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

摘要：回轉(zhuǎn)窯的溫度控制在水泥生產(chǎn)過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)和快速紅外測溫掃描儀構(gòu)成的測溫系統(tǒng)，實現(xiàn)了對回轉(zhuǎn)窯胴體溫度實時、連續(xù)的測量，并可以根據(jù)窯正常運行的胴體表面不同區(qū)段的溫度范圍，設(shè)定報警溫度，此系統(tǒng)各項功能已初步得到驗證。
關(guān)鍵詞：回轉(zhuǎn)窯；胴體溫度；紅外測溫；μC／0S-II操作系統(tǒng)

0 引言
在水泥生產(chǎn)過程中，最重要的工藝環(huán)節(jié)是水泥熟料的煅燒，回轉(zhuǎn)窯是實現(xiàn)水泥熟料煅燒的核心設(shè)備，它的運轉(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。溫度過高、熱振蕩過大會引起回轉(zhuǎn)窯窯襯的損壞，嚴(yán)重時還會殃及窯胴體，回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)熟料的過程中，決定窯能否優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗地生產(chǎn)和安全運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素是窯襯。有鑒于此，在窯運轉(zhuǎn)過程中，實時地了解窯內(nèi)狀況，及時采取相應(yīng)的措施，防止窯襯及窯胴體損壞是回轉(zhuǎn)窯實現(xiàn)經(jīng)濟運行的重要保證。
回轉(zhuǎn)窯在運行過程中是不停地回轉(zhuǎn)的，其回轉(zhuǎn)速度不斷變化；窯胴體表面溫度是一個多變量函數(shù)，它不但與時間、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)的檢測手段來檢測和顯示。
本設(shè)計采用ARMLPC2119芯片及μC／0S-II操作系統(tǒng)，快速紅外測溫掃描儀對回轉(zhuǎn)窯胴體溫度進行實時、連續(xù)的測量，測量數(shù)據(jù)處理后，可以根據(jù)窯正常運行的胴體表面不同區(qū)段的溫度范圍，設(shè)定報警溫度。窯運行過程中，胴體表面任意一處實際溫度超過正常溫度時，系統(tǒng)立即給出報警信號。

1 紅外輻射測溫原理簡介
溫度高于絕對零度的物體，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)振動而產(chǎn)生的電磁波，稱為熱輻射。熱輻射只是整個電磁波的一個組成部分，熱輻射電磁波是由波長相差很大的紅外線、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，絕對黑體的輻射能力與波長(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溫度(T)下，絕對黑體的單色輻射亮度(Lλ)與波長(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，其規(guī)律由維恩位移定律描述。
λm?T=2898μm?K。通過維恩定律公式計算出的與某一確定的T所對應(yīng)的λm就是輻射波峰所對應(yīng)的波長。
(3)輻射能量在短波長處隨溫度增加比長波長處快。