摘要：页岩炼油厂ATP干馏装置是从国外引进的1套能处理0～12mm小颗粒油页岩的干馏装置，核心部件ATP干馏炉为卧式回转窑，固定端和浮动端轮带通过安装在基础上的液压滑靴进行支撑。ATP干馏炉作为旋转窑炉，其质量是无法直接测量的。通过分解每个液压滑靴的力，根据平行四边形法则计算出对应的重力，并进行累加，就可以得到ATP干馏炉的质量和物料的质量，从而对料流是否正常进行实时监控，防止物料堆积和物料密封失效而发生危险。
关键词：页岩炼油,回转窑,重量,平行四边形法则,力的分解
0引言
2006年，抚顺矿业集团有限责任公司页岩炼油厂ATP车间引进加拿大尤马塔克发明专利的ATP炼油工艺，ATP干馏装置能处理0～12 mm小颗粒油页岩。ATP炉是卧式回转窑路，长度为60m,直径为8m,转速为4r/min,自重约为2700t,分为预热区、燃烧区和干馏区。页岩进入预热区进行预热，升温至350℃后，进入干馏区。升温至500℃,进行干馏。干馏完成后，进入燃烧区，为ATP炉提供热量。燃烧后的物料进入预热区的壳层，与进入预热管内的页岩进行热交换。
ATP炉是卧式回转窑炉，通过布置在炉内不同区域的推料板推动料流移动，从预热区升温到干馏区进行干馏，再到燃烧区进行燃烧后，返回预热区与新物料进行热交换，并降温排出[1-2]。整个过程都需要物料移动，如果物料因推料板损坏或者物料堆积造成料流不畅，会造成ATP炉内物料密封失效，干馏出的烃蒸气遇到氧气会发生燃烧或爆炸等危险。料流情况不能透过炉体进行监视，但料流不畅可以通过ATP的质量变化反映出来，因此，对ATP炉的质量进行测量是非常必要的。
1支撑系统构成
1.1支撑系统的整体构成
ATP干馏处理装置包括支撑ATP处理器质量的所有设备和系统。处理器由2个Φ11.1m的轮带(“固定轮带”和“浮动轮带”)支撑，并在轮带上旋转。每个轮带由1组(6个)液压滑靴来承载。高压液压油被供应到每个液压滑靴的运行表面(2×6=12,共12个液压滑靴),该高压油在液压滑靴表面和轮带之间形成一层薄的润滑油膜。油膜使金属之间避免互相接触，从而使系统基本无摩擦，驱动装置可以轻易地驱动ATP炉旋转，如图1所示。
1.2液压滑靴系统
ATP处理装置由2个轮带承载全部负载。每个轮带放在1套(6个)液压轴承上，液压轴承将负载从旋转轮带转移至支撑基础。所有支撑轴承都是液压衬垫，也就是说，衬垫依靠供应至每个轴靴的高压油得到润滑，高压油在轮带处形成厚度适宜的油膜。没有这层油膜，轴靴的白合金表面会接触到钢制轮带，导致迅速损坏。油压和每个轴靴表面的白合金温度要连续监控。这些情况可以在CCR(中央控制室)上看到，报警情况也可以看到。
每个轮带都由6个轴靴或段节支撑。需要6个轴靴以限定每个轴靴承担的质量。由于存在以下因素，不可能将所有6个轴靴都刚性固定在基础上。
1)随着ATP处理器运行温度的上升，轮带的直径也在增大。
2)由于承载质量巨大，导致轮带轻微变形。
3)轮带可能不太圆。
4)支撑基础会因使用时间过长而发生沉降、倾斜。
为使轴承系统内部有一定程度的柔度，每个轮带下方只有2个轴靴直接固定在基础上，这2个轴靴叫“主动轴靴”。其余4个轴靴安装在液压活塞上(实际是大型液压千斤顶),能够径向移动以调节偏差，这4个轴靴是“从动轴靴”。每个主动轴靴连接并直接控制2个从动轴靴。通过液压系统控制从动轴靴的径向位置和负载承载能力，液压来自主动轴靴的接触面。
轴靴必须完全平行于轮带表面，以保证油膜厚度均匀。在系统找平时，总是有一些“不完美”。为了在旋转时轴靴能遵循轮带内的不规则运动，将轴靴安装在大型球面轴承上，可使轴靴轻微倾斜和摆动，并确保轴靴跟随轮带。
1.3液压系统
2台液压装置供油给各自的轴承系统(固定和浮动)。每台液压装置有2个独立的高压泵回路(每个回路有2台泵，一开一备)。每个回路将规定量的油供应至所有6个轴靴。两个系统提供了同级别的冗余保护，以确保油能始终供应至轴靴，如图2所示。
轴承所需的高压油通过位于ATP干馏炉下方、在驱动基础和浮动轴承站支柱之间的2台液压装置供给。每个液压装置对应1个支撑站(即固定和浮动),并为站内的6个轴承服务。液压装置用泵将油打至高压，再定量分配给每个轴靴。油从轴靴表面的一端推到另一端，再涌进位于轴承基础顶部的轮带外罩基础内。出自外罩的油由于重力作用，通过共同的排油管又回流至液压装置。液压系统闭合，仅回流回路里原来的油。
2 ATP干馏炉质量测量实施方案
2.1质量测量的基础条件
ATP干馏炉的运行质量在特定的工艺情况下是变化的，这对操作室的操作员来说是一个重要的指标。质量是基于每个轴靴测量的油压。需要注意的是，只有当润滑油系统运行，并且从动轴靴在正确承载位置时，质量读数才有效。
在每个滑靴的润滑油管路上安装压力变送器，量程为0～12 MPa(0~12 bar),通过4~20mA信号传输至DCS系统。
2.2质量测量的原理
先利用测量轮带与每个滑靴之间的润滑油压力，得到ATP炉对每个滑靴施加的力，再进行力的分解。根据平行四边形法则，按照每个滑靴轴心方向与垂直地面的角度，计算出对应的重力，得到每个滑靴所承受的重力。将固定端轮带和浮动端轮带所对应的滑靴承受的重力求和，即ATP炉的质量分别施加到固定端轮带和浮动端轮带的重力，从而计算出ATP炉的质量，可以通过ATP进料状态的质量和物料排空时的质量差值来指示ATP炉内物料的质量3,如图3所示。
2.3质量测量的方案
3测量误差分析及影响
对旋转过程中的ATP干馏炉进行测量，其测量结果与ATP干馏炉静止时的测量结果不同，因此，对间接测量方法可能产生误差的主要原因进行分析[4-5,并判断其对结果的影响程度。
3.1计算角度误差
每个滑靴轴心直线与垂直线的角度均根据设计值带入公式进行计算，但是，实际运行中会产生偏差。出现的误差原因主要有：
1)安装过程中不可避免地会产出偏差。
2)轴靴安装在大型球面轴承上，随着ATP炉的旋转，为了确保轴靴跟随轮带，会产生轻微倾斜和摆动，从而产生误差。
3)计算角度偏差产生的误差值为线性差值，无法实际测量并消除。
3.2压力测量误差
压力测量过程中出现的主要误差原因及改善措施：
1)压力变送器至DCS过程中的测量误差。消除的方法是提高变送器精度，对变送器和DCS的输入信号通过标准仪器进行标定。
2)由于不能保证ATP炉轮带是完全平整的，因此，轮带与液压滑靴的接触面会产生压力波动，造成误差。通过DCS对压力变送器数值进行处理，能够改善测量误差。
4结语
通过间接利用测量轮带与每个滑靴之间的润滑油压力，进行力的分解，可计算得出ATP干馏炉的质量，从而解决不能直接测量卧式回转窑炉质量的问题。实际应用表明，测量结果稳定，可以直接反映出炉内料流情况，保障了安全生产，取得了良好的效果。
参考文献
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