CN109405538A - 一种高温辊道窑辊子实时监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温辊道窑辊子实时监测装置，包括传输辊子部、在线监测部，所述传输辊子部包括若干平行设置的辊道窑辊子，辊道窑辊子的自由端设置在自由端安装架上，所述在线监测部包括摆臂、角位移电容传感器、螺旋弹簧片、无线信号发射装置和计算机，所述摆臂上方贴住辊子的正下方，摆臂下方连接转轴，所述转轴一端设有螺旋弹簧片，转轴另一端设有角位移电容传感器、无线信号发射装置。当辊道窑辊子转动时，其自由端的径向跳动将由监测装置采集并产生电信号并转换成数字信号，输送给计算机进行分析判定辊子的运行情况。本发明可以实时监控炉窑内辊子运行情况；避免因辊子失效发生堵窑的生产事故，提高生产效率。

Description

一种高温辊道窑辊子实时监测装置

技术领域

本发明属于监视输送设备技术领域，更具体地，涉及一种高温辊道窑辊子实时监测装置。

背景技术

高温辊道窑是炉膛呈方型的隧道窑，由若干根辊子构成的平整炉底，辊子在动力源的带动下不断旋转，顶部设置燃烧器和循环风机，多列工件或放置产品的匣钵在辊道上慢速连续运动，自窑头向窑尾行进过程中完成产品的预热、升温、保温和冷却过程。作为传动装置，辊子正常旋转带动工件或匣钵，使工件或匣钵内的物料正常烧结，直接影响辊道窑的正常使用以及生产效率，所以实时监测辊子是否正常旋转成为保证窑炉正常使用的关键因素之一。但是，在实际生产过程中，监测棍棒实时运行情况较为困难，原因主要有以下两点：一、高温辊道炉窑需要密集布置大量辊子进行工件传送，每1米要布置8根辊子左右。加之炉窑长度很长，人工检测这么多棍棒费时费力。二是炉窑内温度很高，无法采用常规的手段进行棍子检测，一旦辊子发生断裂，而此时设备和人员没有及时监测出辊棒 异常，则容易出现工件卡在窑炉内，影响烧结效率，甚至还会出现从第一根断裂辊棒后面的辊棒大面积断裂、工件大量损坏等严重情况。

中国专利CN202757433U公开了一种辊道窑分区断辊报警装置，通过检测周期信号的有无判断断辊分区位置。具有如下缺点：1、无法监控所有辊棒；2、感应检测元件为温度敏感元件，高温条件下工作寿命短，不适用于辊道炉窑现场高温工作环境；3、各个检测分区、辊道炉窑相对隔离，无法实现多个区域的整体监控，监控效率低下，不适用于现代化工厂的实施推广。

中国专利201610772497.8公开了一种辊道窑分区断辊检测方法及其系统，包括在任意一个辊棒从动侧下方能感应随动原件的感应区域内各设置两个感应开关，分别记为第一感应开关和第二感应开关；搭建串联电路将分区内的所有的第一感应开关串联，搭建并联电路将分区内所有的第二感应开关并联；同时检测串联电路和并联电路的通断是否呈周期性变化；当检测到任意一个分区串联电路或并联电路的通断呈非周期性变化时，判断该分区断辊。在此检测方法的基础上建立对应的检测系统，从而及时准确的报警并反馈断辊所在分区，便于维修人员及时到断辊所在分区找出并更换断辊，同时便于实现多条辊道窑辊棒的整体监控，提高了整体运作效率。但是该方法局限性还是比较明显。需要分区检测，并不能精确定位断辊位置，只能是从所在分区中反馈，再通过维修人员到断辊所在分区中去找出。同时，这种非接触式(电磁感应)有其缺点，如下：一，磁感应开关在温度过高的情况下容易失效；二，磁感应开关(非接触式)在一定距离内有效，若两根辊棒间距较小，容易产生报警误判；三， 就是需要较多的设备投入费用，如传感器、PLC的IO接入资源，尤其是对于大产量、远距离输送的窑炉，耗费资源更多。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种高温辊道窑辊子实时监测装置，能直接有效的将辊子的变形情况转化成电信号传输到计算机上，可以实时监控炉窑内辊子运行情况。避免因辊子失效发生堵窑的生产事故，提高生产效率。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种辊道窑辊子实时监测方法，包括：在每一根辊子的自由端安装一套接触式监测装置，该监测装置能实时测量出辊子自由端的径向跳动数值，并输出对应的电压信号。

进一步的，当辊子空载或在正常的载荷范围内炉膛中的辊子不发生变形或发生微小变形，由相似三角形结构可计算出自由端的径向位移很小，输出的电压稳定在一个范围以内。当辊子轻微过载，炉膛中辊子变形较大，此时若辊子在弹性变形范围内，则工件经过该辊子时反映在监测装置上的电压会出现一个波峰。当工件传输到下一根辊子，电压则又会恢复到正常范围之内。当辊子重载发生塑性变形，则监测装置输出的电压将是一个呈正弦周期形的图形。当辊子发生断裂时，监测装置输出电压将发生阶跃并超出正常范围。

为了实现上述监测方法，本发明提供一种辊道窑辊子实时监测系统，包括：固定底板、角位移电容传感器、螺旋弹簧片、摆臂、数/模转换电路、无线信号接发设备和计算机。其在每根辊子自由端都设置一套监测设备，通过固定底板将在线监测设备固定在辊子自由端球轴承安装架上，具体位置是辊子轴线的正下方。摆臂通过螺旋弹簧片紧紧贴合在辊子正下方，当棍子运转时其自由端的径向跳动将驱动摆臂带动角位移电容传感器旋转产生变化的电压，连续变化的电压信号将由数/模转换电路转换成间断采样的数字型号通过无线接发设备传送给计算机。

进一步的，所述摆臂形状为“L”形，这样角位移电容传感器能快速的对辊子自由端径向位移进行响应，摆臂材质为铝合金材质，且为了摆臂响应辊子位移更快速在摆臂结构上打通孔来减轻质量。

进一步的，所述摆臂在与辊子自由端接触处设置一个“T”形结构，该结构能确保监测装置始终监测辊子自由端的最低点。

进一步的，所述摆臂在与辊子自由端接触处涂有减摩涂层，减少因接触摩擦在角位移传感器上产生的剪切力矩，延长监测系统使用寿命同时减少能量浪费。

进一步的，所述角位移传感器为双向电容式角位移传感器，该种角位移传感器在平衡位置输出电压为0，在偏离平衡位置正负角度能输出对应的正负电压；且电容式位移传感器的电容器极板多为金属材料，极板间衬物多为无机材料，如空气、玻璃、陶瓷、石英等；因此可以在高温、低温强磁场、强辐射下长期工作。

进一步的，所述数模转换电路将每一根辊子监测产生的连续电信号转换成数字信号传输给计算机，由计算机对数字信号进行处理分析并形成可视化界面。

本发明的有益效果是：

1、本发明的辊子实时监测方法，可实时监测每一根辊子每一时刻运行形情况，有效的避免因辊子变形、断辊而引起的生产事故；

2、本发明采用测量炉窑辊子自由端伸出炉窑外侧部分径向位移，来监测炉窑内部辊子运转情况，极大的降低了高温炉窑辊子监测的难度；

3、采用电容式角位移传感器，由于其特殊的结构能在高温环境下长时间可靠工作。并且电容式位移传感器灵敏度非常高能精确监控辊子自由端径向位移；

4、采用先进的无线信号接发设备，可以给每一根辊子的现场监测设备分配唯一的网络地址，有效降低因现场信号采集设备过多而带来的信号线接线复杂、逻辑电路I/O口资源浪费等问题。

附图说明

图1为本发明所述一种高温辊道窑辊子实时监测装置结构示意图。

图2为图1所述的A放大图。

图3为本发明所述一种高温辊道窑辊子实时监测装置侧视图。

图4为本发明所述一种高温辊道窑辊子实时监测装置在线检测部等轴测图。

图5为本发明所述一种高温辊道窑辊子实时在线监测系统信号传递路线图。

附图标记列表：

1、辊道窑辊子；2、球轴承；3、安装底板；4、摆臂；5、角位移电容传感器；6、无线信号发射装置；7、螺旋式弹簧片；8、自由端安装架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图所示，本发明所述的一种高温辊道窑辊子实时监测装置，包括传输辊子部、在线监测部，所述传输辊子部包括若干平行设置的辊道窑辊子，所述辊道窑辊子1的一端通过销钉连接到联轴器上为动力输入端，所述辊道窑辊子1的另一端为两个球轴承2支撑称作自由端，所述自由端设置在自由端安装架8上，辊道窑辊子1在自由端伸出距离球轴承的长度为10-15cm；自由端安装架8上设有安装底板3，所述在线监测部安装在安装底板3上，所述在线监测部包括摆臂4、双向角位移电容传感器5、无线信号发射装置6、螺旋式弹簧片7，所述摆臂4的位置在辊子的正下方，所述螺旋式弹簧片7提供一个力使得所述摆臂4末端的圆柱始终贴合在所述辊子1上。

当所述辊道窑辊子1转动时，若此时炉窑内辊子发生变形，由辊子特性来看，在传输过程中，辊子的最大变形处位于辊子轴向对称中心位置，假设辊子中心位置偏离原轴线位移y，则此时在辊子自由端偏离轴线的距离为Δy，这个径向偏移距离将促使摆臂4摆动，进而上述角位移电容传感器5的旋转轴随之旋转，产生连续的电压信号。

其中所述摆臂4的形状为“L”形，这样角位移传感器能快速的对辊子自由端径向位移进行响应，摆臂材质为铝合金材质，且为了摆臂响应辊子位移更快速。

在摆臂结构上打通孔来减轻质量。

所述摆臂4在与辊子自由端接触处设置一个“T”形结构，该结构能确保监测装置始终监测辊子自由端的最低点。

本发明所述摆臂4在与辊子自由端接触处涂有减摩涂层，减少因接触摩擦在角位移传感器上产生的剪切力矩，延长监测系统使用寿命同时减少能量浪费。

如图5所示，一种高温辊道窑辊子实时监测装置的监测方法，其包括：

辊道窑辊子1和一一对应安装在辊子自由端安装架8上的在线监测部，每一个在线检测部都有独立的模/数转换电路，将所向角位移电容传感器5采集到的连续电压信号转换成随时间变化的数字信号；同时每一个在线检测部都有无线信号发射模块，每一个发射模块都有唯一的地址识别码；最后由无线信号接收模块将现场数据接收并传送给计算机，计算机按地址识别码来建立每一个辊子的历史变形情况，对数据处理分析，最后形成可视化图形并给出每一根辊子的健康状态报告；工作人员根据计算机的分析结果针对不同的情况对辊子进行维护。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (5)

1.一种高温辊道窑辊子实时监测装置，包括传输辊子部、在线监测部，其特征在于：所述传输辊子部包括若干平行设置的辊道窑辊子，所述辊道窑辊子的一端为动力输入端，所述辊道窑辊子的另一端为两个球轴承支撑的自由端，所述自由端设置在自由端安装架上，自由端安装架上设有安装底板，所述在线监测部安装在安装底板上，所述在线监测部包括摆臂、角位移电容传感器、螺旋弹簧片、无线信号发射装置和计算机，所述摆臂上方贴住辊子的正下方，摆臂下方连接转轴，所述转轴一端设有螺旋弹簧片，转轴另一端设有角位移电容传感器、无线信号发射装置。

2.根据权利要求1所述的一种高温辊道窑辊子实时监测装置，其特征在于，辊道窑辊子在自由端伸出距离比球轴承位置长10-15cm；

根据权利要求1所述的一种高温辊道窑辊子实时监测装置，其特征在于，所述的角位移传感器为双向电容式角位移传感器。

3.根据权利要求1所述的一种高温辊道窑辊子实时监测装置，其特征在于， 所述的摆臂整体结构为“L”形。

4.根据权利要求1所述的一种高温辊道窑辊子实时监测装置，其特征在于，所述的摆臂在与辊道窑辊子接触端为“T”形结构，并且摆臂在与辊子接触部分表面涂有石墨减磨涂层。

5.采用如权利要求1所述的一种高温辊道窑辊子实时监测装置进行输送辊子检测的方法，其特征在于，摆臂通过螺旋弹簧片紧紧贴合在辊道窑辊子正下方，所述的摆臂将辊道窑辊子一端径向位移传递到转轴上，当辊道窑辊子运转时其自由端的径向跳动将驱动摆臂带动角位移电容传感器旋转产生变化的电压，连续变化的电压信号将由数/模转换电路转换成间断采样的数字型号通过无线接发设备传送给计算机，由计算机来实时监测、记录、分析辊道窑辊子的运行情况，当辊道窑辊子空载时，输出的电压稳定在一个范围以内；当工件压过该辊道窑辊子时反映在监测装置上的电压会出现一个波峰；当工件传输到下一根辊子，电压则又会恢复到正常范围之内；当辊子重载发生塑性变形，则监测装置输出的电压将是一个呈正弦周期形的图形；当辊道窑辊子发生断裂时，监测装置输出电压将发生阶跃并超出正常范围，则计算机发出对应辊子的报警信号，并通知工作人员进行停机维护。