no eixo, um ponto quente que retorna ao mesmo lugar após cada alvenaria. Os diagnósticos a laser do forno existem para capturar esses sinais antecipadamente e transformá-los em números nos quais você pode agir durante uma parada planejada, em vez de forçada.

Abaixo, explicamos o que uma pesquisa a laser realmente mede, como a medição é realizada em um forno ativo e como ler os resultados juntamente com o que está acontecendo no lado da combustão do processo.

O que o diagnóstico a laser da Kiln Shell realmente mede

Um sistema laser de casco de forno é uma ferramenta de medição sem contato. Em vez de fixar medidores com mostrador na carcaça ou esticar fios entre os pilares, um rastreador a laser ou instrumento de varredura a laser é instalado ao lado do forno e usado para determinar a deformação da carcaça, dos pneus e do eixo do forno. Como nada toca a casca, o levantamento pode ser feito com o forno funcionando e quente, onde a verdadeira geometria aparece.

Quatro grupos de resultados normalmente surgem de uma pesquisa:

• Ovalidade. O instrumento coleta centenas de pontos ao redor da circunferência em cada estação; um círculo é ajustado a eles, e a diferença entre o maior e o menor raio em uma revolução é a ovalidade daquela seção. A ovalidade causa fadiga da casca e comprime o revestimento refratário.
• Eixo do forno e manivela. Os centros dos círculos ajustados constroem a linha central real. Comparado com o eixo de projeto, a diferença é a manivela, expressa nos planos vertical e horizontal.
• Excentricidade da casca e perfil longitudinal. O desvio radial por estação, além de um perfil ao longo do comprimento do forno, revela protuberâncias ou achatamentos locais causados ​​por expansão térmica, perda de revestimento ou impacto de chama.
• Geometria do pneu, rolo e talude. A posição do pneu, a folga (fluência), o alinhamento dos rolos e a inclinação real da carcaça podem ser derivados do mesmo conjunto de dados.

Como é realizada uma pesquisa a laser

O procedimento é mais simples do que a análise que o segue, mas cada passo é importante. Uma pesquisa típica é executada assim:

1. Defina o escopo: qual forno, quais estações, medição a quente ou a frio e com qual linha de base os resultados serão comparados.
2. Instale o instrumento em uma estação estável ao lado do forno, com linha de visão clara e pontos de referência que permitam a reprodução posterior do mesmo sistema de coordenadas.
3. Gire o forno lenta e continuamente, geralmente na unidade auxiliar ou na configuração mais baixa da unidade principal, enquanto o laser examina a carcaça.
4. Registrar a temperatura da superfície do casco em cada estação ao mesmo tempo; geometria sem temperatura é difícil de interpretar.
5. Repita a aquisição em cada plano de medição: próximo a ambos os pneus, no meio do vão e em qualquer área com histórico de rachaduras, ovalização ou pontos quentes.
6. Processe as nuvens de pontos: ajuste círculos, calcule centros de rotação, construa o eixo e compare tudo com o levantamento anterior e as tolerâncias do projeto.

Dois detalhes separam uma pesquisa útil de uma confusa. O primeiro é o estado estacionário. Medir a casca enquanto o forno ainda está aquecendo produz números que não se repetem, o que os torna inúteis como referência. A segunda é a linha de base. Uma pesquisa mostra como é o forno hoje; duas pesquisas com alguns meses de intervalo mostram onde isso está indo.

Lendo os Números: Uma Breve Tabela de Interpretação

Depois que os dados são processados, a maioria das discussões se resume a alguns parâmetros. A tabela abaixo é a versão que usamos quando conversamos com operadores de forno sobre um novo relatório de pesquisa.

Por que a geometria da casca e a combustão pertencem à mesma conversa

A deformação da casca não é apenas um problema mecânico. Uma grande parte da ovalidade, curvatura e pontos quentes que vemos nos relatórios de pesquisa remonta à forma como o calor é fornecido ao forno.

Uma chama muito longa e muito suave espalha o calor pela casca, onde o revestimento é mais fino e há menos revestimento para proteger o aço. Uma chama muito curta concentra o calor perto da zona de queima e pode remover o revestimento. Ambos os casos criam uma temperatura circunferencial irregular, e a temperatura irregular cria uma expansão irregular, que então aparece no levantamento a laser como uma protuberância, uma curvatura ou um aumento na ovalidade que nenhuma quantidade de calços corrigirá.

É por isso que geralmente vale a pena fazer o ajuste do queimador e o diagnóstico do laser na mesma janela. Se uma banda quente se mover quando você muda o ar primário ou muda a divisão axial para redemoinho, a causa é térmica, não estrutural. Se uma estação mantém a mesma ovalidade, não importa como a chama é acesa, você provavelmente está diante de um problema de pneu, rolo ou casco. Testar isso só funciona quando o formato da chama pode ser ajustado e repetido sob demanda, que é a intenção do projeto por trás do nosso Queimador de forno rotativo ajustável GeneralFlame com controle preciso de chama O bico Laval ajustável e o gerador de turbulência deste queimador permitem o controle preciso da chama, suportando o ajuste repetível necessário para diagnósticos a laser. Ver Produto → .

O que você pode fazer com os resultados

Os diagnósticos a laser só valem o custo se o relatório terminar em decisões. Na prática, os resultados alimentam algumas ações familiares:

• Ajuste de pneus e rolos. A fluência muito apertada aumenta a ovalização do cais; o deslizamento muito solto permite que o pneu escorregue e se desgaste. O alinhamento do rolo-guia é corrigido e a espessura do calço revisada quando necessário.
• Reparo de shell direcionado. As rachaduras são cortadas e soldadas novamente nas áreas identificadas pela pesquisa, em vez de por suposições.
• Planejamento refratário. As zonas de alta ovalidade são os primeiros locais onde os tijolos se quebram ou se soltam, de modo que a planta dos tijolos segue o mapa de levantamento.
• Configurações do queimador e da combustão. O comprimento da chama, o excesso de ar e a distribuição de combustível são ajustados para nivelar o perfil de temperatura ao longo do casco.

As mudanças de combustível merecem menção própria. Quando uma planta muda para combustíveis alternativos ou mistos, a chama irradia de maneira diferente e o mapa de temperatura do casco muda com ela, portanto, uma segunda pesquisa após a mudança é uma maneira barata de confirmar se o casco está lidando com a situação. A queima multicombustível é agora normal e não exótica, e o equipamento tem de ser adaptado ao forno e não apenas à lista de combustíveis, que é a forma como abordamos o nosso Queimador de co-combustão múltipla de combustível GeneralFlame para fornos rotativos Este queimador de cocombustão multicombustível usa um bico Laval ajustável e um gerador de turbulência de passo variável para fornecer adaptabilidade de combustível quando as plantas mudam para combustíveis alternativos ou mistos. Ver Produto → .

Onde os dados do laser podem enganá-lo

Vale a pena ser honesto sobre os limites. Um levantamento a laser mede a geometria, não as causas.

• Ambiente. Poeira, brilho de calor e vento forte entre o instrumento e a carcaça adicionam ruído. O sol de um lado de um grande forno e o vento frio do outro podem alterar uma visão quente em uma quantidade mensurável.
• Condições não estáveis. Mudanças de velocidade, flutuações de alimentação e uma parada recente deixam uma impressão digital nos dados, portanto observe as condições operacionais em cada medição.
• Sem linha de base. Os números absolutos podem parecer alarmantes e ainda assim ser o estado normal daquele forno; a tendência é o que importa.
• Somente geometria. Os dados do laser são lidos melhor junto com a varredura da temperatura da carcaça, medição de fluência e, quando o forno está desligado, uma inspeção interna de tijolos e carcaças.

Usado dessa forma, um levantamento a laser torna-se uma ferramenta de planejamento de manutenção, em vez de um relatório único.

Uma nota prática de encerramento

O diagnóstico a laser do casco do forno responde a uma pergunta específica: como o casco se comporta enquanto gira? Essa resposta é mais valiosa quando é realimentada em operação, na forma como o forno é aceso, como o revestimento é planejado e como os componentes mecânicos são ajustados.

Construímos queimadores de fornos rotativos e sistemas de combustão para linhas de processamento de cimento, cal, níquel, lítio, óxido de zinco, pellets e resíduos, e passamos muito tempo no local ouvindo problemas de cascas. Se sua última pesquisa mostrou uma faixa quente, um valor de ovalidade que subiu ou um eixo que não fica onde você o colocou, vale a pena revisar o lado de combustão do forno ao mesmo tempo. Nosso projetos de sistemas de gerenciamento de combustão de fornos e quanto mais amplo forno industrial e tecnologia de combustão O trabalho que entregamos começa do mesmo lugar: meça primeiro, depois mude alguma coisa.