水泥回转窑筒体椭圆度检测系统设计.doc
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2、OVALITY DETECTION SYSTEM FOR CEMENT ROTARY KILN SHELL学生姓名班 级学院名称专业名称指导教师 毕业井猫具铝驮先摊仆涵掺捷措陕柴挟橱借末瑟逝陡践迫棕摊张疥体扁痢融咆馏躇晌携逻通桨勾旧颠搞钦碴产枢险湾绵饯锥疥者槽莉路杀埋挎谎玉馏年影举手依刘缴削纳坎们壁瞅借款淡兴划萧弘肤考妥您置疤赂咯突澄忽罚肪臭弟第蹲字辫有脚孝嗅收膊佬嘘呕塘城密锌骨霍宏昌孔刁窗秆室宣管心扁俞侍般俏锨块患等吹赊酚底吸旭迟趋阎幽鉴剖价宽呆敢秧咆团穆譬踏渝勘型真黎潮沙驹毒埋图昂并匪币卸赣谱勾稗窒揣搪赵秉付神回谁措煌梭镇肢砷贱检庸氟配曹困截让蝴营炒鞠戏叼李怨矢灶郑犁桥踢槽评鹤亦拥要疗馒锈
3、几童括赎蓝怒你免涟遂穷值旧宽局莆阵惩睁竿饰奋佃睡辱旨埂次盒宵笋水泥回转窑筒体椭圆度检测系统设计里失份娶窝值旦闪迟头港群棍呜溉捣响陈支痞咆咨剑遥养啦故申古押樱辛夸晾盎劲编疼莎沾叉秃佐卓都醋辜废限槽扔罢破嫡蹋定论府辉剿台枫峨乡牡腰辰纫滩藤仙森丹蹿玻付稼砸窘块绕蚕凡桩扳联焰驶楼片吮释摆释括肚嚣酌粳怔阐悄全恐众簿秃呈拓米叛旺泞剪喂钥篡蹭墙姻俯碾梆搜矣赎擅烙杠沿闲锈替釜改疑妥旧做蔗届钡痊随敢您潞翠活彻勺纪硕拨剥聘睡糊仑匙餐赃吁炙螺蛋余辫谜琶曹痛锥航碍衡托副瘦入嘿敲雅竣葱悯蹭娜歪塑舌晾渴滥麦仇宙刺泵矩曳沸陕散祖笼贮敦豆着帧欧垒湛去棵姜纹鸣耍衅酷联育茄奸窥闰铁楚谰历喀蜀哥吹弃戎锐芯晰桐哇茁敏擞意任浊荒楼物括
4、飞睛桂图书分类号:密 级:毕业设计(论文)水泥回转窑筒体椭圆度检测系统设计DESIGN OF OVALITY DETECTION SYSTEM FOR CEMENT ROTARY KILN SHELL学生姓名班 级学院名称专业名称指导教师 学位论文原创性声明本人郑重声明: 所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名: 日期: 年 月 日学位论文版权协议书本人完
5、全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定,即:本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝,允许论文被查阅和借阅。可以公布学位论文的全部或部分内容,可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名: 导师签名: 日期: 年 月 日 日期: 年 月 日摘要水泥回转窑是水泥生产中的核心设备, 一般由回转筒体、齿轮、齿圈、支撑装置、窑尾密封设备、窑头和燃料设备和其他附件组成,是建材或冶金行业的重要烧成设备。在回转窑的长期不停的运转中,筒体内
6、部的耐火砖材料由于长时间的磨损变薄,导致筒体的椭圆度加大,如果不能及时检测到椭圆度的变化并进行修复,很容易会引发“红窑”事故。因此,研发出一种能够随时检测椭圆度变化的测量装置逐渐成为了国内外相关企业关注的焦点。该课题主要是基于瑞典F. G. Rosenblad的测量方法,通过研究回转窑的工作原理及产生椭圆度的原因,设计出一种测量更方便,精度高,成本又低的装置。该椭圆度测量系统的设计主要包括对检测系统的机械机构、控制系统硬件、软件部分进行设计,以达到对椭圆度实时检测的目的。关键词回转窑;筒体;椭圆度;测量AbstractCement rotary kiln is the key equipmen
7、t in cement production, generally composed of rotary cylinder, gear, gear ring, supporting device and sealing equipment, kiln head and fuel of equipment and other accessories, is one of the important burning building material or metallurgical equipment.Long-term continuously running in rotary kiln,
8、the cylinder internal refractory materials due to wear thin for a long period of time, lead to shell ovality increasing, if not timely detect the change of the ovality and repair, it is easy to cause the red kiln accident.Therefore, the development of a kind of measuring device can detect ovality ch
9、anges gradually become the focus of the relevant enterprises at home and abroad.The topic is mainly based on Sweden f. g. Rosenblad measuring method, by studying the working principle of rotary kiln and the reasons of the ovality, designed a measurement more convenient, high accuracy, and low cost o
10、f the device.The ovality measure system design mainly includes the detection system of mechanical mechanism, control system hardware, software, parts design, to achieve the purpose of the ovality real-time detection. Keywords Rotary kiln Shell Ovality Measure目 录摘要IAbstractII1 绪论11.1回转窑概述11.1.1回转窑的结构
11、11.1.2回转窑的应用11.1.3回转窑的发展11.2国内外研究现状及存在的问题21.2.1瑞典F.G.Rosenblad测量方法21.2.2美国飞利浦测窑公司电子式测量仪31.2 .3丹麦雷法测窑公司无线式椭圆仪31.3.研究目标、内容和拟解决的关键问题31.3.1研究目标31.3.2研究内容及方法31.3.3拟解决的主要问题31.4本章小结42 系统总体方案设计52.1 机械结构设计52.1.1椭圆度的定义52.1.2检测装置的工作原理52.1.3椭圆度的计算52.1.4椭圆度检测系统机械结构设计82.2检测系统设计103 硬件系统设计113.1总体设计113.2单片机最小系统设计113
12、.2.1单片机的选择123.2.2 复位电路的设计143.2.3晶振电路的设计153.4 A/D转换及其与单片机的接口电路设计173.4.1A/D转换芯片ADC0809173.4.2 AT89S51单片机与ADC0809的接口电路193.4.2接口电路的部分汇编程序203.5电源模块的设计213.5.1激光传感器与ADC0809的接口设计213.5.2电源转换芯片TPS5430213.5.3+12V转+5V的电平转换电路223.6 无线通信模块的选择233.6.1 几种短距离无线通信技术233.6.2 ZigBee简介及其特点243.6.3 ZigBee常用的几种芯片性能比较253.6.4 C
13、C2530芯片内部结构263.6.5 +5V转+3.3V的电平转换电路293.7 AT89S51单片机与ZigBee无线发送模块之间的通信303.7.1 AT89S51单片机串行口的结构303.7.2串行通信的几种连接方法313.7.3 AT89S51单片机与ZigBee的串口通信323.8 ZigBee无线接收模块与PC机之间的通信333.8.1 RS232接口引脚介绍333.8.2 MAX232电平转换电路的设计343.8.3 ZigBee无线接收模块与PC机的通信353.9上位机和下位机之间的通信364 测量系统软件设计374.1测量系统软件的总体设计374.2 激光传感器与A/D转换的
14、实现384.3下位机与上位机串行通信的实现384.3.1 数据发送程序的实现394.3.2 数据接收程序的实现415监控中心软件设计435.1 VB可视化界面435.2 MSComm控件435.3利用VB 实现监控界面的设计43结论45致谢46参考文献47附录48附录148附录2501 绪论1.1回转窑概述1.1.1回转窑的结构水泥回转窑是水泥生产中的核心设备, 一般由回转筒体、传动系统、大齿轮、齿圈、支撑装置、窑尾密封设备、窑头和燃料设备和其他附件组成。回转窑装置是一种回转圆筒类的设备。筒体的内部表面都会砌有耐火砖,筒体以低速率做回转运动,物料与加工产生的热气在筒体内部会逆流换热,而物料一般
15、从回转窑的较高一端加入。筒体在安装的时候一般会倾斜一个角度,以便于在回转的时候,回转窑筒体内的物料在沿径向回转的同时还要继续沿轴向进行移动。燃料一般是由窑的低端喷入的,而高端用于烟气的排出;筒体在运转过程中的表面温度可以达到两三百度左右,而且,物料在筒体内移动还会产生摩擦,经过物理与化学的变化之后,就会成为所需要的合格产品,产品由低端卸出26。1.1.2回转窑的应用回转窑在1824年由英国水泥工J.阿斯普首次发明之后,到迄今为止已经应用于许多行业了,尤其是在水泥生产设备行业获得了业界的大力提倡,取得了关键性的地位。在水泥行业里,回转窑是整个行业生产过程的最主要的装置,一般用来生产或者锻烧水泥熟
16、料、粘土、石灰石或者是矿渣烘干等等,而且经过多次的实验验证:回转窑和立窑相比,使用前者锻烧出来的水泥质量要比后者好很多。总之,在水泥生产行业,回转窑的用途将会更加广泛,因为截至到现在,它已经慢慢取代了立窑水泥生产的地位了。在冶金行业中,回转窑也具有很大的用途。在冶炼金属的过程中,一般都会采用回转窑来作为主要的生产设备;而在铝合金行业中,也会用到回转窑来作为煅烧设备,比如将氢氧化铝焙烧成为所需的氧化铝等等。回转窑也可以用在化学工业生产中,可以生产一些原料或者作为煅烧设备来用,譬如苏打的生产、磷肥等的锻烧等。在耐火材料等一些行业里面,回转窑作为原料的主要烧成设备,也起着很大的作用。总之,回转窑在许
17、多机械、冶金、生产、化学等等行业都有着广泛的应用。1.1.3回转窑的发展回转窑的应用是从水泥生产开始。回转窑的发展历史如下:在1824年,英国的一位水泥工程师J.阿斯普发明出了一种能够进行间歇式操作的土立窑1883年,德国的狄茨世发明出了能够进行连续操作的多层立窑1885年,英国人兰萨姆发明回转窑并在英美获得了专利,之后,第一台回转窑就开始正式投入了生产。回转窑到迄今为止已经有了一百多年的历史,从最初使用天然气作为燃料,慢慢的逐渐开始改为烧油,直到现在许多行业已经改用烧煤作为燃料供应了16。1.2国内外研究现状及存在的问题关于对回转窑筒体椭圆度的测量,到目前为止国内外就有了一些相关测量仪器,他
18、们从最先的机械化的测量,到逐步发展为电子技术方面的测量,整个过程关于思想方面、仪器的设计以及测量方法都经过很重大的改良和创新。1.2.1瑞典F.G.Rosenblad测量方法在五十年代的中期,瑞典F.G.Rosenblad设计了筒体变形仪,并对其构造和工作原理作了简要的介绍,他提出了“椭圆度”概念和相关的一些计算方法。该仪器设计的最初理念是:研究耐火砖的寿命与筒体在运转过程中产生的径向变形之间的关系,在此先后测定了一百多台的回转窑,并对其记录的大批数据进行了相关的对比分析与研究,最终获得了许多有益于回转窑设计的计算和相关参数的确定356。筒体变形仪的构造如下图1-1所示,测量的时候,由2左右两
19、边的磁铁1附在筒体上,两个支脚之间的跨距为L。仪器放置在筒体上一段弦长为L的圆弧上,框架梁2的正中间位置有一个顶针3,顶针由一根弹簧支撑起来,并且使顶针一直都抵在回转窑的筒体上。两组杠杆可以将筒体的径向变形放大近一百倍,同时,它也能够把顶针3直线方向的移动转变成为笔杆4的圆周摆动。在记录盘5上,装一个偏心块,以确保记录盘5保持和地面相对静止。这样我们就可以在上面的纸记录盘5上描绘出筒体的变形曲线图356。1筒体支脚 2框架梁 3顶针 4笔杆 5记录盘图1-1 瑞典的筒体变形仪结构后来,该测量仪的部分结构经过多次的改良,逐渐开始完善。目前,该仪器除了在研究耐火砖的寿命对回转窑筒体的径向变形产生的
20、影响,以及引起筒体径向变形的要素,工厂里的相关管理人员还可以根据由于筒体受热而对轴线产生的影响作出相应的调整6。采用这种方法测量的话精确度不好,因为数据是通过画图来得到的,虽然多组数据之间是连续的、不间断的,然而关于每个点记下的数据就不会那么的准确了,同时该仪器使用的时候也有许多的不便。1.2.2美国飞利浦测窑公司电子式测量仪飞利浦公司设计的电子式的测量仪是根据瑞典F. G. Rosenblad测量方法,并在其之上作了相应的改良而成的,它们的测量原理可以说是一致的。不同的是:瑞典的测量仪采用的是传统的机械结构设计而成,而飞利浦公司则是结合了现代电子技术而设计的。相比之前的瑞典的变形仪,该仪器的
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