超声波测距传感器——用于窑体变形误差检测

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超声波测距传感器——用于窑体变形误差检测

2 C! r1 H; F. L2 f9 u  W采用非接触式测距方式，可实现在回转窑的工作过程中进行数据采集与处理,使回转窑窑体变形误差从传统的停机检测过渡到定时或实时监测,以降低回转窑的停机率,并可避免重大事故的发生，保证生产的正常进行。


! y6 t6 i1 T3 I. H( z回转窑是建材、冶金等行业的重大设备，主要用于对散状或浆状物料进行加热处理，窑体直径为d1.8~6m不等，长度24~120 m，它主要由筒体、支承装置和传动装置三大部分组成，一般以2%~5%的斜度倾斜布置。这种设备通常是在低速、重载、高温、露天环境下运行。
回转窑的筒体内砌有一层耐火砖衬(简称“窑衬”)，窑在长期的运转过程中，由于载荷和温度的作用下筒体会发生径向变形,其变形误差范围一般在―50~+50 mm之间。如果窑体径向变形过大将导致内部窑衬的松动和脱落，引发“红窑”事故。此外，由于窑体的变形和载荷的作用，用于支撑回转窑筒体的支座反力必定会大幅度上升，严重时将使支座发生破坏，使生产不能正常进行，甚至酿成重大故障和事故。
目前,国内对回转窑筒体径向变形误差的检测大多采用停窑检测。具体的检测方法是:将回转窑停机后，先清理回转窑筒体被测的外表面,分别把窑体停置在0°~360°的若干角度方位上，然后用百分表手工测出相应点的径向误差值。这种静态测量方法所得到的误差测量值，反映的只不过是筒体被测截面处的径向变化,而不是窑体的轴线变形误差值，且很难找出窑体变形量最大的截面，误差检测的可信度低，实时性差，检测工作效率低。因此，需要开发出一套能够对运转中的回转窑窑体变形误差测量的计算机检测系统，采用非接触式测距方式,可实现在回转窑的工作过程中进行数据采集与处理,使回转窑窑体变形误差从传统的停机检测过渡到定时或实时监测，以降低回转窑的停机率，并可避免重大事故的发生，保证生产的正常进行。
系统的工作原理
1 b9 A) ]+ Q( ?# x* k由于工业回转窑大多数是在温度高,粉尘多，噪声大和湿度高的环境下连续工作,况且窑体变形也是一个渐变的过程，因此可以将本检测系统设计成便携式，定时地对窑体变形误差进行精确监测，便可满足使用要求。
根据以上分析,采用非接触式的超声波测距传感器进行数据采集。因超声波是由机械振动产生的声波，它可以在不同的介质中以不同的速度进行传播，指向性强，波长短，绕射现象小，在传播过程中衰减也很小，可满足本检测系统的测距要求。本系统采用UCM40压电陶瓷超声波传感器，由发射换能器(UCM40T)和接收换能器(UCM40R)两部分组成。因频率为40kHz左右的超声波在空气中传播的效率最佳，故应将被发射的超声波通过单片机调制成40kIz左右的调制脉冲信号。当发射换能器发出的超声波在遇到窑体后反射到接收换能器时，单片机便可计算出发射和接收回波的时间差A t，因此可求出传感器到窑体的距离，即
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