CN103245306B

CN103245306B - 回转窑筒体中心线热态测量方法

Info

Publication number: CN103245306B
Application number: CN201310154216.9A
Authority: CN
Inventors: 冯东光; 朱亚平; 杨海军
Original assignee: Huaxin Cement Co Ltd
Current assignee: Huaxin Cement (Henan Xinyang) Co.,Ltd.
Priority date: 2013-04-28
Filing date: 2013-04-28
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2033-04-28
Also published as: CN103245306A

Abstract

本发明涉及一种回转窑筒体中心线热态测量方法，用于在热态环境下运转的回转窑，所述回转窑筒体外围设置若干档用于支承筒体的筒形轮带，利用两台经纬仪准确定位空间某点的基本特性，测量并计算出回转窑轮带表面若干点的三维空间坐标，据此拟合计算出该轮带表面空间位置及形状的关键参数，进而求得该轮带处窑筒体的中心坐标，再比较回转窑各档轮带支承处窑筒体的中心位置，即得到该窑中心线的状态。本发明方法便捷可靠、易于实施且成本低廉，能够在热态生产环境下对回转窑筒体中心线进行准确测量。

Description

回转窑筒体中心线热态测量方法

技术领域

本发明涉及回转窑中心线热态测量技术，尤其涉及一种回转窑筒体中心线在热态生产状态下的快速测量方法。

背景技术

回转窑在水泥、冶金、化工、石灰行业均有重要应用。各领域中，回转窑筒体外围一般都设置若干档托轮和轮带，用于对窑体进行支承。回转窑筒体通过轮带支承在多档支承装置的托轮上慢速回转工作。

由于回转窑长期不间断在高温状态下工作，某档或几档轮带与窑筒体的相对滑动、摆动、轮带不圆度等因素影响，筒体局部或整体产生复杂动态变形，无法保持筒形形状，也更无法保证回转窑筒体中心线始终保持为一条直线，或者说筒体中心线也在动态变化，从而使得托轮和轮带受力不均，增加功率消耗，同时由于窑体载荷由此产生附加应力，容易使机件损坏，因而需要对筒体中心线准确测量以便后期调整维护。

由于冷态下回转窑筒体冷却形状容易发生变化，与热态环境下筒体形状差异较大，因而停产状态下的测量更不易发现实际生产时候可能存在的中心偏差问题，需要进行热态动态测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷而提供一种回转窑筒体中心线热态测量方法，便捷可靠、易于实施且成本低廉，能够在热态生产环境下对回转窑筒体中心线进行准确测量。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案:

一种回转窑筒体中心线热态测量方法，用于在热态环境下运转的回转窑，所述回转窑筒体外围设置若干档用于支承筒体的筒形轮带，其特征在于包括如下主要步骤:

1)测量回转窑筒体外围其中一档轮带表面多个测量点的三维空间坐标;

2)由步骤1)所测轮带表面的三维空间坐标计算拟合出该轮带圆柱面的表面空间位置及形状参数，并进而求得该轮带中心点的三维空间坐标;

3)用轮带与筒体间滑移量对轮带中心点的三维空间坐标进行修正计算，求得该轮带处回转窑筒体中心点的三维空间坐标;

4)按照步骤1)-3)依次测量筒体外围所有轮带处回转窑筒体中心点的三维空间坐标;

5)将回转窑首尾两档处回转窑筒体中心连接构成基准中心线，比较各轮带处回转窑筒体中心点与该基准中心线的偏差，即得到该筒体中心线的实际状态。

按上述技术方案，步骤1)中，沿回转窑筒体方向建立三维空间坐标系OXYZ，且沿X轴方向在回转窑筒体外围其中一档轮带的两侧各间隔设置两台经纬仪，在轮带表面选取多个测量点，利用该四台经纬仪进行测量，获取该轮带表面多个测量点的三维空间坐标。

按上述技术方案，步骤2)中，将步骤1)中轮带表面多个测量点的三维空间坐标代入三维空间圆柱面方程进行拟合计算，得到该轮带圆柱面的中心轴线方程，进而求得该档轮带中心点的三维空间坐标Ti(txi，tyi，tzi)，i为该轮带由窑首至窑尾的排列档数。

按上述技术方案，步骤3)中按下述方式修正得到该轮带处回转窑筒体中心点的三维空间坐标Si(sxi，syi，szi):sxi=txi;syi=tyi;szi=tzi-Δ/(2π）;其中，Δ为轮带与筒体间存在的圆周滑动量，单位为mm。

按上述技术方案，步骤4)中，将测量装置移动，重复步骤1)-3)，得到所有轮带处回转窑筒体中心点的三维空间坐标为Si(sxi，syi，szi)，i为该轮带由窑首至窑尾的排列档数，i=1，2，...，n。

按上述技术方案，步骤5)中，将回转窑首尾两档轮带处筒体中心点S1和Sn相连接得到一直线SlSn作为理论筒体中心线，计算其余各档轮带处筒体中心点Si(sxi，syi，szi)(i=2，...，n-l)到直线SlSn的垂直距离di(i=2，...，n-l)，也就是各档轮带处筒体中心点的偏离量;由此得到筒体中心线的直线度偏差为:δ=max(d2，d3，...，dn-l)。

按上述技术方案，步骤1)中，各档轮带两侧各间隔设置的两台经纬仪中，每侧至少有一台为激光经纬仪。

按上述技术方案，步骤1)中，各档轮带表面测量点的个数不小于20。

按上述技术方案，步骤1)中，各档轮带两侧各间隔设置的两台经纬仪不动，在轮带两侧表面分别选取多个测量点。

按上述技术方案，所述经纬仪采集信息均传输至现场计算终端或远程计算和控制系统。

相比现有技术，本发明具有以下优点和积极效果:

1)本发明测量现场仅实施简单，拆卸方便，且现场实施可操作性强。

2)相对传动测量方法，能有效在高温下对筒体中心线进行测量，且由于计算拟合方法采用计算机程序实现，还能够根据需要进行现场测量，同时也能够进行远程测量，安全可靠且，适应性强。

3)本方法通过轮带中心测量转化至筒体中心测量，误差小，测量结果准确，大幅提高了主机运转率。

附图说明

图1是本发明的测量原理图。

图2是轮带中心点的三维空间坐标计算原理图。

图中:1-筒体;2-轮带;3-经纬仪;C-筒体中心线。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

一种回转窑筒体中心线热态测量方法，用于在热态环境下运转的回转窑，所述回转窑筒体1外围设置若干档用于支承筒体的筒形轮带2。具体测量方法如下:

如图1所示，建立测量坐标系OXYZ，如图1所示，X轴方向与筒体中心线C相平行;

在三维空间坐标系OXYZ中，在回转窑某一档轮带两侧架设经纬仪进行测量并记录数据:轮带两侧各自分别用一组经纬仪(两台，其中至少有一台为激光经纬仪)在回转窑筒体1外围某一档轮带2(图1中为第i档，i为该轮带由窑首至窑尾的排列档数)两侧对轮带表面选取的若干个点(一般在20个点以上)进行测量，记录数据并作初步处理得到该档轮带表面上若干个点的三维空间坐标(N1，N2，...Nn，n大于等于20)。

将上述轮带表面上若干个点的三维坐标代入三维空间圆柱面方程进行拟合计算，得到该圆柱面(即该档轮带)的中心轴线的方程，进而求得该档轮带中心点的三维坐标Ti(txi，tyi，tzi)，txi为X方向坐标，tyi为Y方向坐标，tzi为Z方向坐标。如图2，进行拟合计算所用的空间圆柱面矢量方程为：

其中，M(x₀，y₀，z₀)为轮带圆柱中心轴线上的一点;

N(x，y，z)为轮带圆柱表面上任意一点;

为圆柱中心轴线的方向矢量;

r为圆柱的半径。

由轮带表面空间位置、形状参数及该轮带中心点的三维空间坐标，用轮带与筒体间滑动量对轮带中心点的三维空间坐标进行修正计算。由于回转窑轮带是活套在回转窑筒体上，正常情况下轮带与筒体间存在一定的间隙，因而轮带与筒体间存在圆周滑动，设该圆周滑动量每圈为Δ，单位为mm;由于重力作用，轮带与筒体间的间隙仅存在于Z轴方向，因此可得到该档轮带处窑筒体中心点的三维坐标Si(sxi，syi，szi)，其中:

sxi=txi;

syi=tyi;

szi=tzi-Δ/(2π);

对于有n档支承的回转窑，可将经纬仪移到另外待测轮带，重复上述步骤，直至得到所有轮带中心点的空间坐标;依上述方法逐步测量并计算得到其它各档轮带处筒体中心点的三维坐标Si(sxi，syi，szi)，(i=1，2，...，n)。

最后，将回转窑首尾两档支承处筒体中心点Sl和Sn相连接得到一直线SlSn(即基准中心线)，计算其余各档支承处筒体中心点Si(sxi，syi，szi)(i=2，...，n-l)到直线SlSn的垂直距离di(i=2，...，n-1)，也就是各档的偏离量，由此得到该回转窑的筒体中心线偏差为:

δ=max(d2，d3，...，dn-1)。同时可以发现偏离基准中心线最严重的那一档轮带处筒体中心点的偏离量。

上述测量方法截至目前己在十多个生产现场进行成功应用，通过该技术检测发现的严重窑中心线问题分别为:

实施例1:采用本发明测得中档轮带处筒体中心偏低23.8mm(2011年6月份冷态测量结果为中档低21mm)。

处理措施:将中档托轮垫高20mm(2011年6月实施)。

实施例2:采用本发明测得中档轮带处筒体中心偏高11.8mm，通过后续检查发现该偏差原因是1#窑墩(窑头侧)基础沉降约30mm。

处理措施:分两次将1#墩托轮垫高各8mm(分别于2012年1月和2013年1月实施)。

实施例3:采用本发明测得中档轮带处筒体中心偏高11.3mm，后检查发现其原因是3#窑墩(窑尾侧)基础沉降约32mm，这是导致该窑筒体2012年两次开裂的根本原因。

处理措施:分两次将1#墩托轮垫高8mm和14mm(2012年9月和2013年1月实施)。

由于本发明的检测方法便于实施、且测量结果准确，因而大大提高了生产效率，延长了回转窑使用寿命。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而己，依本发明所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims

1.一种回转窑筒体中心线热态测量方法，用于在热态环境下运转的回转窑，所述回转窑筒体外围设置若干档用于支承筒体的筒形轮带，其特征在于包括如下主要步骤：

1)测量回转窑筒体外围其中一档轮带表面多个测量点的三维空间坐标；

2)由步骤1)所测轮带表面的三维空间坐标计算拟合出该轮带圆柱面的表面空间位置及形状参数，并进而求得该轮带中心点的三维空间坐标；

3)用轮带与筒体间滑移量对轮带中心点的三维空间坐标进行修正计算，求得该轮带处回转窑筒体中心点的三维空间坐标；

4)按照步骤1)-3)依次测量筒体外围所有轮带处回转窑筒体中心点的三维空间坐标；

5)将回转窑首尾两档处回转窑筒体中心连接构成基准中心线，比较各轮带处回转窑筒体中心点与该基准中心线的偏差，即得到该筒体中心线的实际状态；

其中：

步骤1)中，沿回转窑筒体方向建立三维空间坐标系OXYZ，且沿X轴方向在回转窑筒体外围其中一档轮带的两侧各间隔设置两台经纬仪，在轮带表面选取多个测量点，利用四台经纬仪进行测量，获取该轮带表面多个测量点的三维空间坐标；

步骤2)中，将步骤1)中轮带表面多个测量点的三维空间坐标代入三维空间圆柱面方程进行拟合计算，得到该轮带圆柱面的中心轴线方程，进而求得该档轮带中心点的三维空间坐标Ti(txi，tyi，tzi)，i为该轮带由窑首至窑尾的排列档数。

2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于：步骤3)中修正得到该轮带处回转窑筒体中心点的三维空间坐标Si(sxi，syi，szi)，其中sxi＝txi；syi＝tyi；szi＝tzi-Δ/(2π)；其中，Δ为轮带与筒体间存在的圆周滑动量，单位为mm。

3.根据权利要求1或2所述的测量方法，其特征在于：步骤4)中，将经纬仪移动，重复步骤1)-3)，得到所有轮带处回转窑筒体中心点的三维空间坐标为Si(sxi，syi，szi)，i为该轮带由窑首至窑尾的排列档数，i＝1，2，…，n。

4.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于：步骤5)中，将回转窑首尾两档轮带处筒体中心点S1和Sn相连接得到一直线S1Sn作为基准中心线，计算其余各档轮带处筒体中心点Si(sxi，syi，szi)(i＝2，…，n-1)到直线S1Sn的垂直距离di(i＝2，…，n-1)，也就是各档轮带处筒体中心点的偏离量；

由此得到筒体中心线的直线度偏差为：δ＝max{d2，d3，…，dn-1}。

5.根据权利要求1或2所述的测量方法，其特征在于：步骤1)中，各档轮带两侧各间隔设置的两台经纬仪中，每侧至少有一台为激光经纬仪。

6.根据权利要求1或2所述的测量方法，其特征在于：步骤1)中，各档轮带表面测量点的个数不小于20。

7.根据权利要求1或2所述的测量方法，其特征在于：步骤1)中，各档轮带两侧各间隔设置的两台经纬仪不动，在轮带两侧表面分别选取多个测量点。

8.根据权利要求1或2所述的测量方法，其特征在于：所述经纬仪采集信息均传输至现场计算终端或远程计算和控制系统。