摘 要

在建材、冶金、化工、环保等许多生产行业中，广泛地使用回转窑，其中水泥回转窑数量最多。水泥回转窑是重载、高温恶劣环境中长期工作，筒体容易产生变形，该变形会影响耐火砖的牢固性，如果耐火砖脱落，会引发“红窑”等生产事故。为此在不停窑的情况下，对运转中的回转窑外轮廓进行测量，可以为筒体修理提供数据，以提高回转窑的运转率。

通过分析回转窑筒体变形的原因，研究国内外测量回转体外轮廓的测量方法，经过对比，设计一种回转窑外轮廓的测量仪装置。它是基于DLS-C15激光测距传感器的设计方案。本设计包括仪器的机械结构、电路装置和软件部分的设计。机械结构上主要包括了三脚架、俯仰装置和隔热罩的设计，激光传感器和光电开关的选择；电路装置中在无线模块的基础上完成直流电源电路、USB转串口电路和激光光电开关电路的设计；软件方面使用了LabVIEW编程软件，完成数据采集、处理及显示程序的设计。

仪器将传感器采集到的数据通过无线通信的方式传输到计算机中。在软件设计方面，采用LabVIEW编程软件，回转窑的各个截面原始测量数据经过数据处理，可以得到各截面的截面图和展开图。沿着窑轴向的各个截面测量数据，可以在软件中组合成一个完整的三维窑外轮廓示意图。

基于LabVIEW平台设计了应用程序的各个模块，其中包括无线通讯模块、数据处理模块、数据储存模块等。为了用户直观方便看到测量结果，还设计了人性化的人机交互界面。

关键词： 回转窑；筒体；变形，激光传感器，截面图，LabVIEW，数据处理

Abstract

In the building materials, metallurgy, chemical industry, environmental protection and many other production industries, widely used rotary kiln, cement kiln which the largest number. Cement rotary kiln is heavy, high temperature harsh environment in the long-term work, the cylinder is prone to deformation, the deformation will affect the firmness of refractory bricks, if the refractory brick off, will lead to "red kiln" and other production accidents. To this end in the case of non-stop kiln, the operation of the rotary kiln outside the contours of the measurement can be provided for the cylinder to provide data to improve the operation rate of rotary kiln.

By analyzing the deformation of the rotary kiln cylinder, the measurement method of measuring the inversion of the in vitro contour at home and abroad is studied. After comparison, a measuring instrument device is designed. It is based on DLS-C15 laser ranging sensor design. The design includes the mechanical structure of the instrument, the circuit device and the software part of the design. The mechanical structure mainly includes the design of the tripod, the pitching device and the shroud, the choice of the laser sensor and the photoelectric switch. The circuit device completes the design of the DC power circuit, the USB to serial circuit and the laser photoelectric switch circuit on the basis of the wireless module ; Software using the LabVIEW programming software to complete the data acquisition, processing and display program design.     

The instrument transmits the data collected by the sensor to the computer through wireless communication. In the software design, the use of LabVIEW programming software, rotary kiln of the cross-section of the original measurement data through data processing, you can get the cross-section of the cross-section and expansion. Along the kiln axial measurement of the various sections of the data can be combined in the software into a complete outline of the three-dimensional kiln outline.

Based on the LabVIEW platform design of the application of the various modules, including wireless communication module, data processing module, data storage module. In order to users intuitively see the measurement results, but also designed a human-friendly human-computer interaction interface.

Key Words：Rotary kiln， Shell，Deformation，Laser sensor，Sectional view, LabVIEW, Data processing

目录

第1章 绪论 1

1.1 回转窑概述 1

1.1.1回转窑的应用发展 1

1.1.2回转窑的结构 1

1.2课题研究的目的和意义 1

1.3国内外相关技术研究 2

1.4研究目标、研究内容 2

1.5预期的研究成果 2

第2章 动态回转窑外轮廓测量的原理和方法 3

2.1 回转窑筒体变形的原因分析 3

2.2回转窑外轮廓在线测量原理 3

2.3动态回转窑外轮廓测量方法 4

第3章 窑外轮廓激光测量装置机械结构设计 5

3.1仪器组成的介绍 5

3.2机械装置总体结构 6

3.2.1俯仰装置 7

3.2.2隔热保护罩 8

3.3激光传感器的选择 8

3.3.1激光测距传感器的介绍 8

3.3.2激光传感器的设置 9

3.3.3激光传感器的安装 10

3.3.4激光传感器的技术参数 10

3.4激光光电开关传感器的选择 11

第4章 测量装置电路装置的设计 12

4.1无线模块选择 12

4.2测量系统的电路设计 13

4.2.1直流电源电路的设计 14

4.2.2USB转串口电路设计 14

4.2.3激光光电开关电路设计 15

第5章 测量装置软件设计 16

5.1虚拟仪器介绍 16

5.1.1虚拟仪器概述 16

5.1.2虚拟仪器的构成 17

5.1.3虚拟仪器的发展和现状 17

5.2 LabVIEW开发环境介绍 17

5.2.1LabVIEEW概述 17

5.2.2LabVIEW的优势 18

5.3测量系统的软件设计 18

5.3.1数据采集的程序设计 19

5.3.2数据的处理及显示程序的设计 19

第6章 总结 21

参考文献 22

致 谢 23

第1章 绪论

1.1 回转窑概述

回转窑作为一种热工设备，在一些工业生产中应用广泛，它的作用主要是干燥、焙烧、煅烧一些浆状或散状的物料。回转窑属于大型设备，呈圆筒状，工作状态是整个回转窑筒体回转，筒体内部全部安装了耐火砖，回转窑以3-4圈/每分的低速回转。

1.1.1回转窑的应用发展

回转窑的应用起源于水泥生产，在1885年的时候，英国开始生产了第一台回转窑，至今为止，水泥回转窑发展了也有百多年了。正因为它的发明，水泥行业得以迅速地发展，同时也使很多人对回转窑产生了兴趣并展开了很多研究，不久，其他很多工业领域也开始使用回转窑，而且回转窑在那些生产中占据了非常重要的地位。

最初水泥生产的回转窑是干法中空窑，并慢慢的从简单到完善，干法窑的耗热量大，粉尘也大，而且生料均化不匀，质量不佳，没过多久就被替换成了湿法回转窑。 两种回转窑相比较，湿法回转窑的热耗较低，污染较小而且生产的质量也更高，因此占据了工业生产的主要位置。在二十世纪三十到六十年代，日本和德国建立了不少的半干法回转窑，名为立波尔窑。五十年代发明了带悬浮预热器回转窑，七十年代发明出窑外分解炉窑，它的出现显示出巨大的生命力，其热耗比湿法回转窑生产低了30-50%，产量却高得多，已经成为现代水泥生产的常规设备。

1.1.2回转窑的结构

回转窑主要是由筒体、转动装置、支撑装置、挡轮装置、窑头密封装置构成。