摘 要

回转窑作为水泥生产线的核心设备，煅烧水泥熟料，广泛的应用于建材、冶金、化工、环保等许多生产行业中。水泥回转窑长期在高温重载的情况下工作，熟料烧成时的温度在1300到1450摄氏度，回转窑重量可以达到2000吨以上，窑的轴线和径向变形会使各档支撑托轮不均，筒体和内衬受到交变应力作用，会引起内部耐火砖掉落、筒体裂纹、支撑托轮翻瓦损坏等事故。一般水泥生产线日产2-5千吨水泥熟料，一次停窑会造成巨大的经济损失。

回转窑系统的故障存在模糊性和多样性，人工方法不能满足故障准确诊断的要求。本文根据回转窑设备机械运行状态监测需求，设计回转窑在线监测系统监测点的选择并研究安装装置。

回转窑的需要监测的数据主要有以下几个方面：回转窑轴线的变形，托轮轴线的变形，轮带与筒体之间的相对间隙和由温度引起的变形。这些变形都可以通过传感器来监测。

关键词：回转窑；监测，测量点；安装，位置.。

Abstract

Rotary kiln as the core equipment of cement production line, calcined cement clinker, widely used in building materials, metallurgy, chemical industry, environmental protection and many other production industries widely used in building materials, metallurgy, chemical industry, environmental protection and many other production industries. The cement rotary kiln is operated under high temperature and heavy load for a long time. The temperature of the clinker is 1300 to 1450 degrees Celsius. The weight of the rotary kiln can reach more than 2,000 tons. The axis and radial deformation of the kiln will not support the supporting rollers. In all cases, the cylinder and the liner are subjected to alternating stress, which can cause accidents such as falling of internal refractory bricks, cracking of the cylinder, and damage of support rollers. General cement production lines produce 2-5 kilotons of cement clinker per day, and stopping the kiln at a time will cause huge economic losses.

The faults of the rotary kiln system have ambiguity and diversity, and the manual method can not meet the requirement of accurate fault diagnosis. In this paper, according to the monitoring requirements of the mechanical operation status of the rotary kiln equipment, the monitoring point selection of the on-line monitoring system of the rotary kiln is designed and the installation device is studied.

The monitoring data of the rotary kiln mainly includes the following aspects: deformation of the axis of the rotary kiln, deformation of the axis of the support roller, relative clearance between the wheel belt and the cylinder body, and deformation due to temperature. These variants can all be monitored by sensors.

Key Words: rotary kiln; monitoring, measuring point; installation, location.

目录

摘 要 I

Abstract II

目录 I

第1章 绪 论 1

1.1 论文的研究背景 1

1.2 论文研究的目的和意义 1

1.3 论文的主要研究内容 2

第2章 回转窑在线监测系统介绍 3

第3章 测量原理 4

3.1托轮轴弯曲测量 5

3.2 轮带和筒体的相对运动测量 6

3.3轴向窑位置测量 7

3.4温度测量 7

3.5 传感器的控制 7

第4章 传感器的选型与定位 8

4.1 托轮轴弯曲测量的传感器选型与定位 8

4.2 轮带和筒体的相对运动测量传感器的选型与定位 9

4.3 轴向窑位置与速度测量传感器的选型与定位 10

4.4 温度测量传感器的选型与定位 11

第5章 传感器安装支架装置设计 20

5.1 托轮轴弯曲测量传感器的安装支架装置设计 20

5.2 相对运动测量传感器的安装支架装置设计 21

5.3 轴向窑位置测量传感器的安装支架装置设计 23

5.4 温度测量传感器的安装支架装置设计 23

第6章 总结 25

6.1 论文总结 25

6.2 工作小结 25

参考文献 27

致 谢 28

第1章 绪 论

随着水泥回转窑在线监测技术的发展，国外有关监测系统开始应用于水泥回转窑。在回转窑监测系统中，传感器的监测点选择至关重要。因此研究水泥回转窑在线监测系统监测点的选择具有重要意义。本次课题选取常用的非接触式传感器类型，研究设计回转窑监测点和位置的分布和托轮径向变形测量方法及装置。

1.1 论文的研究背景

通过水泥产量甚至可以看出一个国家的发展程度。水泥生产行业在中国不仅能够带来巨大的经济效益，还能带动许多相关行业的发展。回转窑是工业企业的关键设备，近二十年来我国的机械设备也朝着大型化、重载化、高度自动化等方向发展，但是在发展的过程中同样也伴随着问题的产生。回转窑设备损坏事件时有发生，如新疆某两支撑回转窑在2008年年初就发生了断裂事故。20世纪60~70年代，数字电路、电子计算机技术的发展、信号数字分析是国家重点的攻关项目，目的是提高大型旋转机械的产品质量，减少突发性事故，避免重大经济损失。处理技术与故障诊断技术等现代科学技术发展，使机械设备的监测研究跨入系统化的阶段，并把实验室的研究成果逐步推广到核能设备、动力设备以及其它各种大型的成套机械设备中去，进入了蓬勃发展的阶段。20世纪90年代以来，高档微机不断更新且价格迅速下降，适合数字信号处理的计算方法不断优化，使数据处理速度大为提升，为在工业现场直接应用状态监测技术创造了条件。国外在这一方面的发展比较早，也已经有了一定的研究成果，例如瑞士的MKM监测系统。但是随着我国对回转窑监测技术的重视与科研人士的不断探索，我国的回转窑监测技术也已经跻身世界一流水平。目前，水泥作为当前中国国民经济支柱产业之一，在我国国民经济中占据重要地位，市场对水泥等生产资料的需求也越来越大。

1.2 论文研究的目的和意义

早期，回转窑的检测是在停窑之后进行的，包括窑内和窑外校准。但是这种停窑之后进行检测的方法测量时间长，精度低，造成的经济损失也比较大，所以需要在技术上进行突破，这使回转窑从早期的机械式人工测量发展到了电子测量。水泥回转窑是水泥生产中的核心设备，窑的正常运转对水泥有着重要意义。回转窑在长期重载高温的情况下工作，窑轴线的弯曲和直线度不好会使各档托轮支撑力受力不均，筒体及内部窑衬受到交变应力的作用会引起窑筒体出现掉转“红窑”停产事故、支承托轮翻瓦发热损坏，直接影响回转窑的运转率，因此，回转窑急需一个在线监测系统能够及时的察觉异常情况，以便及时采取维修措施。回转窑监测系统主要目标是检测在线回转窑筒体中的热或永久弯曲，窑轮带的相对运动即热态间隙等问题。

该监测系统的模拟信号交换（4 - 20 mA）允许直接连接工厂控制系统，以设置警报级别并采取适当的对策。此外，设备将测量数据存储到存储卡中，以便在任何阶段执行脱机分析，以便验证运转过程或机械故障状况的来源。

国内外目前对于回转窑监测系统都处于开发阶段，国外已经有了一定的成果。它们利用传感器测量窑的托轮轴弯曲，测量窑的相对运动和轴向位置，该方法的重点之一在于测量点的选取。托滚轮轴弯曲测量传感器应该放在受力线方向30度上，放置在托滚轮旁上。其它参数的测量选择目前已有的测量方法。

我们可以在Microsoft SQL Server 2000中采用软件建立回转窑实时监测系统的数据库(Monitor DB)。该数据库能对用户及员工信息、设备及传感器信息、采集的数据、经过特征提取后的数据以及报警和调窑指导进行有效的数据管理。 最后,开发了基于LabVIEW的应用程序,该应用程序能对存储在Monitor DB数据库中的数据进行查询、添加、修改和删除等操作,并对测量的原始数据进行特征提取,从原始数据中获得用户所需要的筒体中心线、直径、间隙和偏摆等特征数据。为了能使用户显而易见的观察到测量的结果,回转窑实时监测系统的应用程序以实时曲线和历史曲线的形式显示给用户。此外,通过该应用程序还能完成对Monitor DB数据库的备份与恢复。

本论文旨在熟悉回转窑结构组成和窑测量基本要求，根据回转窑的受力和各个方向的变形来确定在线监测系统监测点的选择和设计支架的安装装置，来更好的实现水泥回转窑的在线监测系统的监测，实现水泥回转窑实时监测，保证水泥回转窑的正常运转。

1.3 论文的主要研究内容

本文的主要研究内容包括以下几个方面：

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