CN104931147B - 一种电机驱动式回转窑直接测温装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及回转窑测温技术领域，提供了一种电机驱动式回转窑直接测温装置，包括直线电机、热电偶和设置在所述热电偶外侧的套筒管；所述直线电机连接所述热电偶的第一端，所述热电偶的第二端伸入回转窑侧壁上开设的测温通孔内；所述热电偶和套筒管在所述直线电机的带动下沿着所述测温通孔的轴向做往复运动；所述套筒管上开设有用于实现所述热电偶测温的测温细孔。该电机驱动式回转窑用直接测温装置，通过直线电机驱动套筒管和热电偶，使得回转窑转动过程中，套筒管和热电偶以一定的周期在测温通孔中沿回转窑的径向运动，从而自动对进入测温通孔中的物料进行清除，避免了料瘤堵塞测温通孔，从而保证热电偶的使用寿命和测温精度。

Description

一种电机驱动式回转窑直接测温装置

技术领域

本发明涉及回转窑测温技术领域，尤其涉及一种电机驱动式回转窑直接测温装置。

背景技术

回转窑被广泛应用于各大行业中，例如在建材、冶金、化工、环保等许多生产行业中，回转窑被用来对固体物料进行机械、物理或化学处理。具体地：首先，在有色和黑色冶金中，铁、铝、铜、锌、锡、镍、钨、铬、锉等金属以回转窑为冶炼设备，对矿石、精矿、中间物等进行烧结、焙烧。其中，铝生产中用回转窑将氢氧化铝焙烧成氧化铝；炼铁中用回转窑生产供高炉炼铁的球团矿；国外的SL/RN法、Krupp法用回转窑对铁矿石进行直接还原；氯化挥发焙烧法采用回转窑提取锡和铅等。此外，选矿过程中，用回转窑对贫铁矿进行磁化焙烧，使矿石原来的弱磁性改变为强磁性，以利于磁选。最后，化学工业中，用回转窑生产苏打，锻烧磷肥、硫化钡等。

一直以来，回转窑温度的测量与控制都是业内人士关注的一个难题，如何能精准测量出回转窑内的实时生产温度，从而控制各工艺生产参数使其保持最优化状态，直接影响着回转窑能耗指标与产品质量指标的高低。而针对不同生产工艺中使用的回转窑，其测温所关注的对象也不一样，例如垃圾焚烧窑在生产时是依靠物料内的高温使得物料燃烧完全，从而达到焚烧的效果，所以更关注物料温度；而氧化球团回转窑在生产时是依靠窑内气氛与温度烟气进行物料焙烧，所以更关注气氛温度。

传统回转窑测温方法分为直接测温与间接测温两大类。

使用回转窑直接测温方法时，请参见图1：在回转窑窑壳1和耐火内衬2对应位置上开设测温通孔，然后通过紧固件3将热电偶4安装于测温通孔外，将热电偶4的偶头伸入测温通孔内且与窑内壁保持较小距离。在生产时，回转窑内的高温烟气进入测温通孔内，高温烟气被热电偶4感应捕捉，进而测量出回转窑内部的温度值并传送至中控室指导生产。

回转窑直接测温方法存在的缺点是：测温通孔内很容易进入高温粉状物料，半熔融状态的物料极易粘附，一旦进入孔内将很难倒出，日积月累就会形成料瘤堵塞测温通孔，从而大幅降低测温精度。而如果采取将热电偶4伸入回转窑内部的方式，则用不了多久伸出部分的热电偶4就会被物料磨损，丧失测温能力。

使用回转窑间接测温方法时，请参见图2和图3：热电偶4的偶头无需伸入回转窑内与高温烟气直接接触，只需通过扫描仪支撑脚架6固定红外线扫描仪5的方法，或是热电偶4埋入式方法，对生产时的回转窑窑壳1或是耐火内衬2温度进行测量，将测量值输入系统设定好的热工计算模型内，推算出回转窑内部温度从而指导生产。

回转窑间接测温方法存在的缺点是：测量精度差、反应速度慢，难以满足工艺要求，且易受结圈或内衬剥落的影响。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题就是提供一种防止料瘤堵塞测温通孔、热电偶使用寿命长、测温精度高且反应速度快的回转窑用直接测温装置，其不受结圈或内衬剥落的影响。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电机驱动式回转窑直接测温装置，包括直线电机、热电偶和设置在所述热电偶外侧的套筒管；所述直线电机连接所述热电偶的第一端，所述热电偶的第二端伸入回转窑侧壁上开设的测温通孔内；所述热电偶和套筒管在所述直线电机的带动下沿着所述测温通孔的轴向做往复运动；所述套筒管上开设有用于实现所述热电偶测温的测温细孔。

优选地，所述直线电机通过驱动块与所述热电偶连接；所述驱动块位于所述直线电机与所述热电偶之间，且所述驱动块与所述热电偶的第一端连接；所述套筒管与所述驱动块和/或热电偶连接。

优选地，还包括用于监测所述回转窑转动角度的回转窑转动定位单元。

优选地，所述回转窑转动定位单元包括限位开关、触碰板和无线传输芯片；所述限位开关固定在所述回转窑侧壁上并随所述回转窑一起转动，所述触碰板位置固定；所述回转窑每转动一周所述限位开关与所述触碰板接触一次，并通过所述限位开关将接触信号发送给所述无线传输芯片，所述无线传输芯片通过回转窑用PLC信号箱将所述接触信号发送给中控室。

优选地，所述直线电机包括与所述PLC信号箱连接的无线信号接收芯片；中控室通过所述PLC信号箱以及无线信号接收芯片控制所述直线电机运动与所述回转窑转动之间的同步，使得所述测温通孔由最高点朝最低点位置运动过程中所述套筒管朝远离回转窑窑心的方向运动，由最低点朝最高点运动过程中所述套筒管朝靠近回转窑窑心的方向运动。

优选地，所述直线电机通过多根分布在所述测温通孔周围的承力杆固定在回转窑侧壁上。

优选地，所述套筒管与所述热电偶同轴设置。

优选地，所述测温细孔位于所述套筒管上靠近所述回转窑窑心的一端。

优选地，所述测温细孔的形状为圆形、方形或者椭圆形。

优选地，所述热电偶的第一端与所述驱动块对应于回转窑的侧壁中心位置连接。

(三)有益效果

本发明的技术方案具有以下优点：本发明的电机驱动式回转窑用直接测温装置，通过直线电机驱动套筒管和热电偶，使得回转窑转动过程中，套筒管和热电偶以一定的周期在测温通孔中沿回转窑的径向运动，从而自动对进入测温通孔中的物料进行清除，避免了料瘤堵塞测温通孔，从而保证热电偶的使用寿命和测温精度。

本发明的优选方案中，通过设置监测所述回转窑转动角度的回转窑转动定位单元，从而可以将测得的回转窑温度数据完美区分成气氛温度数据与物料温度数据。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术的回转窑用直接测温装置的结构示意图；

图2是现有技术的回转窑用红外线间接测温装置的结构示意图；

图3是现有技术的回转窑热电偶埋入式间接测温装置的结构示意图；

图4是本发明的电机驱动式回转窑直接测温装置的结构示意图；

图5是图4中A处的结构示意图；

图6是图5中B-B处的剖视示意图；

图中：1、回转窑窑壳；2、耐火内衬；3、紧固件；4、热电偶；5、红外线扫描仪；6、扫描仪支撑脚架；7、套筒管；71、测温细孔；8、限位开关；9、触碰板；10、承力杆；11、驱动块；12、直线电机；13、PLC信号箱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实施例的电机驱动式回转窑直接测温装置，请参见图4，包括直线电机12、热电偶4和设置在所述热电偶4外侧的套筒管7。所述直线电机12连接所述热电偶4的第一端，所述热电偶4的第二端伸入回转窑侧壁上开设的测温通孔内；所述热电偶4和套筒管7在所述直线电机12的带动下沿着所述测温通孔的轴向做往复运动。

其中需要说明的，直线电机12和热电偶4之间可以直接连接，也可以通过驱动块11进行连接，只需要能够实现直线电机12带动热电偶4做往复直线运动即可。请参见图5，该示意图情况下将驱动块11设置在直线电机12与热电偶4之间，并且驱动块11的左、右两端分别连接直线电机12、热电偶4的第一端。该种情况下，为了实现套筒管7在测温通孔内的直线运动，只需要将驱动块11和热电偶4中至少一个与套筒管7连接即可。此外，直线电机12优选但不必须通过多根分布在所述测温通孔周围的承力杆10固定在回转窑侧壁上，请参见图6，该图示出了承力杆10为四根的情况。

为了保证套筒管7内部热电偶4对回转窑的温度进行正常的测量，在套筒管7上开设有用于实现所述热电偶4测温的测温细孔71。其中，当回转窑用于生产供高炉炼铁的球团矿时，测温细孔71的孔径以不大于球团矿平均粒径为准。并且为了保证热电偶4测量的有效性，优选所述测温细孔71位于所述套筒管7上靠近所述热电偶4第二端的一侧，也即套筒管7上靠近所述回转窑窑心的一端。此外，根据现场实际情况的不同，对测温细孔71的布置方式、布置数量与细孔形状进行特殊的设定。其中，测温细孔71的形状可以为圆形、方形或者椭圆形。

此外，优选所述套筒管7与所述热电偶4同轴设置，并且热电偶4的第一端与所述驱动块11对应于回转窑的侧壁中心位置连接。

本实施例的电机驱动式回转窑直接测温装置工作过程中，随着回转窑的逐渐转动，直线电机12会对驱动块11施加推拉力，从而使得驱动块11带动套筒管7做同心于测温通孔、且垂直于回转窑窑壳1的上下活塞式起伏运动。

在测温通孔从圆周的最低点开始运动到圆周的最高点的过程中，直线电机12对驱动块11施加推力，使得驱动块11的位置缓慢向窑心推进。当测温通孔转动到圆周的最高点时，也即图4顺时针转动90°到达的位置，此时驱动块11距离回转窑窑壳1最近，从而带动套筒管7与热电偶4最大深度地伸入测温通孔内部，对上一圈在测温通孔内堆积的物料进行推挤清理，并对窑内温度进行测量取值，同时开设在套筒管7末端的测温细孔71会将窑内烟气导入套筒管7内，使热电偶4和烟气直接接触，从而更有利于进行精准测温。

在测温通孔从圆周的最高点开始运动到圆周的最低点过程中，直线电机12对驱动块11施加拉力，使得驱动块11的位置慢慢远离窑心。当测温通孔转动到圆周的最低点时，驱动块11距离回转窑窑壳1最远，从而带动套筒管7与热电偶4最小深度地伸入测温通孔内部；此时套筒管7端部未露出测温通孔，从而高温物料会进入测温通孔内，并与套筒管7的端面紧密接触，并通过测温细孔71与热电偶接触，因此热电偶4测量的不是窑内烟气温度，而是进入测温通孔内的物料温度。

当测温通孔转动到位于最高点和最低点之间的一般工作点时，驱动块11距离回转窑窑壳1不近不远，从而带动套筒管7较小深度地伸入测温通孔内部对窑内温度进行测量。

本实施例的电机驱动式回转窑直接测温装置，还包括用于监测所述回转窑转动角度的回转窑转动定位单元，从而可以将测得的回转窑温度数据完美区分成气氛温度数据和物料温度数据。

其中，回转窑转动定位单元包括限位开关8、触碰板9和无线传输芯片；所述限位开关8固定在所述回转窑侧壁上并随所述回转窑一起转动，所述触碰板9位置固定；所述回转窑每转动一周所述限位开关8与所述触碰板9接触一次，并通过所述限位开关8将接触信号发送给所述无线传输芯片，所述无线传输芯片通过回转窑用PLC信号箱13将所述接触信号发送给中控室。

本实施例中，限位开关8和测温通孔所在的半径之间呈90度夹角。其中的半径指的是回转窑结构上的半径。从图4中的位置开始到回转窑顺时针转动半圈，该过程中套筒管7端部露出测温通孔外，对烟气温度进行测量，因此被认为是气氛测温时间段，测得的温度值自动归入气氛温度数据库内。而其余的半圈物料会进入测温通孔中，因此被认为是物料测温时间段，测得的温度值自动归入物料温度数据库内。故通过安装限位开关8与触碰板9的方式，当限位开关8转动至触碰板9位置的时候，此时系统认为回转窑进入物料测温时间段，开始采集热电偶4所测温度值归入物料温度数据内。当时间超过回转窑1/2圈所需时间后，此时回转窑转动到图4所示位置，系统认为回转窑进入气氛测温时间段，开始采集热电偶4所测温度值并归入气氛温度数据库内。

值得注意的是，为了实现上述回转窑转动和热电偶4运动之间的同步，保证从图4位置开始到回转窑顺时针转动半圈过程中套筒管7端部露出测温通孔外，并对烟气温度进行测量，另外半圈物料进入测温通孔中；本实施例中给直线电机12设置无线信号接收芯片。所述无线信号接收芯片与所述PLC信号箱13连接，且中控室通过所述PLC信号箱13以及无线信号接收芯片控制所述直线电机12运动与所述回转窑转动之间的同步。使得所述测温通孔从最高点朝最低点位置运动过程中，直线电机12对驱动块11施加拉力，带动套筒管7朝远离回转窑窑心的方向运动，并最终使得套筒管第二端缩进测温通孔端面以内；由最低点朝最高点运动过程中，直线电机12对驱动块11施加推力，带动套筒管7朝靠近回转窑窑心的方向运动，并最终使得套筒管7的第二端端部露在测温通孔以外。其中需要说明的是，所述的最低点和最高点指的是回转窑转动过程中测温通孔的位置；并且“缩进测温通过端面以内”指的是套筒管的第二端端面没有进入回转窑内部；而与之对应，当套筒管端部露在测温通孔以外时，套筒管第二端端面即暴露在回转窑内部。

其中，可以将PLC信号箱设置在回转窑旁。PLC信号箱一端通过电缆线与中控室相连，另一端通过无线信号传输的方式与无线传输芯片及直线电机12内无线信号接收芯片相连，起到传输现场信号给中控室，同时传输中控室动作指令给窑上芯片的功能。

此外需要说明的是，限位开关8和测温通孔所在的半径之间的角度无关紧要，上述提供的90度只是一个代表数字，实际上，只要达到当限位开关8触碰到板时，这个时候测温通孔正好移到窑内物料的上面，开始进入气氛温度收集时间段，达成这种效果即可，可能是90度，也可能是110度，也可能是60度，与窑内物料在生产时的最高料面有关系。

由于为直接测温装置，因此本实施例的电机驱动式回转窑直接测温装置对回转窑温度的测试不受结圈或内衬剥落的影响。在此基础上，该测温装置有效弥补了现有技术所存在的测温精度差、装置寿命低等缺陷，使得回转窑在转动一圈的过程中，测温装置能自动实现热电偶4的保护和取值，在确保了测温精度的前提下极大地延长了热电偶4的寿命，具有很高的市场应用价值。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种电机驱动式回转窑直接测温装置，其特征在于，包括直线电机、热电偶和设置在所述热电偶外侧的套筒管；所述直线电机连接所述热电偶的第一端，所述热电偶的第二端伸入回转窑侧壁上开设的测温通孔内；所述热电偶和套筒管在所述直线电机的带动下沿着所述测温通孔的轴向做往复运动；所述套筒管上开设有用于实现所述热电偶测温的测温细孔；测温通孔运动到圆周的最低点时，套筒管与热电偶最小深度地伸入测温通孔内部并直接测量物料温度；当测温通孔运动到圆周的最高点时，套筒管与热电偶最大深度地伸入测温通孔内部并直接测量烟气温度。

2.根据权利要求1所述的电机驱动式回转窑直接测温装置，其特征在于，所述直线电机通过驱动块与所述热电偶连接；所述驱动块位于所述直线电机与所述热电偶之间，且所述驱动块与所述热电偶的第一端连接；所述套筒管与所述驱动块和/或热电偶连接。

3.根据权利要求2所述的电机驱动式回转窑直接测温装置，其特征在于，还包括用于监测所述回转窑转动角度的回转窑转动定位单元。

4.根据权利要求3所述的电机驱动式回转窑直接测温装置，其特征在于，所述回转窑转动定位单元包括限位开关、触碰板和无线传输芯片；所述限位开关固定在所述回转窑侧壁上并随所述回转窑一起转动，所述触碰板位置固定；所述回转窑每转动一周所述限位开关与所述触碰板接触一次，并通过所述限位开关将接触信号发送给所述无线传输芯片，所述无线传输芯片通过回转窑用PLC信号箱将所述接触信号发送给中控室。

5.根据权利要求4所述的电机驱动式回转窑直接测温装置，其特征在于，所述直线电机包括与所述PLC信号箱连接的无线信号接收芯片；中控室通过所述PLC信号箱以及无线信号接收芯片控制所述直线电机运动与所述回转窑转动之间的同步，使得所述测温通孔由最高点朝最低点位置运动过程中所述套筒管朝远离回转窑窑心的方向运动，由最低点朝最高点运动过程中所述套筒管朝靠近回转窑窑心的方向运动。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的电机驱动式回转窑直接测温装置，其特征在于，所述直线电机通过多根分布在所述测温通孔周围的承力杆固定在回转窑侧壁上。

7.根据权利要求1至5中任意一项所述的电机驱动式回转窑直接测温装置，其特征在于，所述套筒管与所述热电偶同轴设置。

8.根据权利要求1至5中任意一项所述的电机驱动式回转窑直接测温装置，其特征在于，所述测温细孔位于所述套筒管上靠近所述回转窑窑心的一端。

9.根据权利要求1至5中任意一项所述的电机驱动式回转窑直接测温装置，其特征在于，所述测温细孔的形状为圆形、方形或者椭圆形。

10.根据权利要求2至5中任意一项所述的电机驱动式回转窑直接测温装置，其特征在于，所述热电偶的第一端与所述驱动块对应于回转窑的侧壁中心位置连接。