摘 要

水泥回转窑在水泥生产中有着举足轻重的作用,同时它的能力往往决定整个水泥生产的能力。但是回转窑在锻造的过程中会产生高能耗，粉尘和温室气体的排放。据估计，水泥回转窑排放的热量会占据整个水泥生产行业热能排放的80%，同时回转窑还要负担5%到7%二氧化碳的排放。考虑到目前对水泥的大量需求和现在生产技术到2050年由回转窑产生的二氧化碳将达到25%。因此，提高回转窑的效率来减少二氧化碳的排放是京都议定书和世界企业持续发展委员会关注的核心。

而保持回转窑轴线的直线度对提高回转窑的工作效率非常重要，因此针对回转窑轴线的监控，本文做出了相应的研究与设计并建立了一种在线监控系统。该监控系统需要采集筒体的中心空间坐标，并结合LABVIEW软件实现回转窑轴线的实时监控。在此过程中，我们需要用到激光测距仪和全站仪来建立空间坐标系，然后根据数学知识求出筒体中心的具体位置。

此外，本文将介绍影响回转窑轴线直线度的因素，并提出如何避免相应误差的产生。其中包括仪器的选择、测量轮带的直径、测量筒体的间隙以及设计辅助安装设备。

关键字：回转窑，环境，监测，轴线，LABVIEW

Abstract

The rotary kiln is the heart of cement manufacturing chain whose capacity generally determines the overall capacity of the plant. Calcination process which takes place in a rotary kiln is highly energy-consuming and dust and greenhouse-gas emitting. It is estimated that the CRK consumes more that 80% of thermal energy in a cement plant. The CRK is also the responsible of 5% to 7% CO2 produced by Man which may reach up to 25% by 2050 considering the current increasing demand for cement and the present production technology. Consequently, improving the efficiency of the CRK and reducing CO2 emission are the main concerns in the context of sustainable development of cements industry in Kyoto protocol and World Business Council for Sustainable Development.

While maintaining the straightness of the axis of the rotary kiln to improve the efficiency of the rotary kiln is very important, therefore, the rotary kiln axis for monitoring, the paper made the corresponding research and design and built an online monitoring system. The monitoring system requires collection centers spatial coordinates of the cylinder, combining with LABVIEW software to complete real-time monitoring of rotary kiln axis. In this process, we need to use a laser rangefinder and total station to establish spatial coordinate system. Besides, according to mathematical knowledge, we can find the specific location of the center of the cylinder.

In addition, this article will introduce factors which influence the straightness of rotary kiln axis. Simultaneously, it proposes the method to avoid the generation of the generation of the corresponding error. These include the choice of instrument, measuring wheel with a diameter, measuring cylinder gap as well as design aids installation.

Key word: Rotary kiln, environment, monitoring, axis, LABVIEW

目录

第1章 绪论 1

1.1 回转窑的概述 1

1.1.1 回转窑的简介 1

1.1.2 回转窑的工作原理 1

1.1.3 回转窑结构 2

1.2 研究背景及意义 3

1.3 国内外研究现状 4

1.4 研究目标、研究内容及拟解决的关键技术 5

1.4.1 研究目标 5

1.4.2 研究内容 5

1.4.3 拟解决的关键问题 5

1.5 小结 6

第2章 回转窑的监测方法及影响因素 7

2.1 影响回转窑轴线的因素 7

2.2 回转窑轴线监控方法 7

2.3 筒体中心计算公式 8

2.4 监测仪器的选择 11

2.4.1 激光测距仪 11

2.4.2 全站仪 11

2.5 仪器的选择与应用 13

第3章 仪器的安装及误差分析 16

3.1 滚轮法测量轮带直径 16

3.2 筒体间隙的测量 18

3.3 误差来源分析 19

第4章 虚拟仪器与LABVIEW概述 21

4.1 虚拟仪器概述 21

4.2 LABVIEW概述 22

4.3 回转窑轴线监测系统的软件设计 23

4.3.1 回转窑轴线监测系统软件的框架组成 23

4.3.2 数据的传输和采集 23

4.3.3 串口通信的软件设计 24

4.3.4 数据的采集与处理 25

4.4 LABVIEW可执行文件生成 27

第5章 总结与展望 29

5.1 总结 29

5.2 展望 29

参考文献 31

致谢 32

第1章 绪论

1.1 回转窑的概述

1.1.1 回转窑的简介

水泥的大量生产促进了水泥回转窑的不断发展,早在1824年间歇操作的土立窑被英国水泥工J阿斯普发明；在19世纪80年代初连续操作的多层立窑被德国狄茨世设计发明；1885年回转窑由英国人兰萨姆发明创造,并在取得该项技术的专利后迅速将其用于生产,而且取得了十分可观的经济效益。此外水泥工业借由回转窑的发明取得了巨大的发展,这也使人们开始探索回转窑的在实际中的使用。由于回转窑技术的不断成熟,回转窑设备在水泥制造行业受到的重视越来越大^[1]。

1.1.2 回转窑的工作原理

回转窑的外形呈现圆筒状，而且具有一定的倾斜度，而回转窑的工作模式是借由窑的转动来使物料在回转窑内得到充分搅拌，使物料相互接触，混合从而充分进行反应。

将材料放进回转窑内进行煅烧，之后窑体开始以很低的速度转动，从而物料随着窑体会做圆周翻转运动，并且同时在轴向方向进行运动的复加运动。此外生料在此过程中经历分解、冷却等处理流程变成水泥熟料后，被窑筒体从低端卸出进入冷却机^[2]。窑头是煅烧用的燃料进口处，燃料在窑内燃烧为相应的工艺提供热能。其中在煅烧生料的过程会产生大量的热空气，这些热气在窑进料端产生其后进入窑尾系统后，会通过烟囱设施排出去，如图1.1所示。