捣固锤参数嵌入式测量装置研究

摘要

煤墙捣固是当前主流的侧装焦炉炼焦过程中的一个重要生产环节，其主要工作设备捣固锤的运行状态检测由于缺乏切实可行的检测方法而一直使用人工检测。随着焦化行业的不断发展，传统人工检测已渐渐满足不了现代高效生产的要求。因而，迫切需要一种方法，能够自动、准确的检测捣固锤运行状态参数。
　　本文在详细了解国内外捣固锤运行状态检测技术的基础上，结合捣固锤运动特点和新型传感器技术的发展，提出了一种新的检测方案。方案以加速度传感器为检测元件，通过将其安装在捣固锤上随其运动而获取实时加速度值，再经过对所获加速度值的相关运算得到所需要的捣固锤运行状态参数，最后通过无线通信将数据发出。按照此方案，本文设计并研制了相应的嵌入式硬件平台。在软件设计方面，针对现场采集得到的捣固锤运动实时加速度信号的特点，提出了先通过基于FFT的信号周期自适应求取方法提取信号周期，然后再分周期对信号进行积分运算，获得所需参数。最后，通过多次现场试验，证明基于本方案设计的硬件系统能够在现场稳定运行，并且测试结果验证了本方案的可行性。
　　同时，针对捣固现场无法为测量装置供电的难题，本文根据捣固锤的运动特点，创造性的提出了自发电的供电方案，并设计制作了发电装置与微能量收集管理系统，从而使得本设计满足了工业实用的要求。最终实现了捣固过程的实时检测与控制。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 顶装焦炉与侧装焦炉

1．3 侧装焦炉中的捣固问题

1．4 煤墙捣固过程中的检测问题

1．5 研究现状及本文研究目的

1．6 本文的主要研究工作

1．7 论文的总体结构

2 嵌入式捣固锤运行参数检测系统的方案设计

2．1 捣固锤运动检测新方法

2．2 硬件装置方案设计

2．2．1 检测装置设计方案

2．2．2 接收主站设计方案

2．3 系统供电方案

2．4 多锤检测中通信方案设计

2．5 数据处理基本方案

2．5．1 捣固锤行程计算

2．5．2 煤墙硬度的估计

2．6 小结

3 嵌入式捣固锤运动参数检测系统的硬件实现

3．1 检测装置硬件实现

3．1．1 加速度检测模块

3．1．2 无线通讯模块

3．1．3 单片机系统

3．2 检测装置自发电供电设计

3．2．1 自发电装置

3．2．2 微能量收集管理系统

3．3 接收主站硬件实现

3．3．1 主站微处理器系统

3．3．2 多路无线通道设计

3．3．3 串口通信模块

3．3．4 主站电源系统

3．4 硬件实物

3．5 小结

4 捣固锤运行参数数据处理

4．1 数据的测取及分析

4．2 数据的处理方法

4．2．1 直接积分运算存在的问题及解决方案

4．2．2 捣固锤运行周期的计算方法

4．3 计算结果分析

4．4 小结

5 嵌入式捣固锤运行参数检测系统的软件设计

5．1 检测装置软件设计

5．1．1 编译环境简介

5．1．2 程序流程介绍

5．2 主站程序设计

5．2．1 开发环境简介

5．2．2 程序流程介绍

5．3 小结

6 现场应用及总结展望

6．1 现场运行情况

6．2 结论

6．3 展望

致谢

参考文献