CN101349904A - 回转窑运行状态的监测方法和系统以及窑的调整方法 - Google Patents

Abstract

一种回转窑运转状况的监测方法和系统及窑的调整方法，通过：把回转窑的旋转方位与同时监测窑驱动电机工作电流曲线、把回转窑的旋转方位与同时监测各托轮和窑传动小齿轮座与受力相关的机械参数信息曲线相互关联起来，由此在线监视回转窑运转状况的异常变化，根据窑每个旋转周期时间内窑驱动电机工作电流的平均值和工作电流的最大与最小差值、各托轮和窑传动小齿轮座与其各自受力大小相关的机械参数的下降，并参考回转窑运转中心线和各托轮几何位置的测量结果，来确定各托轮调整的方向和数据，最终依据窑驱动电机工作电流平均值和最大与最小差值下降，以及托轮受力机械参数的下降，来判断回转窑各托轮调整方向的正确性，决定各托轮调整的精确值。本发明的仪器简单，操作方便，可靠耐用，性价比高，易于推广应用。

Description

回转窑运行状态的监测方法和系统以及窑的调整方法

技术领域

本发明涉及回转窑运行状态的测量方法和测量系统以及窑的调整方法，具体是一种回转窑驱动电机电流与窑旋转方位关系的监测方法和系统以及窑的调整方法。

背景技术

回转窑是水泥、有色和黑色冶金、化工等工业的重要烧成设备，回转窑主要由筒体、传动齿轮装置、3个或以上的多组轮带与托轮支撑等组成。窑的工作特点是必须不间断地长期在多支承点上连续运转，窑准直是保证窑长期运转的关键。在长期生产中，窑由于各基础墩的不均匀下沉、托轮调整不当、支承件的磨损等因素，会引起一系列机械障碍：某挡托轮严重超载、托轮座甚至基础墩强烈振动、弯曲处筒体应力过大或出现裂纹、窑衬寿命缩短等。因此需要定期检测和校准窑。

当窑处在最佳运行时，仅从窑中心线的直线度和托轮位置等几何机械这一方面来看，窑应满足以下二个必要的机械条件：

第一，窑筒体动态中心线是一条直线，同时窑传动齿轮啮合正常。

第二，所有托轮轴线与轮带和筒体的中心线平行。

目前回转窑测量方法都是仅以运转中回转窑中心线的直线度及托轮的机械几何位置为目标的，如：美国专利局在1992年9月公开的“热态回转窑的校准系统Hot Kiln AlignmentSystem”发明专利号5,146,795；中国国家知识产权局：在1991年10月公开的“一种回转窑轴线的测量方法和测量系统”发明专利号ZL 90101485.0、在2002年10月公开的“激光测量回转窑托轮位置校准窑的方法和仪器”发明专利号ZL 99116520.9、在2006年6月公开的“回转窑托轮轴激光投射校准窑的方法及托轮轴激光投射器”发明专利号ZL200410061149.7。

湘潭矿业学院学报2002年第2期28--31页“大型多支承回转窑运行状态监测系统的研究”介绍一种监测方法：在窑各挡托轮处，把两个位移传感器在筒体正下方±15°方向布置，以获取各托轮处筒体的位移变化量，它通过前置器、采集卡和微机处理，计算给出回转窑运行中心线和偏差，以实现回转窑的在线监测。

总之，以上专利方法包括众多几何机械位置的测量内容：窑筒体或轮带位置、轮带直径及间隙、托轮直径及水平位置、窑大齿圈径向偏摆，最后按软件程序计算出回转窑运行中心

线和偏差以及托轮调整的数据，由此进行窑的调整。这些专利方法都要求专业人员在窑现场操作特制的测量仪器，由于现场实施操作过程复杂，故要求操作人员有丰富的专业经验和很高技术水平，现场检测工作一般至少需要个2工作日才能完成，因此其技术的推广应用需要专业培训。由于窑现场高温、强烈振动和多尘的恶劣环境影响，容易使操作人员和仪器的测量精确度受到极大的干扰。由于窑现场机械运动情况非常复杂，仅按窑运行中心线和偏差及窑大齿圈径向偏摆的测量结果进行托轮调整，其结果并不总是明显和有效，目前还没有其它技术参数能够反馈和验证该窑调整方法是正确和有效的。

发明内容

本发明的目的是要解决现有专利方法的不足，采用与现有检测方法完全不同的技术路线，不以直接检测窑中心线的直线度等几何机械的位置为目标，而以监测窑驱动电机工作电流平稳度为目标，通过把回转窑旋转方位与监测窑驱动电机工作电流曲线相互关联的方法，来反映回转窑运转状况，并反馈、判断和决定窑托轮调整的数据。它避免了在窑现场恶劣环境下做复杂的几何机械位置的测量，明显简化检测仪器，提高了窑调整的正确性和调整效率。

本发明采用的技术方案是：

本发明的一种回转窑的运转状况监测及其调整方法，该方法包括检测回转窑运转中心线、回转窑旋转方位，并监测回转窑驱动电机的工作电流曲线、回转窑传动小齿轮座的机械参数信息曲线、回转窑各个托轮受力相关的机械参数信息曲线，其特征在于：测定回转窑每个旋转周期时间，用360度等分周期时间来确定窑360度的旋转方位；将回转窑的旋转方位与同时监测窑驱动电机工作电流曲线相互关联起来；将回转窑的旋转方位与同时监测窑传动小齿轮座和各托轮座受力相关的机械参数信息曲线相互关联起来；根据以上信息实现回转窑运转状况及异常变化的在线和远程监测及给出各托轮的调整数据。

本发明的所述监测及其调整方法，其特征在于：在窑每个旋转一圈周期时间内，根据窑驱动电机工作电流的平均值和工作电流的最大与最小差值、窑传动小齿轮座和各托轮座与其各自受力大小相关的机械参数信息曲线，并参考回转窑运转中心线和各个托轮几何位置的测量结果，来确定各个托轮调整的方向和数据。最终依据在每个旋转周期内窑驱动电机平均工作电流和最大与最小差值的下降、以及传动小齿轮座和各托轮座与其各自受力大小相关的机械参数的下降，来反馈和判断窑各托轮调整方向的正确性，决定各托轮调整的精确值。

本发明的一种回转窑运转状况的监测系统，其特征是监测系统包括：

一个位置传感器，其用于监测回转窑的每个旋转周期，用360度等分周期时间来确定窑的360度旋转方位，周期时间一直作为横坐标；

一个电流传感器，其用于监测回转窑驱动电机的工作电流；

一个或一组组机械参数的传感器，其安装在窑传动小齿轮座上，用于监测窑传动小齿轮座与其受力大小相关的机械参数的信息；

多个或多组机械参数的传感器，其分别安装在每挡支撑处的左、右每个托轮座上，用于监测窑的每个托轮座与其受力大小相关的机械参数的信息；

一个微机系统，把上述的位置传感器、电流传感器和所有机械参数的传感器与该微机系统连接，所述微机系统按软件程序依据窑每个旋转周期内窑驱动电机工作电流平均值和工作电流最大与最小差值的下降、以及各托轮和传动小齿轮座与其各自受力大小相关的机械参数的下降，来反馈和判断窑各托轮调整方向的正确性，并决定各托轮调整的精确值，由此实现回转窑运转状况及异常变化的在线监测和远程监测，并可以远程给出各托轮的调整数据。

本发明的一种回转窑运转状况的监测系统，其特征在于所述的机械参数传感器可以是：振动类的传感器、应力应变类的传感器。

本发明的一种回转窑运转状况的监测方法所采用的监测系统，其特征是所述的位置传感器是由一个固定装在回转窑上的触发器和一个固定不动的电类开关组成。

本发明的位置传感器，其特征是所述的位置传感器是由一个带永磁铁可吸在回转窑上的光学反射镜作为触发器和一个非接触发射与接受为一体的光电开关组成。

本发明与已有的专利技术相比，其突出优点是：

1.本发明的监测和调整窑方法的理论依据是：回转窑只有一个动力源，即窑主电机经过传动齿轮为整条

回转窑提供旋转驱动力。回转窑驱动电机的工作电流与窑的旋转力矩存在着线性关系。

本发明的监测方法是在窑每旋转一圈周期时间内，监测窑驱动电机工作电流平均值和电流最大与最小差值所反映的电流平稳度，这是从本质上直接综合反映回转窑旋转驱动力矩的平均值和平稳度，它是窑运转状况的最重要的技术指标，也是最敏感的技术指标。

本发明的监测方法避免经常在窑现场高温、强振动和多尘的恶劣环境中，进行复杂繁琐的窑几何机械位置的精密测量操作，革命性地改变了检测和监测仪器，通过监测每个旋转周期时间内窑电机电流的平均值和平稳度，不但能随时掌握窑运转状况及异常情况，而且还能对所进行的窑调整进行在线反馈和验证。在在线网络的技术支持下，还可以在线远程给出各托轮的调整数据。

2.本发明的监测方法是在窑每旋转一圈时间内，同时监测在每挡支撑处的左、右各托轮座与其各自受力存在线性关系的机械参数信息曲线。由各托轮座机械参数信息曲线可以发现严重负载的托轮座，并确定超负载的托轮，实现窑托轮调整的在线反馈、指示和验证。

3.本发明的监测方法是在窑每旋转一圈时间内，同时监测窑传动小齿轮座与其受力存在线性关系的机械参数信息曲线。由此可以在线反馈和指示托轮调整来达到移动大齿圈位置的目的，以确定窑传动齿轮啮合间隙已经调整到正常范围内。

总之，本发明的监测和窑调整方法，革命性地改变了检测和监测窑几何机械位置的传统技术路线，明显简化现有检测和监测仪器系统，避免在恶劣的窑现场人工操作检测仪器，本发明仪器系统抗干扰性强，其监测结果可靠，精确度高，制造成本低，日常维护简单，无须专业人员操作，便于普及应用。它提高了窑调整的正确性和敏感性以及调整效率，便于实现回转窑运转状况及异常变化的在线监测，和远程监测及指示调整。

附图说明

图1为回转窑的结构和本发明的监测系统布置示意图；

图2为回转窑轮带及托轮横截面的结构和本发明的监测托轮机械参数传感器的布置示意图；

图3为本发明监测的电气系统结构示意图

其中：1-窑筒体、2-轮带、3-托轮座、4-托轮、5-托轮的机械参数传感器、6-大齿圈、7-窑驱动电机、8-电流传感器、9-小齿轮、10-小齿轮座、11-小齿轮座的机械参数传感器、12--托轮的机械参数传感器、13-微机系统、14-电类开关  15--位置触发器

具体实施例：

以下结合附图对本发明作进一步的详细描述：

如图1所示，本发明的一种回转窑运转状况的监测系统包括：一个由电类开关14和位置触发器15组成位置传感器、一个电流传感器8、一组小齿轮座的机械参数传感器11、多组机械参数传感器，一个微机系统13。

如图3所示：在窑每挡支撑处的左、右每个托轮座3上安装至少6个或6组(为了更加准确，还可以在每个托轮座高端和低端的2个滑动轴承上安装：6×2＝12个或组)托轮座机械参数传感器5和12等等，把上述的位置传感器、电流传感器和所有机械参数传感器与该微机系统连接，，组成窑运转状况的监测系统。

如图1所示，通过安装在筒体1上的位置触发器15和电类开关14与微机系统13，来监测回转窑每个旋转周期时间，用360度等分周期时间来确定窑的360度旋转方位。在微机的显示屏上，周期时间一直作为横坐标；该微机系统13按软件程序可以同时监测和接收：

(1)通过安装在驱动电机7旁的电流传感器8得到的回转窑驱动电机的工作电流。在微机的显示屏上，该工作电流作为其纵坐标，这样得到窑360度旋转方位与窑驱动电机的工作电流的第1个曲线图；

(2)通过安装在窑传动小齿轮座10上的小齿轮座的1个或1组机械参数传感器11得到的与其受力相关的机械参数信息曲线。在微机的显示屏上，该机械参数作为其纵坐标，这样得到窑360度旋转方位与窑传动小齿轮座受力大小相关的第2个曲线图；

(3)如图1所示，通过在窑每挡支撑处的左、右每个托轮座3上安装至少6个或是6组托轮机械参数传感器5和12等等，如图2和图3所示，就得到每个托轮座与其各自受力大小相关的机械参数信息。在微机的显示屏上，该各自的机械参数作为其各自的纵坐标，这样：

在第1挡支撑处的左托轮座上，得到窑360度旋转方位与其受力大小相关第3个曲线图；

在第1挡支撑处的右托轮座上，得到窑360度旋转方位与其受力大小相关第4个曲线图。

依此类推，在第n挡支撑处的左、右托轮座上，就得到窑360度旋转方位与之相对应的第(n+2)和第(n+3)个曲线图。

在窑每个旋转周期时间内，该微机系统13按软件程序根据：第1个曲线图中窑驱动电机工作电流的平均值和最大与最小差值、第2个曲线图中窑传动小齿轮座与受力大小相关的机械参数信息曲线、第3、4、5、6、7、8、--- ---等个曲线图中各个托轮座与其各自受力大小相关的机械参数信息曲线，并参考对回转窑运转中心线和各托轮几何位置的测量结果，来确定各托轮调整的方向和数据。

最终该微机系统13按软件程序，依据窑每个旋转周期内窑驱动电机工作电流平均值和工作电流最大与最小差值的下降、以及各托轮和传动小齿轮座与受力大小相关的机械参数的下降，来反馈和判断窑各托轮调整方向的正确性，并决定各托轮调整的精确值。在因特网的技术支持下，可以在线远程给出各托轮的调整数据。由此实现回转窑运转状况及异常变化的在线和远程监测及远程指示调整。

如图1、图2所示，本发明所述的机械参数传感器5和12等等可以是：振动类的传感器、应力应变类的传感器。

如图1所示，本发明所述的位置传感器是由一个固定装在回转窑上的触发器15和一个固定不动的电类开关14组成。

如图1所示，本发明所述的位置传感器是由一个固定装在回转窑上的带永磁铁可吸在回转窑上的光学反射镜作为位置触发器15和一个固定不动非接触的发射与接受为一体的光电电类开关14组成。

Claims (6)

1.一种回转窑的运转状况监测及其调整方法，该方法包括检测回转窑运转中心线、回转窑旋转方位，并监测回转窑驱动电机的工作电流曲线、回转窑传动小齿轮座的机械参数信息曲线、回转窑各个托轮受力相关的机械参数信息曲线，其特征在于：测定回转窑每个旋转周期时间，用360度等分周期时间来确定窑360度的旋转方位；将回转窑的旋转方位与同时监测窑驱动电机工作电流曲线相互关联起来；将回转窑的旋转方位与同时监测窑传动小齿轮座和各托轮座受力相关的机械参数信息曲线相互关联起来；根据以上信息实现回转窑运转状况及异常变化的在线和远程监测，以及给出各托轮的调整数据。

2.根据权利要求1所述监测及其调整方法，其特征在于：在窑每个旋转一圈周期时间内，根据窑驱动电机工作电流的平均值和工作电流的最大与最小差值、窑传动小齿轮座和各托轮座与其各自受力大小相关的机械参数信息曲线，并参考回转窑运转中心线和各个托轮几何位置的测量结果，来确定各个托轮调整的方向和数据；最终依据在每个旋转周期内窑驱动电机工作电流的平均值和电流最大与最小差值的下降、以及传动小齿轮座和各托轮座与其各自受力大小相关的机械参数的下降，来反馈和判断窑各托轮调整方向的正确性，决定各托轮调整的精确值。

3.一种回转窑运转状况的监测系统，其特征在于所述监测系统包括：

一个位置传感器，其用于监测回转窑的每个旋转周期，用360度等分周期时间来确定窑的360度旋转方位；一个电流传感器，其用于监测回转窑驱动电机的工作电流；一个或一组机械参数传感器，其安装在窑传动小齿轮座上，用于监测窑传动小齿轮座与其受力大小相关的机械参数信息；多个或多组机械参数传感器，其分别安装在每挡支撑处的左、右每个托轮座上，用于监测窑的每个托轮座与其受力大小相关的机械参数信息；一个微机系统，把上述的位置传感器、电流传感器和所有机械参数传感器与该微机系统连接，所述微机系统按软件程序依据窑每个旋转周期内，窑驱动电机工作电流平均值和工作电流最大与最小差值的下降，以及各托轮和传动小齿轮座与其各自受力大小相关的机械参数的下降，来反馈和判断窑各托轮调整方向的正确性，并决定各托轮调整的精确值，由此实现回转窑运转状况及异常变化的在线监测和远程监测，并可以远程给出各托轮的调整数据。

4.根据权利要求3所述的一种回转窑运转状况的监测系统，其特征在于所述的机械参数传感器可以是：振动类的传感器、应力应变类的传感器。

5.根据权利要求3所述的一种回转窑运转状况的监测系统，其特征在于所述的位置传感器是由一个固定装在回转窑上的触发器和一个固定不动的电类开关组成。

6.根据权利5所述的位置传感器，其特征在于所述的位置传感器是由一个带永磁铁可吸在回转窑上的光学反射镜作为触发器和一个非接触发射与接受为一体的光电开关组成。

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