CN102980665A - 一种回转窑温度检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回转窑温度检测系统及方法，用于解决现有技术中对回转窑表面的温度进行检测时，由于温度检测装置固定在回转窑外某点，温度检测装置与回转窑表面的温度检测点距离不一致而导致温度检测结果不准确的问题，被检测的回转窑、导轨、至少一套移动装置、主控单元以及温度检测装置；导轨与回转窑的中心轴线平行；温度检测装置安装于移动装置上；主控单元用于发送控制信号给移动装置，控制信号用于控制移动装置在导轨上移动，获取移动装置在导轨上的位置信号以及与位置信号对应的温度检测装置检测得到的温度信号。采用该系统对回转窑表面温度进行检测，提高检测的准确度。

Description

一种回转窑温度检测系统及方法

技术领域

本发明涉及回转窑温度检测领域，具体而言，涉及一种回转窑温度检测系统及方法。

背景技术

回转窑是氧化球团、直接还原铁工艺生产线中的核心设备，是一种连续转动的高温窑炉。回转窑的旋转给窑内温度测量带来了很多困难，但通过对回转窑表面的温度检测，仍然能够进行一些相关的技术诊断及自动化控制。从而减少工人劳动强度，提高回转窑的作业率和产量、质量，降低生产成本。

目前对于回转窑表面温度检测主要有两种方法，一是人工现场巡检法，此方法不能对整个窑面全面检测，而且不能保证人工巡检的及时性与实时性；二是红外筒体扫描，如图1所示，温度检测系统包括回转窑11、导轨12以及温度检测装置13，其中θ表示检测温度时的扫描仪的扫描角度，A表示回转窑的转动方向。此方法扫描仪固定安装在回转窑附近，当采用筒体扫描时，扫描范围内的窑上各点均为温度检测点，其中以扫描仪与扫描仪至窑的垂足这条线段为最短，此时扫描仪与检测点的距离会因扫描角度的增大而增大，而且要保证足够的扫描角度来确保扫描仪能够扫描到整个窑体，扫描仪距回转窑的距离需要足够远，这样则导致因距离过远，扫描仪器扫描到的温度与回转窑外表面的实际的温度相差较大，因此对检测精度会有较大影响。反之，由于扫描仪的扫描角度是固定的，如果缩小扫描仪与回转窑的距离，则扫描范围就会很小，对于比较长的回转窑就需要多台扫描仪。

发明内容

本发明提供一种回转窑温度检测系统及方法，用于解决现有技术中对回转窑表面的温度进行检测时，由于温度检测装置固定在回转窑外某点，温度检测装置与回转窑表面的温度检测点距离不一致而导致温度检测结果不准确的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种回转窑温度检测系统，包括：被检测的回转窑、导轨、至少一套移动装置、主控单元以及温度检测装置；导轨与回转窑的中心轴线平行；温度检测装置安装于移动装置上；主控单元，用于发送控制信号给移动装置，控制信号用于控制移动装置在导轨上移动，获取移动装置在导轨上的位置信号以及与位置信号对应的温度检测装置检测得到的温度信号。

进一步地，上述系统还包括：信号处理单元，设置于移动装置上，用于接收主控制单元的控制信号，根据控制信号控制移动装置，使移动装置每沿导轨移动预设路程后，至少停止回转窑转动一周的时间，并获取移动装置每次停止时，温度检测装置检测到的温度值，以及移动装置每次停止时在导轨上的位置信息，处理获取到的温度值以及位置信息，得到温度信号以及位置信号，将温度信号以及位置信号发送至主控单元。

其中，上述移动装置为具有载重能力的小车。

其中，上述温度检测装置为红外辐射温度计。

其中，上述移动装置的轮子上安装有编码器，编码器用于检测轮子转动的角度，并将角度信号发送至信号处理单元。

进一步地，上述系统还包括：

感应式接近开关，感应式接近开关的第一部分安装于回转窑的表面上，随回转窑转动，感应式接近开关的第二部分安装于回转窑表面外的固定装置上，固定部分与感应式接近开关的第一部分的距离在感应式接近开关的有效距离之内，将得到的感应信号发送至主控单元。

其中，上述移动装置采用滑触线或移动电缆方式供电。

根据本发明的另一个方面，提供了一种回转窑温度检测方法，包括：发送控制信号给移动装置，控制信号用于控制移动装置在导轨上移动；获取移动装置在导轨上的位置信号以及与位置信号对应的温度检测装置检测得到的温度信号。

进一步地，上述方法还包括：设置于移动装置上的信号处理单元接收控制信号，根据控制信号控制移动装置，使移动装置每沿导轨移动预设路程后，至少停止回转窑转动一周的时间；信号处理单元获取移动装置每次停止时，温度检测装置检测到的温度值，以及移动装置每次停止时在导轨上的位置信息，处理温度值以及位置信息，得到温度信号以及位置信号，将温度信号以及位置信号发送至主控单元。

其中，上述信号处理单元获取移动装置每次停止时，移动装置在导轨上的位置信息包括：当移动装置移动时，实时读取安装于移动装置的轮子上的编码器检测到的轮子转过的角度信号；根据角度信号以及移动装置的移动方向确定移动装置的位移；根据移动装置的位移确定移动装置在轨道上的位置。

进一步地，上述方法还包括：主控单元接收感应式接近开关获取到的感应信号，感应式接近开关的第一部分安装于回转窑的表面上，感应式接近开关的第二部分安装于回转窑表面外的固定装置上，固定与感应式接近开关的距离在感应式接近开关的有效范围之内；主控单元根据移动装置每次停止时，温度检测装置检测到的温度信号，以及移动装置每次停止时在导轨上的位置信号以及感应信号确定温度检测装置检测的回转窑上各点的温度以及在回转窑上的位置。

本发明的技术方案，由于导轨与回转窑的中心轴线平行，温度检测装置可以随移动装置移动从而测量回转窑表面的温度，并且，导轨可以设置在回转窑附近，这样温度检测装置与回转窑的距离较近，从而温度检测装置测得的温度与回转窑表面的实际温度更加接近，提高了温度检测的精确度。同时解决了温度测量点位于回转窑表面的具体定位问题；还可以对窑表面某一指定位置进行温度检测。由于轨道与回转窑中心轴平行，因此可以保证温度检测装置与回转窑表面的检测点的距离一致，从而进一步提高温度测量的精确度。根据工艺生产的要求，当需要对回转窑某一特定区域进行更频繁地表面温度检测时，可以通过控制移动装置从而控制测温仪的位置对该区域进行更频繁的测量。

附图说明

图1是本发明现有技术的回转窑温度检测方法示意图；

图2-1是本发明的回转窑温度检测系统的主视图；

图2-2是本发明回转窑温度检测系统的侧视图；

图3是本发明的回转窑温度检测系统的信号处理示意图；

图4是本发明的回转窑温度检测系统的使用方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明实施例作进一步详细的说明。

图2-1是本发明的回转窑温度检测系统的主视图。

如图2-1所示，该系统包括以下组成部分：

被检测的回转窑21、导轨22、至少一套移动装置23、主控单元（图中未示出）以及温度检测装置24；

导轨22与回转窑21的中心轴线平行；

温度检测装置24及信号处理单元（图中未示出）安装于移动装置23上；

主控单元，用于发送控制信号给移动装置23上的信号处理单元，控制信号用于控制移动装置23在导轨22上移动，获取移动装置23在导轨22上的位置信号以及与位置信号对应的温度检测装置24检测得到的温度信号。

其中，上述系统可以具有多套移动装置，这些移动装置可以根据回转窑高温区低温区的检测重要程度需要确定多套移动装置在导轨上的分布情况，移动装置的套数据可以根据回转窑的长度来决定，如果回转窑的长度短，也可以只采用一套移动装置，当回转窑较长时，则采用多套移动装置，这样可以提高温度检测的效率。

图2-2是本发明回转窑温度检测系统的侧视图。

如图2-2所示，导轨22与回转窑的中心轴线平行，可以位于回转窑周向剖面的物料区27较低一侧的回转窑的表面外，并且在回转窑中心轴线略微偏下的位置，具体位置可以根据检测的精度要求以及实际情况进行设定。这样既可以使回转窑表面的温度检测点避开物料区27，同时又使导轨与回转窑表面的距离足够近，使温度检测装置检测到的温度更加接近回转窑表面的温度，提高温度检测的精度。

回转窑温度检测系统还可以包括感应式接近开关25，该开关的移动部分521安装于回转窑的表面上，随回转窑转动，该开关的固定部分522安装于回转窑表面外的固定装置上，具体地，可以是安装在回转窑周向表面外的支撑架26上，具体的安装位置应确保感应式接近开关25的两部分的距离在有效感应距离之内。

其中，上述移动装置23可以由步进电机驱动，移动装置23的位置控制精度由步进电机的步进幅度决定。使移动装置23可以沿导轨移动，为了保证该移动装置23能够在导轨22上保持稳定，不至翻滚或坠落，该移动装置23可以为具有载重能力的小车，该小车的车轮上可安装一个编码器，用于检测轮子转动的角度或圈数，表示小车行驶的线位移，在此基础上结合小车行驶的方向可以计算出小车行驶的位移。为了对移动装置23以及温度检测装置24的信号进行处理，该移动装置23上还可以安装一个硬件信号处理单元，该处理单元用于读取测量的温度、测温时移动装置在导轨上的位置。该信号处理单元可以通过无线信号交换的方式与主控制单元通信，其中，主控制单元可以获取回转窑转速信号，以及回转窑上的感应式接近开关25的信号，主控制单元根据这些信号可以计算出回转窑上每个温度检测点在回转窑外表面上的具体位置以及温度。其中，该移动装置23上总电源以及其电源转换单元的供电可以采用滑触线或移动电缆方式统一供电，其它受电设备均由电源转换单元供电。

以下对本发明的回转窑温度检测系统的工作原理进行简要阐述：

在回转窑正常工作状态下，回转窑绕自身中心轴线旋转，红外辐射温度计随小车沿导轨移动，红外辐射温度计移动时对回转窑表面温度进行检测，小车受硬件处理单元的控制可以在行驶一段距离后，停止一段时间，使红外辐射温度计有足够的时间来检测回转窑表面某一截面处的温度。具体地，根据实际检测位置的需要一般为小车每行驶1米或2米的路程后，停止一段时间，当然如果需要更高的检测精度，也可以根据需要相应地减少小车每次行驶的路程。同时为了保证在小车停止时间内红外辐射温度计能够检测回转窑窑体一圈的温度，可以控制小车停留的时间为回转窑旋转一周所用的时间。在红外辐射温度计每次测温后，需要记录当前测量的温度值以及小车所在位置，以便后续根据这些数据确定各温度检测点在回转窑上的具体位置。

根据回转窑的转速及窑半径，可以计算出回转窑转过的角度，根据该角度可计算出每一检测点在窑上的精确位置。然而由于回转窑的旋转过程中检测到的速度会存在误差，如果只根据转速计算，由于误差的累加，计算的温度检测点的坐标位置的准确度会越来越低。基于此，可以采用感应式接近开关，感应式接近开关由两部分组成，其中，感应式接近开关移动部分安装于回转窑的表面上，可以随回转窑转动，其固定部分固定安装于回转窑表面外的固定装置上，例如可以安装在回转窑周向表面外的固定于地面的支撑架上，两部分的间距在有效感应距离之内。这样可以确保回转窑每转动一周时能产生感应信号，将起始点所在的与回转窑中心轴线平行的直线作为回转窑上的零起始线。回转窑每转动一周产生一个感应脉冲信号，此时与回转窑中心轴线平行的直线即为零起始线，计算位置坐标为0，回转窑每一周内均根据实际的转速及半径计算温度检测点坐标，这样即可以确保在窑转动一周的范围内的坐标精度，用角度表示坐标范围为0~360度。

图3是本发明的回转窑温度检测系统的信号处理示意图。

如图3所示，其中，AI为模拟量输入信号，DI为数字量输入信号，DO为数字量输出信号，UPS为不间断电源。移动装置上的编码器获取的信号通过SSI总线、CAN总线或modbus通信总线发送给硬件信号处理单元。同时安装于移动装置上的红外辐射温度计也将测量到的温度信号发送给硬件处理单元。该信号处理单元还用于控制驱动器来驱动步进电机控制小车在轨道上移动。需要说明的是，该硬件处理单元安装于移动装置上，可以随移动装置一起在轨道上移动，为了便于对不停移动的移动装置进行供电，如图3所示，采用滑触线方式为移动装置供电。其中，硬件信号处理单元通过无线信号交换的方式，将获取到的红外辐射温度计测量到的温度信号以及编码器计算得到的移动装置停止移动时在轨道上位置信号发送至主控制单元，该主控制单元固定安装于回转窑附近，如图所示，该主控制单元可以通过硬接线或与工厂主系统通信方式获取回转窑的转速信号、感应式接近开关信号，根据这些信号可以计算出每次移动装置停止红外辐射温度计测温时，回转窑转过的圈数，从而计算出每个温度检测点在回转窑外表面上的精确位置。从图中可以看出，该主控制单元还可以连接有操作屏，以及按键，以便操作人员对检测结果进行查看及相关参数设置等操作。

图4是本发明的回转窑温度检测系统的使用方法的流程图。

如图4所示，该方法包括以下步骤：

步骤401：主控单元发送控制信号给移动装置，控制信号用于控制移动装置在导轨上移动；

步骤402：获取移动装置在导轨上的位置信号以及与位置信号对应的温度检测装置检测得到的温度信号。

为了便于后续确定每个温度检测点在回转窑上的精确位置以及温度，在执行上述步骤402之后，还可以执行以下步骤：

设置于移动装置上的信号处理单元接收控制信号，根据控制信号控制移动装置，使移动装置每沿导轨移动预设路程后，至少停止回转窑转动一周的时间；

信号处理单元获取移动装置每次停止时温度检测装置检测到的温度值，以及移动装置每次停止时在导轨上的位置信息，处理温度值以及位置信息，得到温度信号以及位置信号，将温度信号以及位置信号发送至主控单元。

其中，上述信号处理单元获取移动装置每次停止时移动装置在导轨上的位置信息包括：当移动装置移动时，实时读取安装于移动装置的轮子上的编码器检测到的轮子转过的角度信号；根据角度信号以及移动装置的移动方向确定移动装置的位移；根据移动装置的位移确定移动装置在轨道上的位置。

其中，为了得到温度检测点在回转窑表面的具体位置，在执行上述步骤402之后，可以执行以下步骤：

主控单元接收感应式接近开关获取到的感应信号，感应式接近开关的一部分安装于回转窑表面，感应式接近开关的另一部分安装于回转窑表面外的固定装置上；主控单元根据移动装置每次停止时，温度检测装置检测到的温度信号，以及移动装置每次停止时在导轨上的位置信号以及感应信号确定温度检测装置检测的回转窑上各点的温度以及在回转窑上的位置。

其中，具体地，可以采取以下方式来确定各温度检测点在回转窑上的位置：

根据回转窑上安装的感应式接近开关确定用于表示回转窑转过一圈的基准线，该基准线为接近开关所在的与回转窑中心轴线平行的直线。根据回转窑的半径、基准线位置以及回转窑转速确定温度检测点在回转窑转动方向上与基准线的距离；根据移动装置在轨道上的位置确定温度检测点在回转窑上沿回转窑中心轴线上与窑头端的距离；根据温度检测点在回转窑转动方向上距离基准线的距离以及温度检测点在回转窑上沿回转窑中心轴线上与窑头端的距离确定温度检测点在回转窑表面的位置。这样就可以确定温度检测点在回转窑上的具体位置。

本发明克服了现有技术中的检测不及时、不全面或者检测设备与回转窑检测点的距离过远、精度差的缺点，并且根据获取到的检测点在回转窑上的位置，可以将检测的数据存储形成三维或二维回转窑温度图像，从而为指导操作人员提供更加直观的检测结果。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种回转窑温度检测系统，其特征在于，包括：

被检测的回转窑、导轨、至少一套移动装置、主控单元以及温度检测装置；

所述导轨与所述回转窑的中心轴线平行；

所述温度检测装置安装于所述移动装置上；

所述主控单元，用于发送控制信号给所述移动装置，所述控制信号用于控制所述移动装置在所述导轨上移动，获取所述移动装置在所述导轨上的位置信号以及与所述位置信号对应的所述温度检测装置检测得到的温度信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

信号处理单元，设置于所述移动装置上，用于接收所述主控制单元的控制信号，根据所述控制信号控制所述移动装置，使所述移动装置每沿所述导轨移动预设路程后，至少停止所述回转窑转动一周的时间，并获取所述移动装置每次停止时，所述温度检测装置检测到的温度值，以及所述移动装置每次停止时在所述导轨上的位置信息，处理获取到的所述温度值以及所述位置信息，得到温度信号以及位置信号，将所述温度信号以及位置信号发送至所述主控单元。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述移动装置为具有载重能力的小车。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述温度检测装置为红外辐射温度计。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述移动装置的轮子上安装有编码器，所述编码器用于检测所述轮子转动的角度，并将角度信号发送至所述信号处理单元。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

感应式接近开关，所述感应式接近开关的第一部分安装于所述回转窑的表面上，随所述回转窑转动，所述感应式接近开关的第二部分安装于所述回转窑表面外的固定装置上，所述固定部分与所述感应式接近开关的第一部分的距离在所述感应式接近开关的有效距离之内，将得到的感应信号发送至所述主控单元。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述移动装置采用滑触线或移动电缆方式供电。

8.一种回转窑温度检测方法，用于使用如权利要求1所述的系统对回转窑表面温度进行检测，其特征在于，包括：

发送控制信号给所述移动装置，所述控制信号用于控制所述移动装置在所述导轨上移动；

获取所述移动装置在所述导轨上的位置信号以及与所述位置信号对应的所述温度检测装置检测得到的温度信号。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

设置于所述移动装置上的信号处理单元接收所述控制信号，根据所述控制信号控制所述移动装置，使所述移动装置每沿所述导轨移动预设路程后，至少停止所述回转窑转动一周的时间；

所述信号处理单元获取所述移动装置每次停止时，所述温度检测装置检测到的温度值，以及所述移动装置每次停止时在所述导轨上的位置信息，处理所述温度值以及所述位置信息，得到温度信号以及位置信号，将所述温度信号以及所述位置信号发送至所述主控单元。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述信号处理单元获取所述移动装置每次停止时，所述移动装置在所述导轨上的位置信息包括：

当所述移动装置移动时，实时读取安装于所述移动装置的轮子上的编码器检测到的所述轮子转过的角度信号；

根据所述角度信号以及所述移动装置的移动方向确定所述移动装置的位移；

根据所述移动装置的位移确定所述移动装置在所述轨道上的位置。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述主控单元接收感应式接近开关获取到的感应信号，所述感应式接近开关的第一部分安装于所述回转窑的表面上，所述感应式接近开关的第二部分安装于所述回转窑表面外的固定装置上，所述固定与所述感应式接近开关的距离在所述感应式接近开关的有效范围之内；

所述主控单元根据所述移动装置每次停止时，所述温度检测装置检测到的温度信号，以及所述移动装置每次停止时在所述导轨上的位置信号以及所述感应信号确定所述温度检测装置检测的回转窑上各点的温度以及在所述回转窑上的位置。

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