摘 要

回转窑是水泥行业中的心脏组成部分。它的状况好坏直接影响着水泥厂的经济。当回转窑内部出现温度不均，回转窑筒体内部热膨胀不相等时，回转窑就会出现热弯曲等现象。所以需要一种仪器来测量回转窑筒体圆周温度。本文提出一种提出一种回转窑筒体表面圆周环向温度的测量装置来测量回转窑筒体表面的温度。该装置能准确快速测量回转窑筒体表面周向温度，从而推测出回转窑内部温度。判断是否出现热膨胀不均引发回转窑热弯曲等不良状况。本文主要研究内容如下：

（1）总体设计方案是利用红外传感器来测量回转窑筒体表面温度。光电传感器做光电开关，来控制测量的开始与结束。当光电开关收到反光片反射的信号后输出一个开关信号，此时红外传感器开始测量温度。当回转窑旋转一周，反光片再次运转到光电开关处时，红外传感器停止测量。将所测得的数据传给上位机进行分析。测量的原理采用了红外传感技术和光电传感技术。

（2）回转窑结构以及当前测温方法。重点研究测温的方法，测温的方法多种多样，有传统的接触式测温和比先进的非接触式测温。更具体一点的测温方法更是多种多样。针对回转窑筒体表面温度的测量，经过对比后选择非接触式的红外线温度测量法。它从反映速度，测量精度等方面都非常适合测量回转窑筒体表面温度。

（3）传感器的选择。测量仪器由红外传感器，光电传感器等组成，最重要的两个零件就是传感器。合适的传感器才能测量出我们所需要测量数据。根据所测量温度的区间范围来确定红外传感器的量程型号等，根据光电开关作用的方式来选择合适的光电传感器。

关键词：回转窑、圆周方向、红外线测温、传感器

目录

摘要 I

第1章 绪论 1

1.2课题研究目标 1

1.3研究的目的及意义 1

1.4回转窑测温的国内外研究 2

第2章水泥回转窑 3

2.1水泥回转窑 3

2.2水泥回转窑的结构 3

第3章 总体方案设计 5

3.1测温方案设计要求 5

3.2测温方案分析 5

3.3硬件组成 5

3.4初步方案的设计 5

3.5初步方案的分析 6

3.6改进方案的设计 6

3.7方案的比较 7

第4章 测温仪器的设计 8

4.1测温方式 8

4.1.1红外线测温 10

4.1.2红外传感器 11

4.1.3选择传感器 11

4.2光电传感器 12

4.2.1光电传感器的原理和工作方式 12

4.2.2光电传感器的选择 13

第5章 数据的处理 14

4.1数据的采集 14

4.2数据的处理 15

结论 16

参考文献 18

2. 绪论

1.1课题背景

建材行业是国民经济的基础。经过多年的发展我国的建材行业发展迅速，很多部分如水泥，玻璃等工业已经达到的世界先进的水平。建材行业在基础建设如建筑工程，铺路建桥，水利工程上起着至关重要的作用。为我国的经济建设立下汗马功劳。

许多建材行业有一个非常重要的产业环节：熟料煅烧。以水泥回转窑生产举例：现阶段水泥制法基本都是新型干法制水泥，而这种方法制作水泥最重要的一环就是熟料的煅烧。而熟料的煅烧最重要的核心设备就是回转窑。它的稳定运转能有效提高物料产量，提高经济效益。在直径4-6米长度48-80米的回转窑，其窑内部温度1000℃~1450℃的回转窑内，进行预热，分解，煅烧等多个关键反应。经过这些步骤后熟料从窑头输出，进入篦冷机，冷却粉磨后变成水泥熟料。

而在新法制水泥的过程中，实时监控回转窑温度变得日益重要。在温度过高，热震荡过大时会对窑壁产生损耗。并且窑在长期恶劣的工况下运行，因为筒体内部温度分布不均，特别是筒体圆周方向的温度差分布过大，会由于其热膨胀效应，引起回转窑发生热弯曲形变等故障。当其故障严重时，将影响窑的正常运行。将会导致整条水泥生产线停产，以致发生严重的安全事故，给水泥厂带来巨大经济影响。

国内外很多水泥回转窑筒体圆周方向的温度差分布的精确检测，主要是人工到现场去测量回转窑的表面温度消耗人力，不利于操作人员及时对整个窑体温度分布状况进行具体的了解和判断。

1.2课题研究目标

本次课题研究的目标是回转窑筒体外表面温度环带周向在线测量。

1.3研究的目的及意义

提出一种回转窑筒体表面圆周环向温度的测量装置，即通过支架式测温仪完成对筒体表面旋转一周内温度的采集、显示与保存，利用光电或激光开关的触发作用，控制采集系统的运行与停止，从而保证所采集数据的完整性，并将所测温度与筒体截面位置相对应。

本文的研究基于回转窑筒体的测温技术，涉及到红外线传感技术，光电传感技术，单片机，数据处理等领域。本次研究的目的是为了测量回转窑筒体表面的温度，回转窑是熟料煅烧设备。他的工作环境经常在上千摄氏度，回转窑的状态关系着熟料生产的水平与质量，直接影响着经济收益。为了监测回转窑的健康状况，我们需要将回转窑重要位置的表面各温度进行测量并分析。

测量回转窑筒体表面温度的意义在于：能够实时监控着回转窑的状况。如果回转窑出现健康问题，可以第一时间发现，并且采取相应的措施。平时也可以监测回转窑内部燃烧的状况，生料反应的状况，从而进行内部的调整，提升产量，提高经济收益。

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1.4回转窑测温的国内外研究

红外线测温方法作为一种非接触式、精度高、量程大的测温方法，在温度测量的领域有重要地位。特别是在工业及军工领域有广泛的开发应用。

20世纪70年代以前，国内的回转窑操作通常是通过经验来判断，比如往筒体上淋水，看水分蒸发的情况、在回转窑筒体上用扫把扫过观看冒烟的情况、又或者直接根据人对热浪的感觉，来判断回转窑的温度。这些方法，都依靠人的主观性，判断非常不准确。同一时间，国外出现了商品化的回转窑筒体温度测量。

20世纪80年代来，赶上我国改革开放的时期。通过引进国外的先进技术和成套的设备，我国先后建立了几个大型的现代化水泥厂。大大促进了国内水泥生产自动化的发展，水泥生产的引进同时带来了先进的测温方法：往复直线移动扫描式测温。这种测温方法可以记录回转窑筒体的温度。国内个别水泥企业，引进了以计算机为核心的扫描测温仪器。这类仪器技术先进，性能优良，但其造价极其昂贵，众多的国内用户难以普及应用同一时间国外的微电子技术飞速发展，国外各个知名企业分别将计算机应用到回转窑的测温中。

20世纪90年代，国内开始自行研发快速线扫描式筒体温度测量系统。早期的时候只能采用步进扫描方式监测，这个方法有很明显的缺点，需要等回转要转几周了之后才能够得到回转窑筒体表面的完整温度信息，实时性较差。且需要扫描较大面积，精度不高。后来采用连续高速红外式扫描。扫描数据及数据处理速度得到了非常大的改善，完全实现了实时监测。

第2章水泥回转窑

2.1水泥回转窑

水泥回转窑是大型重载低速旋转设备，回转窑主要由筒体、支撑系统和传动系统等组成。原料进入水泥回转窑后随着回转窑旋转。窑口燃烧器不断对回转窑内部喷出煤粉进行燃烧加热，窑内部温度可以保持在1200-1400度。物料在窑内部移动的过程中不断地进行煅烧热交换，从而进行反应生产出水泥熟料。

回转窑的功能如下：