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第11期
杨丽荣等.动态回转窑筒体变形在线检测与分析系统设计
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动态回转窑筒体变形在线检测与分析系统设计
杨丽荣赖慧芳胡志朋周乃军”王信亮
(江西理工大学a.机电学院;b.教务处,江西赣州341000
摘要在长期重、高温的工作条件下,回转窑简体容易变形从而引起“红窑”事故。设计了基于激光
传感器的回转窑筒体在线测量与分析系,给出了具体的械結构设计、数据築系设计和上位机分
析系统设计,并制作了系纯模型。经过实验测试,实现了回转窑筒体变形的在检测,具有较高的测量
精度,为回转害生产厂家制定维修计提供准确的数据依据。
关词回转窑激光传感器筒体变形在
中分类号THI7
文献标识码
文章编号1000-3932(2013)11-137903
回转窑是对物料进行煅烧的热工设备,在长量,通过测量筒体轴向多个截面的变形量,提供直
期的生产过程中,回转窑筒体会发生永久性径向观的数据分析结果,从而进行预防性维修,减小经
变形,有时由于窑体衬砖的脱落引发“红窑”事济损失。
故。传统的检测方法一般是静态检测,停窑大修,
这样影响了窑的运转率和企业的经济效益。因
系统总体方案设计
此,笔者设计了一种基于激光测距传感器的测量1.1系统测量原理
与分析系统,能对运转中的回转窑进行在线测
系统测量原理如图1所示
轮带
轮带
筒体
45678910
2021222324
282930
激光传感器
行走轨道
固定支架
因1系统测量原理示意图
将激光测距传感器安装在与回转窑筒体轴线有数据放在三维坐标中,筒体截面的位置设置为
平行的轨道上,为了保证精度,同时又不必靠近温坐标X,截面上点的角度设置为坐标Y,所测量的
度极高的窑体,距离取5m左右,调整激光传感器距离数据为坐标Z,根据数据描绘成曲面,从而分
对准回转窑筒体的中心线!。测量时,由于回转析其变形量。
窑以固定的转速旋转,根据每个截面测量点数,确1.2系统组成
定激光传感器的采样频率;一个截面的数据采集
测量系统的组成如图2所示。
完后,激光传感器在导轨上移动20cm,进行下一
收稿日期:2013-09-25(修政稿)
个截面的数据采集,依此采集完所有截面的数据。
甚金项目:江西理工大学大学生创新性验计划项目(XZC
采集的数据发送到计算机上,进行数据处理,将所
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化工自动化及仪表
第40卷
平面内做360°旋转,并可在任意角度位置上固
发送模块
接收模块
定
2.2丝杆螺母运行机构设计
回转窑
激光
激光传感器须沿着回转窑轴向方向移动,因
传感器
单片机?计算机
此采用丝杠一螺母传动装置设计了直线运动机
构,丝杠由步进电机驱动而旋转,由单片机控制其
经纬仪
激光传感器?步进电机
每次前进20cm,结构如图4所示。
导轨
因2测量系统的组成框图
动滑块
整个系统包括机械系统和控制系统两部分。
过电
机械系统包含安装激光传感器的装夹装置及
球面
角度调整机构、驱动激光传感器沿回转窑轴线方
向自动运行的丝杠螺母机构及调整与回转窑轴线
平行的调平行机构等,丝杆螺母机构由步进电机
图4直线运动机构
驱动运行。
3下位机数据采集系统
控制系统由上位机和下位机组成。下位机主
下位机数据采集系统结构如图5所示。
要负责数据的采集,以单片机为核心,控制激光传
感器测量距离,测量的周期由回转窑的转速和
LCD液晶
周的测量点数决定。为了保证采集的每个截面的
激光测距
显示
起点一致,采用光电开关作为位置传感器,标记回
传感器
转窑每一圈的起始和结束时刻。光电开关的触发
信号由无线传输模块传送至单片机。同时,每测
单片机
驱动
步进电机
完一个截面的数据后,由单片机控制步进电机驱光电
无线[「无线
开关为发送w接收
动激光传感器沿导轨移动。单片机采集的数据经
模块」「模块
计算机
串口传输到上位机上进行数据分析。上位机主要
是计算机,负责对采集的数据进行分析处理。通
图5数据采集系统结构框图
过设计上位机软件,能显示出被测回转窑各截面
半径的二维图形和筒体三维曲面
激光传感器采用瑞士DLS-B15型激光位移
2机械部分设计
传感器,该传感器提供了RS232串行通信接
2.1激光传感器装夹及俯仰装置设计
口,与单片机进行通信。由于单片机与计算机之
装夹及俯仰装置结构如图3所示,俯仰装置间也采用申行通信,所以选用具有双串口的
通过螺栓固定在滑块上,激光传感器的激光线垂W77IE58单片机。LCD液晶显示器用于实时显示
直并正交俯仰装置的旋转轴线,激光线可在垂直所检测的距离,采用12864型LCD,该液晶显示器
激光距仪
具有菜单及多功能显示模块。无线数据传输模块
达轮1(715
选用433MHz无线通信模块。
手轮
4上位机数据处理与分析软件
基于Java语言设计了上位机处理和分析软
件,具有很好的可移植性,对下位机测量的数据经
串口传送给上位机软件处理后,以二维图形的形
齿轮2(Z=12
式实时显示测量的各截面的半径图,同时以三维
图形的形式显示出被测回转窑筒体的曲面图。设
图3夹及俯仰置结构
计界面如图6所示。
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