本发明专利技术公开了一种回转窑筒体轴线动态测量方法及测控系统。先对回转窑以窑头和窑尾挡位的托轮底座中心连线为基准线，在窑的一侧用经纬仪建立一个与基准线相平行的垂直基准面作为永久基准面的坐标系，测量的参数包括轮带外圆水平和垂直位移、轮带直径、轮带与筒体中心高度差即可确定筒体动态轴线。因选取的是绝对坐标系，可确保回转窑每次测量的基准一致，便于分析研究。且操作简单，测量速度快。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及回转窑动态测量方法，特别是对其筒体轴线的动态测量方法及测控系统。
技术介绍
回转窑是冶金、化工、水泥、耐火材料生产中的关键设备，是一种重载、大扭矩、多支点、静不定(一般为三支点以上情况)运行系统。实际生产中回转窑运行轴线的调整，是通过对窑的冷静态测量结合一些经验计算来进行的。而窑体在运行中由于筒体各段温差变化引起的热变形、托轮轴瓦、托轮、轮带内外圈的不均匀磨损等原因，将引起窑运行轴线的变化，窑实际的运行轴线很难是一直线。回转窑轴线失调会造成经常性停窑和不必要的损失，经常性停窑又会加剧窑体的弯曲，使窑轴线变形，这是一个恶性循环过程。因此，经常需要根据窑的运转情况，对筒体轴线进行测量和找正，避免因筒体弯曲导致轴瓦发热，筒体开裂等故障的发生。目前对回转窑筒体轴线的测量方法比较有代表性的是武汉工业大学提出的方案。其测量原理及方法是如附图说明图1，在窑外建立直角坐标系X、Y、Z，用2台经纬仪在窑两侧建立2个平行垂面L和R，用水准仪在各轮带下建立水平基准面H，在被测轮带水平和垂直直径线上安装3个位移传感器，在筒体旁固定安装1个霍尔传感器，由微机控制所有传感器自动测定轮带平均位置参数Li2、Ri2、Hi2。在2个水平位移传感器上安装了带滑动标靶的导轨尺，与架在L、R面上的经纬仪配合把滑动标靶移到L、R面，记下其在导轨尺上的读数Li2、Ri2。垂直位移传感器与基准面H之间的高度Hi1是用水准仪测出。轮带处筒体中心点的水平坐标Xi按下式计算Xi＝1/2(D+Li+Ri)式中i为轮带序号，Li、Ri分别为轮带到L、R面的平均距离，D为L、R面之间的距离。Li＝Li1+Li2，Ri＝Ri1+Ri2轮带平均半径r＝1/2(D-Li-Ri)轮带处筒体中心点的垂直坐标Zi＝Hi1+Hi2+(ri-i)cosai为筒体与轮带中心的高度差，a为窑体安装倾斜角。上述的方法存在的问题是(1)测量坐标系不是绝对坐标系，不利于各次测量值的比较；(2)其测量结果为一系列数据，没有对测量结果进一步处理，不利于对筒体轴线动态变化的分析；(3)测量结果不能直接用于对回转窑的操作，控制；(4)系统功能单一，不利于功能的扩展；(5)稳定性能差，精度低，仪器价格昂贵，操作复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种回转窑筒体轴线动态测量方法及测控系统。具有测量速度快，测量精度高，成本低的优点。本专利技术的技术方案如下一种回转窑筒体轴线动态测量方法，先对回转窑空间位置建立坐标系，确定测量点的坐标位置，将各档轮带分成M等分，测量的参数包括轮带外圆的水平和垂直位移、轮带直径、轮带与筒体中心高度差即可确定筒体动态轴线；具体方法如下(1)测量坐标系的确定首先以窑头和窑尾档位的托轮底座中心连线为基准线，在窑的一侧用经纬仪建立一个与基准线相平行的垂直基准面(1)，以窑头档位轮带的最低点所在水平面为水平基本面，过窑头档位轮带的最低点且与托轮底座中心连线垂直的垂直基准面(2)；(2)垂直直线度的测量测量各档轮带最低点的高度差及各档轮带的直径计算出垂直直线度；具体方法是首先使用水准仪建立一个水平基准面、并由标尺读取各档位轮带正下方最低点相对于水平基准面的高度hk；进而测量各档轮带的直径Dk以及轮带中心Ok与筒体中心Ok的高度差Δhk′得到各档位筒体轴心相对于基准面的高度Hk；计算公式如下Hk＝hk+Dk/2-Δhk′(1)Δhk＝Hk-H1-(S1+S2+……Sk-1)×(Hn-H1)/S(K＝2、3……n)(2)筒体运行轴线相对于设计轴线的高度偏差δhk如式(3)δhk＝Hk-H1-(S1+S2+……+Sk-1)×Sina(K＝2、3……、n)(3)式中S为两个相邻轮带之间的距离；a为设计斜度； (3)水平直线度测量测量筒体在第n个档位处轮带表面相对于基准面的水平径向位移Lk(j)以及轮带的直径Dk，计算出各档位轮带轴心的水平位置Xk(j)，计算公式如下Xk(j)＝Lk(j)+Dk/2 + (j＝1、2……m；K＝1、2……n)ΔXk(j)＝Xk(j)-X1(j)-×(S1+S2+……Sk-1)/S各档水平偏差平均值ΔXk＝/m式中Xk(j)为第K档第j个分度处筒体中心的水平偏差；ΔXk为各档水平偏差平均值；(4)轮带直径的测量通过测量轮带的周长计算出轮带直径；(5)滑移量的在线测量，通过测量筒体与轮带中心的顶间隙或滑移量计算出筒体与轮带中心的高度差；计算公式为D-d＝(TD/Td)d式中d为筒体加垫板后直径，D为轮带内径，Td为筒体转动周期，TD为轮带转动周期。一种应用于所述方法的回转窑筒体轴线动态测控系统，其特征是它包括采集位移信号的传感器，采集位置信号的传感器，电源模块、分压电路及滤波电路组成的信号调理单元、数据采集卡与存储有测量程序的计算机组成的处理系统；传感器、信号调理单元、数据采集卡、计算机依次电联接；所述传感器采用电感调频式位移传感器。由于采用了上述方案，本专利技术具有如下优点1、选取的坐标系为绝对坐标系，可确保回转窑每次测量的基准一致，便于分析研究。2、测量系统中仅需一件位移传感器，具有测量操作简单可靠、现场准备工作和辅助实施少、节约人力和物力、测量速度快等。3、测量时，在筒体上安装霍尔传感器作为测量各档数据的开关信号，可确保各档测量数据具有统一的相位信息。4、整个测试系统配置合理，功能优良，具有良好的开放性能和可扩展性。测量数据通过数据采集卡连到计算机(上位机)，可方便地通过虚拟仪器技术对测量数据进行分析、处理、显示。5、通过测量数据可以推算出回转窑各档受力状况，并可通过计算机将筒体轴线变化情况、各档受力情况等采用各种图形直观、动态地显示出来。一旦轴线偏差过大或托轮受力过大，可通过计算机实施回转窑的操作、控制。以下结合附图及实施例对本专利技术进一步详细说明。图1是已有技术轮带处筒体位置测量示意图；图2是本专利技术回转窑轴线垂直直线度测量原理图；图3是本专利技术回转窑轴线水平直线度测量原理图；图4是筒体轴线水平测量剖面图；图5是霍尔传感器及速度传感器的输出示意图；图6是测控系统原理框图；图7是测控系统程序流程图。图中1、轮带，2、筒体，3、托轮，4、底座，5、霍尔传感器，6、磁钢片，7、垂直基准面，8、垂直基本面，9、速度传感器，10、位移传感器，11、测量仪。具体实施例方式如图2所示，回转窑的外形结构，一般为多点支承，在每一档位处有两个托轮3通过轮带1将窑体支撑起来，筒体轴线与水平面存在一定的斜度α。每个支承档位均由一个底座4、两个托轮3、以及套在筒体2上的轮带1等部件构成。为方便现场测量，对回转窑空间位置需建立一个空间坐标系，同时假设某回转窑共有n档，整个测量系统的主要测量器件为一台经纬仪、一台水准仪、一个位移传感器10、一个速度传感器9、一个霍尔传感器5(作为开关信号，便于各档测量数据管理)。在测量各档时，将轮带分成m等分(m可任意改变，便于获得所需精度)。则需测量的参数包括轮带1外圆的水平和垂直位移、轮带直径、轮带与筒体中心高度差等即可确定筒体动态轴线。具体测量方法如下1、测量坐标系的确定如图3所示，首先以窑头和窑尾档位的托轮底座中心连线为基准线，在窑的一侧用经纬仪建立一个与基准线相平行的垂直基准面8，以窑头档位轮带的最低点所在水平面本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种回转窑筒体轴线动态测量方法，先对回转窑空间位置建立坐标系，确定测量点的坐标位置，测量的参数包括轮带外圆的水平和垂直位移、轮带直径、轮带与筒体中心高度差即可确定筒体动态轴线；其特征是：（１）测量坐标系的确定：首先以窑头和窑尾档位的 托轮底座中心连线为基准线，在窑的一侧用经纬仪建立一个与基准线相平行的垂直基准面（７），该基准面作为永久基准，便于今后测量，以窑头档位轮带的最低点所在水平面为水平基本面，过窑头档位轮带的最低点且与托轮底座中心连线垂直的垂直基准面（８）； （２）垂直直线度的测量：测量各档轮带最低点的高度差及各档轮带的直径计算出垂直直线度；具体方法是：首先使用水准仪建立一个水平基准面、并由标尺读取各档位轮带正下方最低点相对于水平基准面的高度ｈ↓［ｋ］；进而测量各档轮带的直径Ｄ↓［ｋ］以及轮带中心Ｏ↓［ｋ］与筒体中心Ｏ↓［ｋ］的高度差△ｈ↓［ｋ］′得到各档位筒体轴心相对于基准面的高度Ｈ↓［ｋ］；计算公式如下：Ｈ↓［ｋ］＝ｈ↓［ｋ］＋Ｄ↓［ｋ］／２－△ｈ↓［ｋ］′（１）△ｈ↓［ｋ］＝Ｈ↓［ｋ］－Ｈ↓［１］－（Ｓ ↓［１］＋Ｓ↓［２］＋……Ｓ↓［ｋ］－１）×（Ｈ↓［ｎ］－Ｈ↓［１］）／Ｓ（Ｋ＝２、３……ｎ）（２）筒体运行轴线相对于设计轴线的高度偏差δｈｋ如式（３）δ↓［ｈｋ］＝Ｈ↓［ｋ］－Ｈ↓［１］－（Ｓ↓［１］＋Ｓ↓［２］＋ ……＋Ｓ↓［ｋ］－１）×Ｓｉｎａ（Ｋ＝２、３……、ｎ）（３）式中Ｓ为两个相邻轮带之间的距离；ａ为设计斜度；（３）水平直线度测量：测量筒体在第ｎ个档位处轮带表面相对于基准面的水平径向位移Ｌ↓［ｋ］（ｊ）以及轮带 的直径Ｄ↓［ｋ］，计算出各档位轮带轴心的水平位置Ｘ↓［ｋ］（ｊ），将轮带分成可调若干等分，各档测量数据由固定在筒体附近的位置传感器来统一管理数据；计算公式如下：Ｘ↓［ｋ］（ｊ）＝Ｌ↓［ｋ］（ｊ）－Ｄ↓［ｋ］／２（ｊ＝１、２……ｍ ；Ｋ＝１、２……ｎ）△Ｘ↓［ｋ］（ｊ）＝Ｘ↓［ｋ］（ｊ）－Ｘ↓［１］（ｊ）－［Ｘ↓［ｎ］（ｊ）－Ｘ↓［１］（ｊ）］×（Ｓ↓［１］＋Ｓ↓［２］＋……Ｓ↓［ｋ－１］）／Ｓ各档水平偏差平均值△Ｘ↓［ｋ］＝［△Ｘ↓［ｋ］（１）＋△Ｘ ↓［ｋ］（２）＋……Ｘ↓［ｋ］（ｍ）］／ｍ式中：Ｘ↓［ｋ］（ｊ）为第Ｋ档第ｊ个分度处筒体中心的水平偏差；△Ｘ↓［ｋ］为各档水平...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨根喜，章尽莹，张元越，李清伟，周永安，
申请(专利权)人：徐州工程学院，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]
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