Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса и задачи исследований ... 20
1.1.Основные процессы и параметры вращающихся печей обжига 20
1.2.Процесс образования защитной обмазки 40
1.3 .Методы исследования тепловых процессов в печах 46
1.3.1. Классификация численных методов решения нестационарной задачи теплопроводности 50
1.3.2. Прямые (вариационные) методы решения задач теплопереноса 51
1.3.3. Конечно-разностные методы 53
1.3.4. Консервативные разностные схемы 56
1.3.5. Экономичные разностные схемы 59
1.4.Контролируемые процессы и параметры. Классификация дефектов 61
1.5.ИК термография и системы контроля температуры 66
1.5.1.История ИК термографии 67
1.5.2.Бесконтактные системы контроля температуры 80
1.6.Выводы 88
ГЛАВА 2. Математическое моделирование физических процессов в трубных печах, ориентированное на решение задач теплового неразрушающего контроля 92
2.1.Постановка задачи моделирования тепловых процессов во внутреннем пространстве печи и в стенке корпуса 92
2.1.1. Тепловые процессы, происходящие во время сжигания топлива 98
2.1.2. Теплообмен между топочными газами, обжигаемым материалом и внутренней поверхностью печи 100
2.1.3. Теплообмен внутри клинкера 101
2.1.4. Теплообмен между клинкером и внутренней поверхностью печи 106
2.1.5. Теплопередача внутри корпуса печи 109
2.1.6. Теплообмен между корпусом печи и окружающей средой 109
2.1.7. Задачи моделирования 111
2.2.Метод решения задачи теплообмена в обжиговой печи в трехмерной постановке 112
2.2.1. Общие положения, используемые при моделировании 112
2.2.2. Теплопередача вдоль радиуса 116
2.2.3. Теплопередача вдоль осевой координаты 119
2.2.4. Теплопередача по азимуту 120
2.2.5. Решение полученных систем уравнений методом прогонки 121
2.3.Основные результаты математического моделирования 123
2.3.1. Описание исходных данных 124
2.3.2. Влияние параметров дискретизации на результаты моделирования 138
2.3.3. Адекватность математической модели 142
2.3.4. Зависимость температуры внешней поверхности от размеров дефекта 145
2.3.5. Влияние конструктивно-технологических параметров печи, клинкера и топочных газов на тепловые процессы... 151
2.3.6. Зависимость температуры корпуса от ТФХ теплозащитных слоев 158
2 3.7. Влияние степени черноты на температуру внешней поверхности 162
2.3.8. Влияние окружающей среды на температуру корпуса печи 163
2.4.Идентификация дефектов внутренней поверхности печи 168
2.4.1. Решение прямой задачи в/^-геометрии 169
2 4.2. Решение обратной задачи теплопереноса в Я-геометрии... 174
2.4.3. Сравнение полей температур для трехмерной и упрощенной моделей 175
2.4.4. Сравнение результатов решения обратной задачи и
прямого расчета по трехмерной модели 178
2.5. Выводы 181
ГЛАВА 3. Влияние различных факторов на тепловые процессы во вращающихся печах и выработка требований к аппаратуре контроля и программному обеспечению 183
3.1.Источники шумовых воздействий при тепловом контроле печей 183
3.2.Нестационарные тепловые процессы при изменении параметров печи 184
3.2.1. Процессы, возникающие после скола обмазки 184
3.2.2. Тепловые процессы при изменении температуры топочных газов 186
3.2.3. Влияние изменений других внутренних параметров печи на температуру внешней поверхности 188
3.3.Изменение степени черноты как источник шумового воздействия на аппаратуру теплового контроля 189
3.3.1. Определение степени черноты и индикатрисы излучения корпуса печи 1
3.3.2. Тепловые процессы после изменения степени черноты... 194
3.3.3. Процессы, возникающие при образовании и сколе грязевой корки 201
ЗАИзменение параметров внешней среды как шумовой фактор... 212
3.4.1. Влияние температуры окружающей среды 212
3.4.2. Воздействие солнечного излучения 213
3.4.3. Шумы, обусловленные изменением скорости ветра 215
3.4.4. Шумы, связанные с флуктуациями интенсивности выпадения осадков 216
3.5.Совместное воздействие шумов от различных источников 217
3.6 Активный тепловой НРК корпуса печи 219
3.6.1. Активный тепловой контроль при воздействии на внешнюю поверхность водяным орошением 220
3.6.2. Активный тепловой контроль при обдуве воздухом 225
3.7.Уточнение границ дефектов с помощью градиентных методов... 230 3.8.Применение модели тепловых процессов для оценки эффективности управляющих воздействий на технологические параметры печи 233
3.8.1. Влияние формы распределения теплового излучения топочных газов 235
3.8.2. Оценка воздействий путем принудительного охлаждения внешней поверхности 240
3.8.3. Влияние охлаждающих воздействий на стационарное распределение температуры наружной стенки печи и температуру футеровки 244
3.9.Идентификация дефектов внутренней поверхности во время нестационарных процессов, вызванных изменениями параметров печи и внешней среды 249
З.Ю.Некоторые результаты сравнения расчетных данных с лабораторными и натурными экспериментами 253
3.11.Концепция применения математического моделирования для контроля и управления технологическими процессами в обжиговых печах 259
3.11.1. Применение математического моделирования для контроля текущих технологических параметров печи... 260
3.11.2. Применение математического моделирования для целей дефектоскопии внутренней поверхности 261
3.11.3. Применение математического моделирования для автоматизированного управления технологическими процессами в печах 262
3.11.4. Требования к аппаратуре и программному обеспечению системы контроля 262
3.12.Выводы 265
ГЛАВА 4. Информационные модели изображений при тепловом контроле вращающихся печей 267
4.1.Графическая информационная модель 267
4.2.Аналитическое описание шумов теплового поля поверхности обжиговой печи 274
4.3 . Экспериментальная оценка статистических параметров тепловых помех на поверхности обжиговой печи 278
4.4.Выводы 281
ГЛАВА 5. Практические результаты исследований 283
5.1.Принципы проектирования и описание систем контроля вращающихся печей 283
5.1.1. ИК сканер как оптико-электронная система 283
5.1.2. Описание и характеристика разработанных систем 288
5.1.3. Краткое описание отдельных блоков разработанных ИК систем 305
5.2.Программное обеспечение, разработанное для контроля вращающихся печей 315
5.2.1. Задачи, возлагаемые на программное обеспечение 315
5.2.2. История разработки программного обеспечения 317
5.2.3. Программа моделирования тепловых процессов в печи "Обжиг R-p-Г 329
5.3.Выводы 333
Заключение 335
Литература
