本發明專利技術涉及一種高爐爐腔溫度的在線檢測裝置及檢測方法，屬于儀器、儀表檢測領域。特點是：在爐身處設置金屬測桿，金屬測桿冷端與爐殼固定，熱端位于爐腔表面，金屬測桿冷端端部設有測距傳感器，在金屬測桿的軸線方向上的凹槽內設置兩個測溫傳感器，測溫傳感器上的導線與爐身外的測溫信號連接。本發明專利技術在金屬測桿上能夠測出爐襯的厚度和爐腔表面的溫度，實現了對爐襯厚度和爐腔溫度的連續、在線的測量，避免了熱電偶法因測溫點被燒蝕而影響對爐腔溫度的測量。還可以和歷史數據進行比較、實現網上的數據共享。其檢測過程簡便易行、準確度高，為高爐的冶煉過程提供了新的、直觀的技術支持和監測手段。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種高爐爐腔溫度的在線檢測裝置及檢測方法，屬于儀器、儀表檢測領域。二
技術介紹
目前，高爐在該部位的測溫方法一般是采用熱電偶，來推導和判斷爐內的溫度場變化。 由于是采用了熱電偶，決定了測溫方法存在造價高、間接、不連續，而且在測溫點隨著爐襯 的浸蝕被燒蝕后，將無法得到測溫數據的缺陷。三
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種造價低廉，對爐襯厚度及爐腔表面溫度能夠進行連續、在線檢測的。技術方案本專利技術爐墻結構包括在爐身處至少一根金屬測桿，金屬測桿的冷端置于爐身外通過法蘭盤與爐殼固定，金屬測桿的熱端位于爐腔表面，在金屬測桿冷端端部設有測距傳感器并通過導線與測距信號連接，在金屬測桿的軸線方向上設有凹槽，凹槽內至少設置兩個的測溫傳感器，測溫傳感器上的導線與爐身外的測溫信號連接。在金屬測桿的軸線方向上的凹槽內設有備用測溫傳感器，測溫傳感器上的導線與爐身外 的備用測溫信號連接。測距傳感器外裝有保護盒，測距信號，測溫信號及備用信號均通過它于下位機實現聯接。 爐襯與金屬測桿的縫隙處充滿填料。將埋入爐身中的金屬測桿作為傳播介質，把金屬測桿中的熱傳導看作是無內熱源的、穩 態的一維導熱過程，設定冷卻壁與爐襯界面處為坐標零點，利用超聲波測距，通過安裝在金 屬測桿(ll)冷端的測距傳感器，得到金屬測桿的長度信號，由下位機將長度信號經過處理送達 上位機，計算出爐襯處金屬測桿的長度x;由于爐襯處的金屬測桿上的測溫傳感器與坐標零 點之間的距離為已知x" x4，試將測溫傳感器處的溫度信號通過下位機傳至上位機，得測溫 傳感器兩點處的溫度T,和T4，通過下式即可計算出測桿熱端即爐腔表面的溫度T:其中A。為金屬測桿在0'C時的導熱系數，d為金屬測桿的溫度系數，c和c,是待定系 數，它們的數值由x,、 X4處金屬測桿上的溫度T,和T,來決定，金屬測桿中預設置的測溫傳 感器以及它們的信號線為備用，以便測溫傳感器隨著爐襯的侵蝕被燒損的情況下，提供新 的測溫點。本專利技術在一根金屬測桿上能夠測出爐襯的厚度x和其在爐腔表面的溫度T，實現了對爐 襯厚度x和爐腔溫度T的連續、在線的測量，避免了熱電偶法因測溫點被燒蝕而影響對爐腔 溫度的測量。由于在測距傳感器上裝有保護盒，有效地保護了測距傳感器不受外界環境的影 響。爐襯與金屬測桿的縫隙處充滿填料，預防爐膛內煤氣的外泄。若檢測點的個數和布局合 理，該技術可描繪高爐爐襯厚度x和爐腔溫度T的面分布圖。還可以和歷史數據進行比較、 實現網上的數據共享。其檢測過程簡便易行、準確度高，為高爐的冶煉過程提供了新的、直觀的技術支持和監 測手段。四附圖說明圖1為高爐爐腔溫度在線檢測裝置的剖視圖。五具體實施例方式實施例1安裝工藝本專利技術的爐身部分包括法蘭8、爐殼9、冷卻壁IO、爐襯16，爐身內設有 至少一根金屬測桿ll,金屬測桿11的冷端置于爐墻外通過法蘭盤8與爐身9固定，金屬測 桿11的冷端端部設有測距傳感器6，并通過導線與測距信號1連接，金屬測桿11的熱端位 于爐腔表面17，且與爐腔表面17同步侵蝕；位于爐襯16處的金屬測桿11的軸線方向上設 有凹槽，凹槽內至少設有兩個測溫點，測溫點處裝有測溫傳感器12、 15，它們距以冷卻壁與 爐襯介面為坐標零點0處的距離為已知Xl、 x4，測溫傳感器12和測溫傳感器15上的導線沿 凹槽引出爐墻與測溫信號2、 3連接，位于坐標零點為X2、 x.,處的測溫傳感器13、 14，以及它 們的信號線4、 5為備用，以便測溫傳感器15隨著爐襯的侵蝕被燒損時，提供新的測溫點； 測距傳感器外裝有保護盒7，測距信號l，測溫信號2、 3及備用信號4、 5均通過它于下位機 實現聯接，爐襯16與金屬測桿11的縫隙處充滿填料。借助于已成熟的超聲波測距技術和非 平衡電橋測溫技術，根據傳熱學原理，將金屬測桿ll中的熱傳導視為一維導熱問題，由理論 計算得出爐腔溫度的測量值T 。測量原理把'埋入爐墻中的金屬測桿11作為傳播介質，由于金屬測桿11的導熱系數遠 大于爐墻襯磚的導熱系數，兩者的差距大于兩個數量級，因此，當高爐處于正常的生產運行中時，將埋入爐身中的金屬測桿11的熱傳導視為是穩態的、無內熱源的一維導熱問題。設定 冷卻壁10與爐襯16的界面為坐標零點0，利用超聲波測距，由下位機通過安裝在金屬測桿 11的冷端的測距傳感器6，得到金屬測桿的長度信號1，將長度信號經過處理送達上位機， 計算出金屬測桿的長度x;位于爐襯16處的金屬測桿11上的測溫傳感器12、 15與坐標零點 的距離Xl、 ^為己知，將測溫傳感器處的測溫信號通過下位機傳至上位機，得到測溫點x,、 X4處的溫度T^ T4，通過下列表達式計算出測桿11熱端17即爐腔表面的溫度T:<formula>complex formula see original document page 5</formula>其中/L、 / 、 c、 qv、分別表示微元體的導熱系數、密度、比熱容、單位時間內單位體積中熱源的生成熱；因為 =()——穩態； &=0——無內熱源所以一維情況下的穩態導熱的微分方程由下式給出<formula>complex formula see original document page 5</formula>-(2)顯然，；i! = cw^ = c 分離變量有 <formula>complex formula see original document page 5</formula>3)金屬測桿11的導熱系數與溫度的關系經過Matlab的線性擬合后，充分滿足了下述關系:艮P，<formula>complex formula see original document page 5</formula>其中入。——金屬測桿在0'C時的導熱系數；a——金屬測桿的溫度系數 對(3)式兩邊積分<formula>complex formula see original document page 5</formula>則有<formula>complex formula see original document page 6</formula> -(4)其中，C和d是待定系數，將坐標零點設定在冷卻壁10與爐襯16的分界面處，兩個測 溫傳感器的位置距坐標零點的距離為Xl、 x4，并測得該點相應的溫度T!、 T4，代入上式可確定C和C,的值，然后由超聲波測距得出的金屬測桿ll在爐襯處的長度x，即可計算出爐腔表 面17的溫度值T。在線檢測通過控制室的下位機(數據采集器)，采集測距傳感器6得到的爐襯厚度x信 號和測溫傳感器12、 15得到的溫度信號T,、 T4，將厚度和溫度的數據傳輸給上位機，經過上 位機的計算，得到金屬測桿11熱端既爐腔表面17的溫度T。下位機設置了測溫、測距參數的調節功能，可將所有的數據上傳至上位機，實現多測點 的爐腔溫度的在線檢測，并描繪爐襯厚度和爐腔溫度的面分布圖。同時它還具備數據的存儲 與打印、與歷史數據的比較以實現網上的數據共享。誤差分析由(4)式可知溫度場的分布函數為<form本文檔來自技高網...
【技術保護點】
高爐爐腔溫度在線檢測裝置，其爐身結構包括：法蘭（８）、爐殼（９）、冷卻壁（１０）、爐襯（１６），其特征在于：在爐身處至少設置一根金屬測桿（１１），金屬測桿（１１）的冷端置于爐身外通過法蘭盤（８）與爐殼（９）固定，金屬測桿（１１）的熱端位于爐腔表面（１７），在金屬測桿（１１）冷端端部設有測距傳感器（６）并通過導線與測距信號（１）連接，在金屬測桿（１１）的軸線方向上設有凹槽，凹槽內至少設置兩個的測溫傳感器（１２、１５），測溫傳感器（１２、１５）上的導線與爐身外的測溫信號（２、３）連接。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：董大明，黨恒耀，許偉，
申請(專利權)人：內蒙古科技大學，
類型：發明
國別省市：15[中國|內蒙]
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