高精度回转窑胴体红外双波段扫描测温方法及实验研究

基本信息
批准号:61671094
项目类别:面上项目
资助金额:58.00
负责人:代少升
学科分类:
依托单位:重庆邮电大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:杨晓非,谭钦红,刘科征,陈昌川,刘劲松,郭中原,酉昌辉,张德洲,崔俊杰
关键词:
双波段扫描红外辐射测温回转窑胴体
结项摘要

Rotary kiln is a key equipment and a major energy consumption equipment in build material industry, chemical industry, metallurgical industry and etc.The temperature of rotary kiln is one of most important thermal parameters which must be monitored comprehensively during production. However, due to the large surface area of the kiln body, and variable speed rotation,it is always difficult to monitor the temperature of the kiln body surface completely and accurately in industry, but it is also a hot spot of research. Therefore, in this project the high-precision temperature measurement method of infrared dual band on line scanning for rotary kiln is proposed, which is very important to ensure the safe operation and reduce energy consumption during production. This method utilizes the micro piezoelectric ceramic to drive the infrared detector to realize line scanning rotary kiln surface according to the planning path and cycle, and finally realize comprehensive scanning by the self rotation of the kiln. it realize accurate temperature measurement by the mapping relationship between the ratio of infrared dual band radiation energy and the temperature change.The research contents include:Research on infrared radiation characteristics of the body of rotary kiln; Study on the measurement model of infrared dual band radiation energy ratio;Study on micro scanning path and optical transmission path;The establishment of micro scanning temperature measurement platform.The project's competition will provide a new research method for the comprehensive precision temperature measurement of the rotary kiln carcass in theory, as well as a solution for implementing the overall precision temperature measurement of the rotary kiln carcass in engineering. The research results of this project will provide the basic guarantee for the application and popularization of infrared dual band temperature measurement method.

回转窑是建材、化工、冶金等行业的关键设备,也是重大能耗设备。温度作为回转窑的重要热工参数,生产过程中必须全面监控,但由于窑胴体表面面积大,并且不停旋转,全面准确地监测窑胴体表面温度一直是行业面临的难题,也是研究的热点。因此项目提出研究高精度回转窑胴体红外双波段扫描测温方法,对保障窑炉安全运行,降低能耗具有重要意义。该方法利用微型压电陶瓷驱动红外探测器,按照规划路径和周期进行窑胴体线扫描,并由窑胴体自转完成面扫描;利用每个扫描点的红外双波段辐射能比值与温度的映射关系实现准确全面地测温。研究内容包括:回转窑胴体红外辐射特性的研究;红外双波段辐射能比值测温模型的研究;微扫描路径及光学传输路径的研究;微扫描测温平台的搭建。课题的完成,在理论上将为窑胴体全面精确测温提供新的研究方法,在工程上将为窑胴体全面精确测温提供可实现的解决方案。本课题的研究成果将为红外双波段测温方法的应用和推广提供基础性保证。

项目摘要

回转窑是一种大型工业煅烧设备,广泛应用于冶金、化工、建材、环保等多个行业中。由于回转窑工作过程中不停旋转且表面积大,全面监测回转窑表面温度存在一定的困难。项目在国家自然科学基金的资助下,提出利用非接触式红外扫描方法全面测量回转窑表面温度,这对保障窑炉安全生产,提高企业的产品质量和产量具有重要意义。项目利用回转窑连续旋转的特点,设计了沿回转窑表面中轴线进行逐点包络线扫描,并由回转窑自转形成面扫描;利用每个扫描点的热辐射能比值与温度的映射关系,经信号处理及温度数据转换后生成回转窑表面对应的温度热图像。具体研究内容包括:回转窑胴体红外辐射特性的研究;红外辐射测温模型的研究;扫描路径的设计及光学传输路径的研究;红外扫描测温实验平台的研制。项目的研究工作取得了以下重要成果:1)回转窑表面的温度场分布能够在一定程度上反映窑壁内耐火材料磨损程度。项目研究发现:由于回转窑工作过程中其内部温度相对稳定,如果回转窑表面某一区域的温度分布相对其它区域高,其对应窑壁内部耐火材料磨损或脱落程度较其它区域严重,反之亦然;2)实现了回转窑表面全面扫描测温。项目利用回转窑连续旋转的工作特点,规划了沿回转窑中轴线进行线扫描路径,利用回转窑自身旋转实现面扫描测温,并设计了红外光学扫描测温机构;3)建立了温度误差补偿模型。回转窑是大型旋转设备,具有宽视场大表面。项目在研究红外辐射测温理论的基础上,建立了基于扫描距离和扫描角度的温度误差补偿模型,提高了回转窑表面的测温精度;4)研制了红外扫描样机,实验获得了回转窑表面的温度热图像。通过对建材生产现场的水泥回转窑、石灰回转窑进行扫描测温实验,项目研制的实验样机能够获得回转窑表面的一维温度曲线,二维温度热图像及三维温度热图像。课题的完成,在理论上为回转窑全面扫描测温提供了新方法,在工程上为回转窑全面扫描测温提供了可实施的技术方案。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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