CN112595101A - 水泥回转窑轮带间隙在线自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水泥回转窑轮带间隙在线自动控制系统，包括：第一传感器、多个第二传感器、接收器、控制器、阀门、风机、风管；所述第一传感器能够采集所述回转窑筒体的转动信号，所述第二传感器能够采集所述轮带的转动信号；所述第一传感器、多个第二传感器各自独立与所述接收器相电连，所述接收器与所述控制器相电连，所述阀门、风机各自独立与所述控制器相电连；所述阀门的一端通过管道与水箱相连通，另一端通过管道与所述风管相连通；所述风管还通过管道与所述风机相连通，所述风管面向所述轮带的端部设置有雾化喷头；该水泥回转窑轮带间隙在线自动控制系统能够始终将轮带间隙控制在合理的范围内。

Description

水泥回转窑轮带间隙在线自动控制系统

技术领域

本发明涉及水泥回转窑，具体地，涉及一种水泥回转窑轮带间隙在线自动控制系统。

背景技术

目前水泥回转窑多采用松套式的浮动轮带(如图1所示)，轮带套在回转窑筒体上，轮带和筒体之间用浮动垫板填充，轮带两侧用挡环和固定挡块来限制轮带轴向的运动。在水泥回转窑正常运行时，回转窑顶部轮带垫板外径和轮带内径之间有一定的间隙，这个间隙就叫轮带间隙。轮带间隙必须控制在适当的范围内，过小会造成轮带垫板拉伤，此外，窑况波动会引起筒体温度变化，增加轮带抱死筒体的风险，引起耐火砖损坏，严重时会造成筒体永久性变形。如果轮带间隙过大，则会降低轮带对筒体的约束，筒体椭圆变形加大，垫板与回转窑筒体的焊缝应力增加，窑筒体和耐火砖所受交变应力过大，从而降低筒体和耐火砖的使用寿命。

目前，控制轮带间隙的方法为风冷式系统(如图2所示)，中控室操作员根据操作经验和滑移量大小，在发现滑移量异常(过大或过小)的时候，通知现场岗位人员调节离心风机挡板开度控制冷却风量进行调整，此控制方法属于事后处理型，出现异常后才采取措施，反应滞后；此外，此种方法冷却时间长、冷却效率低；再者，此方法需要操作人员实时监控，劳动强度高，自动化程度低。

发明内容

本发明的目的是提供一种水泥回转窑轮带间隙在线自动控制系统，该水泥回转窑轮带间隙在线自动控制系统能够始终将轮带间隙控制在合理的范围内。

为了实现上述目的，本发明提供了一种水泥回转窑轮带间隙在线自动控制系统，包括：第一传感器、多个第二传感器、接收器、控制器、阀门、风机、风管；所述第一传感器能够采集所述回转窑筒体的转动信号，所述第二传感器能够采集所述轮带的转动信号；所述第一传感器、多个第二传感器各自独立与所述接收器相电连，所述接收器与所述控制器相电连，所述阀门、风机各自独立与所述控制器相电连；所述阀门的一端通过管道与水箱相连通，另一端通过管道与所述风管相连通；所述风管还通过管道与所述风机相连通，所述风管面向所述轮带的端部设置有雾化喷头；

所述接收器能够接收所述第一传感器和第二传感器的转动信号，并根据所述转动信号进行计算轮带间隙S，并能够将轮带间隙S传送至所述控制器；所述控制器能够根据轮带间隙S，进而控制所述阀门、风机的开启与闭合。

优选地，所述所述第一传感器和第二传感器的转动信号均为转速信号， n2和n1分别依次代表所述回转窑筒体的转速、轮带的转速，轮带间隙 S＝(n2-n1)d2/n2，d2为筒体垫板的理论外圆直径；在S小于2mm时，所述阀门和风机同时开启；在S大于2mm时，所述阀门关闭，所述风机开启。

优选地，所述风管由上至下依次设置有多个雾化喷头；所述控制器能够根据计算得到的轮带间隙S，控制所述雾化喷头的开启个数。

优选地，所述回转窑筒体的外侧设置有U形钢筋，所述第一传感器位于所述回转窑筒体的外部且所述第一传感器、所述回转窑筒体之间形成有间隙，所述U形钢筋能够接触所述第一传感器。

优选地，所述轮带的外侧设置有直形钢筋，所述第二传感器位于所述所述轮带的外部且所述第二传感器、所述轮带之间形成有间隙，所述直形钢筋能够接触所述第二传感器。

优选地，所述第一传感器、第二传感器均为接触开关。

优选地，所述接触开关的上方设置有隔热板。

优选地，所述控制器还电连有报警器。

在上述技术方案中，本发明控制原理：假设轮带与垫板在接触时无滑动, 有如下等式:

△μ＝πDl-πd2＝π(Dl-d2)＝πS (1)

式中:△μ——轮带相对筒体每转的滑移量，mm；Dl——轮带的理论内圆直径，mm；d2——筒体垫板的理论外圆直径，mm；S——轮带与垫板之间的理论间隙，mm。

变换(1)式得:

S＝△μ/π (2)

(1)和(2)式还可用两者的转速表示为:

△μ＝πDl(n2-n1)/n2 (3)

S＝(n2-n1)d2/n2 (4)

n2和n1分别为筒体和轮带的转速，r/min。上式把轮带与垫板间的理论间隙值通过两者滑动量和转速表示出来。这里必须指出，轮带滑动量与轮带间隙之间的关系，实际上并不严格遵守(2)式的关系，而是有一些差别；因为轮带和筒体都要发生一定的变形，尤其筒体变形要比轮带的径向变形大很多, 所以实际间隙要比理论间隙大。不过，对自动控制来说问题是不大的，因为相对应的关系不变，只是数值稍有差别而己，可以忽略不计，因此仍然采用 (2)式进行计算。

在上述基础上，具体操作如下：第一传感器4采集所述回转窑筒体1的转动信号，所述第二传感器6采集所述轮带2的转动信号，然后接收器7在接收到第一传感器4、第二传感器6的信号后，会根据转动信号计算出轮带间隙S，并将计算得到的轮带间隙S传递至控制器8，控制器8在根据轮带间隙S控制阀门9、风机10的开启与闭合。

控制器分两路，一路控制风机开停和转速调节风冷的强度，一路控制水路的开停，当用风冷却不能满足要求时再加开水路。水送入风机的出口处与风混合，借助于风速将其雾化，并通过围绕筒体的若干个风嘴喷射到轮带筒体的间隙中，对其进行冷却。在轮带间隙S较大的时候，仅仅会打开风机 10对轮带2进行风冷；在轮带间隙S较小的时候，阀门9、风机10会同时打开，同步进行风冷和水冷，从而达到及时调控轮带间隙S的效果。

以Φ4.8×74m回转窑为例,加以详细说明。轮带的冷态理论间隙S＝12mm, 垫板外径d2＝5070mm,轮带内圆直径D1＝5082mm。轮带滑动量的上限控制△μmax＝20mm，间隙约为7mm左右,下限控制在10mm,即△μmin＝10mm,间隙约为3mm,这是理想的指标值。由此可见，当窑点火升温时，筒体先膨胀, 使轮带间隙逐渐减小。当减小到7mm时,开始启动冷却机风机，但进口阀门不打开，仅靠漏风微冷窑筒体，使其缓慢膨胀。随着筒体温度继续升高，轮带间隙不断变小。当轮带间隙减小到4mm时,风机的进口阀门打开1/4；当减小到3.2mm时，进口阀门打开1/2；当轮带间隙减小到2mm时,进口阀门全部打开，供给全部的冷却风量。此时，如果轮带间隙不再继续减小，只开风机冷却就可以。如果轮带间隙仍继续减小,说明光用风冷不够,此时在风冷的基础上再开动水冷系统。以上整个调节过程都是自动控制的，可靠有效。

在轮带间隙异常时，自动调节风机和雾化喷头进行温度调节来控制轮带间隙，温度调节效率高，始终让轮带间隙控制在合理的范围，及时、有效的消除轮带、筒体、耐火砖之间的相互作用的机械应力，能有效减少筒体变形、开裂、轮带开裂、窑内掉砖等事故的发生。

以一条日常5000t的熟料生产线为例，因机械应力造成耐火砖掉落的事故，处理至少需停窑三天，直接利润损失将近900万元。而筒体开裂或者轮带开裂造成的停窑事故至少停一个星期，其材料费用以及利润损失将会更大，此方案带来的经济效益和社会效益非常明显。

综上，上述水泥回转窑轮带间隙在线自动控制系统采用风水混合式轮带间隙自动调节系统，可有效解决传统人工控制轮带间隙的弊端，可实现实时在线监控轮带间隙，在轮带间隙波动时，通过控制系统自动调节风量和雾化喷头进行温度调节来控制轮带间隙，始终让轮带间隙控制在合理的范围，效率高、自动化程度高，及时、有效的消除轮带、筒体、耐火砖之间的相互作用的机械应力，从而解决设备损坏和轮带区域耐火砖使用寿命短的缺陷。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是现有技术中轮带的安装示意图；

图2是现有技术中窑的风冷式轮带间隙控制结构示意图；

图3是本发明提供的水泥回转窑轮带间隙在线自动控制系统的一种优选实施方式的结构示意图；

图4是U形钢筋的安装示意图；

图5是直形钢筋的安装示意图；

图6是第二传感器的安装示意图；

图7是风机和雾化喷头的安装示意图；

图8是接收器的实物图。

附图标记说明

1、回转 2、轮带

3、U形钢筋 4、第一传感器

5、直形钢筋 6、第二传感器

7、接收器 8、控制器

9、阀门 10、风机

11、风管 12、雾化喷头

13、报警 14、水箱

15、隔热板

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，“上、下、顶、底”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制。

本发明提供了一种水泥回转窑轮带间隙在线自动控制系统，如图3-8所示，包括：第一传感器4、多个第二传感器6、接收器7、控制器8、阀门9、风机10、风管11；所述第一传感器4能够采集所述回转窑筒体1的转动信号，所述第二传感器6能够采集所述轮带2的转动信号；所述第一传感器4、多个第二传感器6各自独立与所述接收器7相电连，所述接收器7与所述控制器8相电连，所述阀门9、风机10各自独立与所述控制器8相电连；所述阀门9的一端通过管道与水箱14相连通，另一端通过管道与所述风管11相连通；所述风管11还通过管道与所述风机10相连通，所述风管11面向所述轮带2的端部设置有雾化喷头12；

所述接收器7能够接收所述第一传感器4和第二传感器6的转动信号，并根据所述转动信号进行计算轮带间隙S，并能够将轮带间隙S传送至所述控制器8；所述控制器8能够根据轮带间隙S，进而控制所述阀门9、风机 10的开启与闭合。

在上述实施方式中，轮带间隙S的计算方式具有多种，可以直接采用转速进行计算而，也可以采用其他的方式进行计算，如采用转动的圈数进行计算，为了便于计算轮带间隙S，优选地，所述所述第一传感器4和第二传感器6的转动信号均为转速信号，n2和n1分别依次代表所述回转窑筒体1的转速、轮带2的转速，轮带间隙S＝(n2-n1)d2/n2，d2为筒体垫板的理论外圆直径；在S小于2mm时，所述阀门9和风机10同时开启；在S大于2mm 时，所述阀门9关闭，所述风机10开启。由此，通过简单的转速信号便可快速地计算出轮带间隙S。

在本发明中，为了根据不同的轮带间隙S，从而有效地控制风管11的出风量和出水量，优选地，所述风管11由上至下依次设置有多个雾化喷头12；所述控制器8能够根据计算得到的轮带间隙S，控制所述雾化喷头12的开启个数。由此，只要有效地控制雾化喷头12的开启个数，从而达到了控制出风量和出水量的效果。

在本发明中，为了进一步便于第一传感器4快速地采集到回转窑筒体1 的转动信号，优选地，所述回转窑筒体1的外侧设置有U形钢筋3，所述第一传感器4位于所述回转窑筒体1的外部且所述第一传感器4、所述回转窑筒体1之间形成有间隙，所述U形钢筋3能够接触所述第一传感器4。由此只要U形钢筋3每次经过第一传感器4时，第一传感器4便可有效地采集到回转窑筒体1的转动信号。其中，U形钢筋3的尺寸可以在宽的范围内变化，但是为了便于安装以及信号的采集，U形钢筋3优选尺寸为：长380-420mm，宽180-220mm，直径为18-22mm。

在本发明中，为了进一步便于第二传感器6快速地采集到轮带2的转动信号，优选地，所述轮带2的外侧设置有直形钢筋5，所述第二传感器6位于所述所述轮带2的外部且所述第二传感器6、所述轮带2之间形成有间隙，所述直形钢筋5能够接触所述第二传感器6。由此只要直形钢筋5每次经过第二传感器6时，第二传感器6便可有效地采集到轮带2的转动信号。其中，直形钢筋5的尺寸可以在宽的范围内变化，但是为了便于安装以及信号的采集，直形钢筋5优选尺寸为：长280-320mm，直径为18-22mm。

在本发明中，第一传感器4、第二传感器6的具体种类也可以在宽的范围内选择，但是为了便于信号的采集，优选地，所述第一传感器4、第二传感器6均为接触开关。同理，接收器7、控制器8的具体种类也可以在宽的范围内选择，如接收器7可以采用图8所示的产品，也就是说，第一传感器 4、第二传感器6、接收器7、控制器的种类在本发明中并不受到具体的限定，可以是本领域的常规市售品，只要能够实现相应的功能即可。

在本发明中，为了防止回转窑筒体1、轮带2的转动产生的高温对第一传感器4、第二传感器造成损害，优选地，所述接触开关的上方设置有隔热板15。由此，隔热板15一方面起到保护的作用，另一方面也起到提高第一传感器4、第二传感器的稳定性的作用。

最后，在本发明中，一旦轮带间隙S超过了极限阈值，为了使得操作者能够及时获悉该情况，优选地，所述控制器8还电连有报警器13，通过报警的方式及时提醒轮带间隙S超过了极限阈值，那么便可实施人工干预，有效地防止生产线的停工。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (8)

1.一种水泥回转窑轮带间隙在线自动控制系统，其特征在于，包括：第一传感器(4)、多个第二传感器(6)、接收器(7)、控制器(8)、阀门(9)、风机(10)、风管(11)；所述第一传感器(4)能够采集所述回转窑筒体(1)的转动信号，所述第二传感器(6)能够采集所述轮带(2)的转动信号；所述第一传感器(4)、多个第二传感器(6)各自独立与所述接收器(7)相电连，所述接收器(7)与所述控制器(8)相电连，所述阀门(9)、风机(10)各自独立与所述控制器(8)相电连；所述阀门(9)的一端通过管道与水箱(14)相连通，另一端通过管道与所述风管(11)相连通；所述风管(11)还通过管道与所述风机(10)相连通，所述风管(11)面向所述轮带(2)的端部设置有雾化喷头(12)；

所述接收器(7)能够接收所述第一传感器(4)和第二传感器(6)的转动信号，并根据所述转动信号进行计算轮带间隙S，并能够将轮带间隙S传送至所述控制器(8)；所述控制器(8)能够根据轮带间隙S，进而控制所述阀门(9)、风机(10)的开启与闭合。

2.根据权利要求1所述的水泥回转窑轮带间隙在线自动控制系统，其特征在于，所述所述第一传感器(4)和第二传感器(6)的转动信号均为转速信号，n2和n1分别依次代表所述回转窑筒体(1)的转速、轮带(2)的转速，轮带间隙S＝(n2-n1)d2/n2，d2为筒体垫板的理论外圆直径；

在S小于2mm时，所述阀门(9)和风机(10)同时开启；在S大于2mm时，所述阀门(9)关闭，所述风机(10)开启。

3.根据权利要求2所述的水泥回转窑轮带间隙在线自动控制系统，其特征在于，所述风管(11)由上至下依次设置有多个雾化喷头(12)；所述控制器(8)能够根据计算得到的轮带间隙S，控制所述雾化喷头(12)的开启个数。

4.根据权利要求1所述的水泥回转窑轮带间隙在线自动控制系统，其特征在于，所述回转窑筒体(1)的外侧设置有U形钢筋(3)，所述第一传感器(4)位于所述回转窑筒体(1)的外部且所述第一传感器(4)、所述回转窑筒体(1)之间形成有间隙，所述U形钢筋(3)能够接触所述第一传感器(4)。

5.根据权利要求1所述的水泥回转窑轮带间隙在线自动控制系统，其特征在于，所述轮带(2)的外侧设置有直形钢筋(5)，所述第二传感器(6)位于所述所述轮带(2)的外部且所述第二传感器(6)、所述轮带(2)之间形成有间隙，所述直形钢筋(5)能够接触所述第二传感器(6)。

6.根据权利要求4或5所述的水泥回转窑轮带间隙在线自动控制系统，其特征在于，所述第一传感器(4)、第二传感器(6)均为接触开关。

7.根据权利要求1所述的水泥回转窑轮带间隙在线自动控制系统，其特征在于，所述接触开关的上方设置有隔热板(15)。

8.根据权利要求1所述的水泥回转窑轮带间隙在线自动控制系统，其特征在于，所述控制器(8)还电连有报警器(13)。

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