基于嵌入式技術(shù)的水泥回轉(zhuǎn)窯胴體溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：回轉(zhuǎn)窯的溫度控制在水泥生產(chǎn)過(guò)程中起著非常重要的作用。本文介紹了一種采用嵌入式技術(shù)和快速紅外測(cè)溫掃描儀構(gòu)成的測(cè)溫系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)回轉(zhuǎn)窯胴體溫度實(shí)時(shí)、連續(xù)的測(cè)量，并可以根據(jù)窯正常運(yùn)行的胴體表面不同區(qū)段的溫度范圍，設(shè)定報(bào)警溫度，此系統(tǒng)各項(xiàng)功能已初步得到驗(yàn)證。
關(guān)鍵詞：回轉(zhuǎn)窯；胴體溫度；紅外測(cè)溫；μC／0S-II操作系統(tǒng)

0 引言
在水泥生產(chǎn)過(guò)程中，最重要的工藝環(huán)節(jié)是水泥熟料的煅燒，回轉(zhuǎn)窯是實(shí)現(xiàn)水泥熟料煅燒的核心設(shè)備，它的運(yùn)轉(zhuǎn)情況直接關(guān)系到熟料的產(chǎn)量、質(zhì)量和原料、燃料消耗。溫度過(guò)高、熱振蕩過(guò)大會(huì)引起回轉(zhuǎn)窯窯襯的損壞，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)殃及窯胴體，回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)熟料的過(guò)程中，決定窯能否優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗地生產(chǎn)和安全運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素是窯襯。有鑒于此，在窯運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，實(shí)時(shí)地了解窯內(nèi)狀況，及時(shí)采取相應(yīng)的措施，防止窯襯及窯胴體損壞是回轉(zhuǎn)窯實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保證。
回轉(zhuǎn)窯在運(yùn)行過(guò)程中是不停地回轉(zhuǎn)的，其回轉(zhuǎn)速度不斷變化；窯胴體表面溫度是一個(gè)多變量函數(shù)，它不但與時(shí)間、窯軸向位置、窯胴體表面周向位置等因素相關(guān)，還受環(huán)境溫度及其它因素的影響，因此，窯胴體表面溫度不同于其他熱工參數(shù)，難以用常規(guī)的檢測(cè)手段來(lái)檢測(cè)和顯示。
本設(shè)計(jì)采用ARMLPC2119芯片及μC／0S-II操作系統(tǒng)，快速紅外測(cè)溫掃描儀對(duì)回轉(zhuǎn)窯胴體溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)的測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)處理后，可以根據(jù)窯正常運(yùn)行的胴體表面不同區(qū)段的溫度范圍，設(shè)定報(bào)警溫度。窯運(yùn)行過(guò)程中，胴體表面任意一處實(shí)際溫度超過(guò)正常溫度時(shí)，系統(tǒng)立即給出報(bào)警信號(hào)。

1 紅外輻射測(cè)溫原理簡(jiǎn)介
溫度高于絕對(duì)零度的物體，它就在不停地向周圍空間輻射電磁波。這種由于物體內(nèi)部的帶電粒子在原子和分子內(nèi)振動(dòng)而產(chǎn)生的電磁波，稱為熱輻射。熱輻射只是整個(gè)電磁波的一個(gè)組成部分，熱輻射電磁波是由波長(zhǎng)相差很大的紅外線、可見光、紫外線所組成。紅外輻射一般指波長(zhǎng)在0．75～1000μm之間的熱輻射。普朗克黑體輻射模型是紅外輻射理論的出發(fā)點(diǎn)，絕對(duì)黑體的輻射能力與波長(zhǎng)(λ)及溫度(T)之間的函數(shù)關(guān)系如式(1)所示：

依據(jù)這一公式，我們可以繪制出在不同的絕對(duì)溫度(T)下，絕對(duì)黑體的單色輻射亮度(Lλ)與波長(zhǎng)(λ)的函數(shù)曲線如圖1所示。

由圖1可知：
(1)隨著溫度的升高，輻射能量增加。這是紅外輻射測(cè)溫的理論依據(jù)。
(2)隨著溫度的升高，輻射波峰向短波方向移動(dòng)，其規(guī)律由維恩位移定律描述。
λm?T=2898μm?K。通過(guò)維恩定律公式計(jì)算出的與某一確定的T所對(duì)應(yīng)的λm就是輻射波峰所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。
(3)輻射能量在短波長(zhǎng)處隨溫度增加比長(zhǎng)波長(zhǎng)處快。