基于嵌入式技術(shù)的水泥回轉窯胴體溫度監測系統設計

摘要：回轉窯的溫度控制在水泥生產(chǎn)過(guò)程中起著(zhù)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成的測溫系統，實(shí)現了對回轉窯胴體溫度實(shí)時(shí)、連續的測量，并可以根據窯正常運行的胴體表面不同區段的溫度范圍，設定報警溫度，此系統各項功能已初步得到驗證。
關(guān)鍵詞：回轉窯；胴體溫度；紅外測溫；μC／0S-II操作系統

0 引言
在水泥生產(chǎn)過(guò)程中，最重要的工藝環(huán)節是水泥熟料的煅燒，回轉窯是實(shí)現水泥熟料煅燒的核心設備，它的運轉情況直接關(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 )引起回轉窯窯襯的損壞，嚴重時(shí)還會(huì )殃及窯胴體，回轉窯生產(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)和安全運轉的關(guān)鍵因素是窯襯。有鑒于此，在窯運轉過(guò)程中，實(shí)時(shí)地了解窯內狀況，及時(shí)采取相應的措施，防止窯襯及窯胴體損壞是回轉窯實(shí)現經(jīng)濟運行的重要保證。
回轉窯在運行過(guò)程中是不停地回轉的，其回轉速度不斷變化；窯胴體表面溫度是一個(gè)多變量函數，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，難以用常規的檢測手段來(lái)檢測和顯示。
本設計采用ARMLPC2119芯片及μC／0S-II操作系統，快速紅外測溫掃描儀對回轉窯胴體溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續的測量，測量數據處理后，可以根據窯正常運行的胴體表面不同區段的溫度范圍，設定報警溫度。窯運行過(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)，系統立即給出報警信號。

1 紅外輻射測溫原理簡(jiǎn)介
溫度高于絕對零度的物體，它就在不停地向周?chē)臻g輻射電磁波。這種由于物體內部的帶電粒子在原子和分子內振動(dòng)而產(chǎn)生的電磁波，稱(chēng)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(cháng)相差很大的紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紫外線(xiàn)所組成。紅外輻射一般指波長(cháng)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)，絕對黑體的輻射能力與波長(cháng)(λ)及溫度(T)之間的函數關(guān)系如式(1)所示：

依據這一公式，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(cháng)(λ)的函數曲線(xiàn)如圖1所示。

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