一种用于转底炉的测速系统的制作方法

本实用新型涉及自动控制领域，具体涉及一种用于转底炉的测速系统。

背景技术：

转底炉旋转速度的测量，对于转底炉生产工艺的要求至关重要。物料从入炉到出炉的加热时间，是通过控制转底炉旋转速度来实现的。旋转速度的检测及计算，给转底炉旋转速度的控制提供了检测依据。

转底炉旋转速度的测量技术，目前比较常见的是使用旋转编码器测速。

驱动转底炉旋转的机械装置主要有两类，一类是电机驱动，一类是液压马达驱动。采用电机驱动时，旋转编码器直接安装在电机尾部的同心轴上。采用液压马达驱动时，旋转编码器安装在特制的测速齿轮同心轴上。

电机驱动转底炉的测速方案：电机通过减速机驱动齿轮，齿轮与转底炉炉盘销齿耦合。电机运行，减速机带动齿轮旋转，齿轮耦合转底炉炉盘转动。旋转编码器与电机尾部伸出的同心轴相联，在电机运行时，编码器内部的码盘跟随电机旋转，控制系统接收编码器输出的脉冲信号。根据电机转速的不同，在单位时间内收到脉冲总量是不一样的，这样就测出了电机的运行速度。电机的运行速度和转底炉炉盘的旋转速度又是一个固定的比例关系(由减速机的减速比、齿轮的传动比确定)。这样就可以得到转底炉实际的旋转速度。

液压马达驱动转底炉的测速方案：由于液压马达无法直接安装旋转编码器，因此需要独立设计一套测量齿轮用来安装编码器。如图1所示，测量齿轮7与转底炉的旋转框架1的销齿3耦合，编码器8安装在测量齿轮7的同心轴上。测量齿轮7跟随炉盘转动，编码器8内的码盘跟随齿轮同心轴转动，控制系统接收编码器8输出的脉冲信号。炉盘的转速变化，在单位时间内收到的脉冲总量是不一样的，这样就得到了测量齿轮7的旋转速度，通过测量齿轮7与炉盘之间的传动比，可以得到转底炉的旋转框架1的旋转速度。

转底炉旋转炉盘采用电机驱动或液压马达驱动，主要由设备与工艺专业根据转底炉的内径、生产要求所确定，上述两种驱动方式的测速方案，存在以下缺点。

电机驱动编码器测速的缺点：编码器是精密的光电传感器，设备安装精度要求高，编码器安装中心与电机轴的同心度要求高，要避免编码器的轴向和径向受力。一般转底炉炉盘驱动会设置多台驱动电机，根据设备工艺要求，当某一台电机故障退出运行后，剩下的电机能够继续驱动炉盘转动，不影响正常的生产。如果安装旋转编码器的电机故障，退出运行后，则控制系统将无法获得炉盘的旋转速度。如果每台电机都安装测速编码器，会增加投资成本及控制程序的复杂程度。

液压马达驱动编码器测速的缺点：对于液压马达驱动，用编码器测速时，需要设计一套测速齿轮，编码器的安装精度要求高，编码器安装中心与齿轮轴的同心度要求高，要避免编码器的轴向和径向受力。测速齿轮装置与转底炉炉盘销齿耦合，测速装置有设备载荷的要求，因此需要独立的安装基础，测速齿轮装置是一套旋转的机械设备，因此需要设计干油润滑，整套测速装置的投资大，维护困难。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种简单、运行稳定、测量精度高的用于转底炉的测速系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于转底炉的测速系统，包括非接触式检测装置、控制系统和转底炉，其中，

所述转底炉包括设置在所述转底炉炉体上的旋转框架；

所述非接触式检测装置用于检测所述旋转框架的旋转参数，所述非接触式检测装置与所述控制系统通信地连接；

所述旋转框架上设置有参照系，所述参照系与所述旋转框架的旋转中心之间的距离是连续变化的。

进一步地，所述非接触式检测装置为激光测距传感器。

进一步地，所述激光测距传感器输出的信号为波形图。

进一步地，所述参照系为销齿，所述销齿等距离地设置在所述旋转框架的圆周上。

进一步地，所述参照系为等距离地设置在所述旋转框架的边沿的锯齿形形状的结构。

进一步地，所述参照系为等距离地设置在所述旋转框架的边沿的波浪形形状的结构。

进一步地，所述旋转参数为所述非接触式检测装置到所述旋转框架外沿之间的距离。

进一步地，还包括用于支撑所述激光测距传感器的安装支架。

进一步地，相邻的所述销齿与所述旋转框架的旋转中心之间连线形成的角度范围为0.3°-0.48°。

进一步地，所述转底炉设置在炉底机械基础上。

与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果为：本实用新型的用于转底炉的测速系统安装方便，与转底炉炉盘等设备不直接接触，激光测距传感器输出信号不受外部机械运转的影响，只需要选配标准的安装支架，不用制作设备安装基础，检测设备维护方便，成本低、控制系统计算方法简单，测量实时性和测量精度高。

附图说明

图1是现有技术中的液压马达测速装置的结构示意图；

图2是本实用新型的用于转底炉的测速系统的结构示意图；

图3是激光测距传感器检测转底炉的销齿的示意图；

图4是激光测距传感器输出信号波形图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例及附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图2所示，本实用新型提供了一种用于转底炉的测速系统，包括非接触式检测装置、控制系统和转底炉，转底炉设置在炉底机械基础9上。其中，转底炉包括设置在转底炉炉体上的旋转框架1，非接触式检测装置为激光测距传感器2，用于检测旋转框架1的旋转参数，并将检测结果输出给控制系统，控制系统根据检测结果计算出转底炉的转速，非接触式检测装置与控制系统通信地连接，旋转框架1上设置有供非接触式检测装置检测的参照系，参照系与旋转框架1的旋转中心之间的距离是连续变化的。

在一优选实施例中，如图3所示，参照系为销齿3，销齿3等距离地设置在旋转框架1的圆周上。该参照系还可以是等距离地设置在旋转框架1的边沿的锯齿形形状或波浪形形状的结构。

非接触式检测装置可以检测销齿3的旋转参数，并将检测结果传递给控制系统，控制系统根据检测结果形成旋转参数-时间的波形输出信号。在一优选实施例中，旋转参数为非接触式检测装置到旋转框架1外沿之间的距离。控制系统根据旋转参数-时间的波形输出信号计算出转底炉的转速。在一优选实施例中，本实用新型的测速系统包括用于支撑激光测距传感器2的安装支架4。在一优选实施例中，根据转底炉实际大小，相邻的销齿3与旋转框架1的旋转中心之间连线形成的角度范围为0.3°-0.48°，根据销齿3布置的角度可以获得销齿3的数量。

以下将具体说明使用上述测速系统计算转底炉的转速的方法，包括以下步骤：

(1)启动转底炉；

(2)非接触式检测装置检测其与转底炉的旋转框架1上的参照系之间的距离，控制系统将某一时刻记录为0秒，可以根据工艺要求灵活选定该某一时刻；

(3)非接触式检测装置检测经过t秒转过的参照系与非接触式检测装置之间的距离，并且将检测结果传递给控制系统，控制系统形成旋转参数-时间的波形输出信号；

(4)控制系统根据旋转参数-时间的波形输出信号计算出转底炉的转速。

具体来讲，步骤(2)中，激光测距传感器2垂直照射转底炉的旋转框架1上的某一销齿3，同时控制系统将该时刻记录为0秒；步骤(3)中，激光测距传感器2检测t秒转过的销齿3与激光测距传感器2之间的距离，并将检测结果传递给控制系统，控制系统形成旋转参数-时间的波形输出信号；步骤(4)中，控制系统计算出t秒转过的销齿3的数量n，转底炉的转速的计算公式为：转底炉的转速＝m/n*t/60(min/r)，其中，m为销齿的总数量，m为大于等于n的整数，t的单位为秒。

在使用过程中，激光测距传感器2发射出激光，照射到物体表面，反射回激光测距传感器2。激光测距传感器2通过测量激光往返的时间，可得到激光测距传感器2与被测物之间的距离。转底炉在旋转过程中，激光测距传感器2的检测输出是一个变化的数值，其输出的信号波形如图4所不。

从图4的波形图可以看出，点a为激光测距传感器2垂直照射销齿3时激光测距传感器2的输出信号。点b、c、d、e、f等也分别是激光测距传感器2垂直照射到销齿3时，激光测距传感器2的输出信号。控制系统采集激光测距传感器2的输出信号，根据该输出信号，计算出转底炉炉盘的旋转速度。以下以某一转底炉为例具体说明计算转底炉炉盘的旋转速度的方法。

例如，某一转底炉沿旋转框架的圆周方向布置了1200根销齿。启动转底炉，激光测距传感器2垂直照射某一销齿3，并将起始计算时间记录为0秒，经过一段时间t，例如5s，控制系统检测到旋转框架转过了6个销齿，根据以上数据，就可以算出转底炉的转速。

转底炉的转速＝1200/6*5/60(min/r)

控制系统对激光测距传感器3的输入信号实时采集，通过缩短采样周期，积分运算等方法，提高转速计算的精度和实时性，为转底炉转速控制提供可靠的测量依据。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。