專利名稱：焦爐燃燒室溫度測量系統(tǒng)及其測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焦爐燃燒室溫度的測量裝置與方法，具體的是一種能夠自動準確測量焦爐燃燒室立火道內(nèi)的溫度，并將溫度測量值發(fā)送給控制站進行數(shù)據(jù)處理的焦爐燃燒室溫度測量系統(tǒng)及其測量方法。
背景技術(shù)：
焦爐燃燒室內(nèi)的溫度高低決定了炭化室內(nèi)煤餅的溫度，所以燃燒室內(nèi)的溫度將直接影響焦炭的質(zhì)量及產(chǎn)量。為了控制燃燒室內(nèi)的溫度，必須準確測量燃燒室內(nèi)的溫度，而一座機焦爐有幾十個燃燒室，每個燃燒室又由二三十個的立火道組成，每個立火道上方開一個看火孔，通過看火孔測立火道內(nèi)的溫度，通過對立火道內(nèi)的溫度統(tǒng)計獲得燃燒室內(nèi)的溫度。如果要全面掌握焦爐的溫度，就需對上千個立火道進行測溫。由于燃燒室內(nèi)的溫度高達1300℃以上，測溫點數(shù)多達上千個，依靠預埋熱電偶測溫不僅成本高，而且壽命短、不可靠，從而成為自動測溫的難點。目前燃燒室內(nèi)的溫度測量是靠人工定時或不定時地在焦爐頂上采用測溫探頭對每個燃燒室中的立火道內(nèi)的溫度進行測量，人為因素造成的漏測、漏記、測溫不準的現(xiàn)象時有發(fā)生，而且爐頂工作環(huán)境惡劣，勞動強度大，測量速度慢，不利于實時調(diào)火和生產(chǎn)管理。
公開號為CN1563276A的專利，在焦爐爐頂?shù)难b煤車軌道內(nèi)側(cè)或外側(cè)設(shè)置環(huán)形測溫軌道，讓裝載有測溫探頭的自動測溫裝置在測溫軌道上行走，測溫裝置上的測溫探頭通過位于測溫軌道內(nèi)的標準立火道測溫孔對爐內(nèi)的溫度進行實測，自動測溫裝置將采集到的溫度數(shù)據(jù)通過設(shè)置在測溫軌道上方的電刷式通訊頭，將測得的溫度數(shù)據(jù)通過有線通訊線路傳給地面上的上位機，上位機通過對采樣曲線數(shù)據(jù)進行分析運算得出每個標準立火道的溫度并進行焦爐加熱系統(tǒng)的控制。該專利結(jié)構(gòu)簡單，但也有一些不足(1)需要在爐頂鋪設(shè)專用軌道；(2)需要改造看火孔的蓋子；(3)測溫時只能測量標準立火道的溫度；(4)當標準立火道在除塵或裝煤車軌道旁時無法實現(xiàn)環(huán)形測溫軌道的安裝；(5)測溫探頭距看火孔太近，在揭蓋時煤氣的爆燃和煙塵易使測溫探頭失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種自動、準確的焦爐燃燒室溫度測量系統(tǒng)及其測量方法。本發(fā)明要解決的問題是利用現(xiàn)有焦爐頂上的軌道，實現(xiàn)移動測溫裝置的縱向移動和定位；利用測量軌道，實現(xiàn)測量小車的橫向移動及定位；測量小車定位于待測點時，實現(xiàn)提蓋機構(gòu)對看火孔蓋的提蓋和移蓋，測溫后將看火孔蓋移回并合蓋；實現(xiàn)測量小車定位后的穩(wěn)定測溫；利用移動測溫裝置實現(xiàn)自動測溫的方法。
本發(fā)明基于上述問題和目的，采用的具體技術(shù)方案有無線數(shù)傳電臺控制站、操作站和移動測溫裝置；移動測溫裝置包括走行機構(gòu)、測量軌道、測量小車、測量控制箱、提蓋機構(gòu)、看火孔蓋探測器、滑線槽及其電器部分，其特征是在爐頂軌道上設(shè)置有“∏”型結(jié)構(gòu)的移動測溫裝置，在移動測溫裝置的下端設(shè)有對應的兩個走行機構(gòu)，上部設(shè)有平行于爐頂平面且垂直于爐頂軌道的測量軌道；在測量軌道的上方設(shè)有測量小車，下方設(shè)有測量控制箱及提蓋機構(gòu)。
本發(fā)明上述的焦爐燃燒室溫度測量系統(tǒng)中，其測量軌道的一端連接有折疊軌道；其測量軌道加折疊軌道的長度覆蓋整個燃燒室上的所有立火道；其提蓋機構(gòu)是減速機聯(lián)接曲柄連桿機構(gòu)及爐蓋提升桿，在爐蓋提升桿的下端連接有緩沖滑套和提蓋電磁鐵；看火孔蓋探測器30是由感應式接近開關(guān)均布在圓周上，圓周半徑加感應式接近開關(guān)的感應直徑等于看火孔蓋的半徑。
本發(fā)明用于焦爐燃燒室溫度測量系統(tǒng)的測量方法，該方法的操作步驟如下第一，通過控制站或操作站啟動移動測溫裝置，由走行從動輪上的旋轉(zhuǎn)編碼器及看火孔蓋探測器確定燃燒室的位置；第二，由測量小車尋找需要測溫的立火道，當測量小車檢測到立火道在測量軌道或折疊軌道上設(shè)定的編碼時，測量小車停止；第三，測量穩(wěn)定電磁鐵將測量小車固定在測量軌道或折疊軌道上，提蓋電磁鐵開始提蓋，測量穩(wěn)定電磁鐵釋放，移離看火孔蓋，測溫探頭對準立火道，測量穩(wěn)定電磁鐵再次將測量小車固定在測量軌道或折疊軌道上，測量溫度；第四，測溫結(jié)束，測量穩(wěn)定電磁鐵釋放，提蓋電磁鐵將看火孔蓋移回合蓋，同時把測得的數(shù)據(jù)通過無線數(shù)傳電臺傳送到控制站及操作站，供數(shù)據(jù)記錄分析和控制。
本發(fā)明的焦爐燃燒室溫度測量系統(tǒng)及其測量方法具有的優(yōu)點與積極效果在于(1)能夠按時自動準確地測量所有燃燒室的每個立火道(包括煤氣上升管之間的立火道)內(nèi)的溫度，能夠定時定點自動測量立火道內(nèi)的溫度；(2)通過無線通訊方式將爐號、燃燒室號、立火道編號及其溫度傳給總控制站，進行生產(chǎn)數(shù)據(jù)的記錄分析，便于焦爐爐溫自動化管理；(3)能夠定點連續(xù)測溫，實現(xiàn)實時調(diào)火；(4)通過無線通訊方式將爐號、燃燒室號、立火道編號及其溫度顯示在操作站上，方便實時調(diào)火；(5)完全克服了CN1563276A專利所具有的不足之處；(6)移動測溫裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，適用于所有現(xiàn)有設(shè)計的機焦焦爐的自動測溫。


圖1是本發(fā)明焦爐燃燒室溫度測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明移動測溫裝置在焦爐爐頂走行的三維結(jié)構(gòu)示意3是本發(fā)明移動測溫裝置整體結(jié)構(gòu)的主視結(jié)構(gòu)示意4是本發(fā)明移動測溫裝置整體結(jié)構(gòu)的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意5是本發(fā)明移動測溫裝置的測量小車結(jié)構(gòu)示意6是本發(fā)明移動測溫裝置的測量控制箱和提蓋機構(gòu)的結(jié)構(gòu)以及提蓋的示意7是本發(fā)明移動測溫裝置的測量控制箱和提蓋機構(gòu)的結(jié)構(gòu)以及移蓋、測溫的示意8是本發(fā)明移動測溫裝置的折疊軌道工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意9是本發(fā)明移動測溫裝置的折疊軌道折疊狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意中1.移動測溫裝置 2.爐頂軌道 3.爐頂端臺 4.供電軌道 5.看火孔 6.煤氣上升管 7.燃燒室 8.走行機構(gòu) 9.集電器 10.工字鋼梁 11.測量小車 12.測量控制箱 13.提蓋機構(gòu) 14.主控制器 15.支承槽鋼 16.測量軌道 17.折疊軌道18.滑線槽 19.折疊軌道減速器 20.走行主動輪 21.走行減速器 22.剎車電機 23.支承鋼板 24.測量小車減速器 25.測量穩(wěn)定電磁鐵 26.緩沖滑套 27.提蓋電磁鐵28.旋轉(zhuǎn)編碼器 29.走行從動輪 30.看火孔蓋探測器 31.端蓋 32.測量小車主動輪33.軸 34.軸承 35.測溫探頭 36.測量小車編碼器 37.測量電源 38.測量控制器39.提蓋減速器 40.爐蓋提升桿 41.滾輪 42.看火孔蓋 43.立火道 44.圓頭擋板45.回轉(zhuǎn)桿具體實施方式
下面結(jié)合附圖用實施例來進一步詳細說明本發(fā)明。實施例1是本發(fā)明的焦爐燃燒室溫度測量系統(tǒng)的實施例，實施例2是用于本發(fā)明的焦爐燃燒室溫度測量系統(tǒng)的測量方法的實施例。
實施例1如圖1所示，本發(fā)明的焦爐燃燒室溫度測量系統(tǒng)由控制站、操作站、移動測溫裝置組成，三部分之間通過無線數(shù)傳電臺進行數(shù)據(jù)交換傳遞信息。
圖2和圖3顯示，本發(fā)明利用現(xiàn)有焦爐爐頂上的除塵車或裝煤車的爐頂軌道2及供電軌道4，通過集電器9與供電軌道4接觸取電獲取動力，實現(xiàn)移動測溫裝置1在爐頂軌道2上的自動行走。
圖3和圖4從兩個觀察方向顯示了移動測溫裝置1的整體結(jié)構(gòu)。工字鋼梁10與支承鋼板23焊接，形成移動測溫裝置1的“∏”型結(jié)構(gòu)的支承骨架；與工字鋼梁10平行連接有測量軌道16，支承鋼板下方設(shè)有走行機構(gòu)8。走行機構(gòu)8包括有剎車電機22、走行減速器21、走行主動輪20和走行從動輪29。走行從動輪29上同軸連接旋轉(zhuǎn)編碼器28，以測量移動測溫裝置1的行走距離和速度。在靠近走行減速器21一側(cè)連接有看火孔蓋探測器30，以探測看火孔5的位置并發(fā)出訊號，實現(xiàn)移動測溫裝置1在準確測量位置的自動停車。在測量軌道16的一側(cè)鉸接折疊軌道17，測量軌道16和折疊軌道17的長度和覆蓋了一個燃燒室上的所有立火道43(每一立火道上方開一看火孔5)。折疊軌道17的設(shè)置是為了實現(xiàn)對兩相鄰煤氣上升管6之間的立火道43的溫度測量。測量小車11在測量軌道16或折疊軌道17上行走。
圖4還顯示了支承槽鋼15的兩個作用支承測量軌道16和下方吊掛滑線槽18。
圖5主要表示了測量小車11主動輪部分的具體組成測量小車減速器24、端蓋31、測量小車主動輪32、軸33和軸承34。這一軸承34內(nèi)置結(jié)構(gòu)大大減小了測量小車11的寬度，滿足了在兩相鄰煤氣上升管6之間進行測量時空間狹小的限制要求。端蓋31套在測量小車減速器24的輸出軸上，用螺栓將端蓋31與測量小車主動輪32聯(lián)接在一起，實現(xiàn)了測量小車減速器24帶動測量小車主動輪32在測量軌道16或折疊軌道17上滾動的運動傳遞。
圖5還顯示了測量軌道16采用槽鋼，槽鋼背面為測量穩(wěn)定電磁鐵25提供了定位平面，這樣就可通過測量穩(wěn)定電磁鐵25與測量軌道16的強力吸引使測量小車11在測溫時被牢固定位，以防風力產(chǎn)生搖擺而影響測量的準確性。
圖6和圖7表示了測量控制箱12和提蓋機構(gòu)13的結(jié)構(gòu)及測溫過程的提蓋、移蓋和測溫的動作情況。與測量小車11從動輪同軸連接有測量小車編碼器36，以測定測量小車11移動的距離和速度。測量小車11下方是測量控制箱12和提蓋機構(gòu)13。測量控制箱12內(nèi)裝有測溫探頭35、測量電源37、測量控制器38，以及提蓋減速器39等。提蓋減速器39、爐蓋提升桿40，滾輪41、緩沖滑套26及提蓋電磁鐵27等組成提蓋機構(gòu)13。該機構(gòu)將提蓋減速器39輸出軸的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)闋t蓋提升桿40的上下往復運動，從而帶動提蓋電磁鐵27實現(xiàn)對看火孔蓋42的提蓋和合蓋。滾輪41限制爐蓋提升桿40，使之只能作上下運動并減小了其往復運動時的摩擦阻力；緩沖滑套26避免了提蓋電磁鐵27下行至最低位置時可能發(fā)生的剛性碰撞。
圖9、圖10表示了折疊軌道17的工作狀態(tài)和折疊狀態(tài)。折疊軌道17的旋轉(zhuǎn)由折疊軌道減速器19的輸出軸上剛性連接的回轉(zhuǎn)桿45來驅(qū)動。折疊軌道17端部設(shè)置圓頭擋板44，既起到了對測量小車11的限位作用，又可避免軌道17在回轉(zhuǎn)過程中被卡于煤氣上升管6的手拉環(huán)內(nèi)。正常測量時，折疊軌道17與測量軌道16處于同一水平面內(nèi)，實現(xiàn)對兩相鄰煤氣上升管6之間立火道43的溫度測量；移動測溫裝置1行走時，折疊軌道17向上旋轉(zhuǎn)至接近垂直位置，以避免煤氣上升管6對測溫裝置1行走的阻擋。
圖1所示的焦爐燃燒室溫度測量系統(tǒng)中的操作站(手持電臺和控制器)是為現(xiàn)場調(diào)火設(shè)計的，它能夠設(shè)定移動測溫裝置1的工作步驟，如設(shè)定燃燒室號(移動到哪個位置)；提蓋；測量，連續(xù)測量；合蓋；顯示燃燒室號，立火道號，溫度，移動站的當前狀態(tài)，為燃燒室溫度調(diào)節(jié)提供依據(jù)。
圖1所示焦爐燃燒室溫度測量系統(tǒng)中控制站是為焦爐測溫管理設(shè)計的，它能夠完成爐號，炭化室號，燃燒室號及其溫度記錄；當前移動測溫裝置1的工作狀態(tài)顯示；對移動測溫裝置1的指令發(fā)布；設(shè)定下一個自動測量或人工操作測量的燃燒室編號；設(shè)定工作的起始時間；設(shè)定主控臺是本站還是操作站；故障報警，裝煤車或除塵車靠近強迫中止工作報警，有人員障礙強迫中止工作報警；溫度報表的生成；炭化室燃燒情況分析報表；歷史數(shù)據(jù)回顧等。
本發(fā)明上述移動測溫裝置1中的滑線槽18中的集電小車與測量小車11之間有1～2米的多芯抗拉電纜，測量小車11靠抗拉電纜拖動集電小車移動，在折疊軌道17下不吊滑線槽也能保證測量時的通訊及能源供給?？椿鹂咨w探測器30是由感應式接近開關(guān)均布在圓周上，圓周半徑加感應式接近開關(guān)的感應直徑等于或小于看火孔蓋42的半徑。
本發(fā)明上述移動測溫裝置1中的通訊天線安裝在出焦側(cè)移動測溫裝置1的頂端，與移動測溫裝置1的主控制器14相連接；主控制器14與測量控制箱12內(nèi)的控制器38通過滑線槽18中的線路相連，保證控制系統(tǒng)能夠協(xié)調(diào)工作。
實施例2本發(fā)明用于焦爐燃燒室溫度測量系統(tǒng)的測量方法，在焦爐爐頂上利用現(xiàn)有爐頂軌道2及供電軌道4，在爐頂軌道2上放置移動測溫裝置1.該移動測溫裝置1有三個運動自由度，沿爐頂軌道2方向的行走；測量小車11沿測量軌道16或折疊軌道17的行走；提蓋電磁鐵27的上下運動。通過這三個方向的運動，可以將測量小車11定位在所有的看火孔5的上方，并且在不改變看火孔蓋42的現(xiàn)有狀態(tài)下能準確可靠地將看火孔蓋42提起、移開，測溫探頭35對準看火孔5內(nèi)的立火道43進行測溫，測量結(jié)果由1#無線數(shù)傳電臺發(fā)送出去，控制站通過2#無線數(shù)傳電臺接收到立火道編號、溫度、時間等數(shù)據(jù)形成報表，操作站接收到立火道編號、溫度后顯示給調(diào)火工，幫助調(diào)火工實時調(diào)火。測溫完畢后，將看火孔蓋42移回并放下(合蓋)，完成一個立火道的測溫。全部測量任務(wù)完成后，移動測溫裝置1自動返回爐頂端臺3待命。走行從動輪29上的旋轉(zhuǎn)編碼器28及看火孔蓋探測器30共同完成識別燃燒室7位置的任務(wù)。每個燃燒室7的位置都對應唯一的編碼器計數(shù)值，看火孔蓋探測器30是為了修正編碼器28的誤差而設(shè)置的。當旋轉(zhuǎn)編碼器28的計數(shù)值等于燃燒室7位置對應的編碼器數(shù)值時，則表明移動測溫裝置1已走到需測量的燃燒室7的上方位置而實施停車。測量小車11沿測量軌道16或折疊軌道17移動尋找需測溫的立火道。每個立火道的位置在測量軌道16或折疊軌道17上都有相應的編碼。檢測到需測溫的立火道編碼時，測量小車11即停車，測量穩(wěn)定電磁鐵25將測量小車11緊緊固定在測量軌道16或折疊軌道17上，定位完成，開始提蓋?？椿鹂咨w42被提起后，測量穩(wěn)定電磁鐵25釋放，小車11移動將看火孔蓋42移離看火孔5且將測溫探頭35正好對準立火道43內(nèi)壁(此移動距離由測量小車編碼器36測得)，此時測量穩(wěn)定電磁鐵25再次將測量小車11緊緊固定在測量軌道16或折疊軌道17上開始測溫。測溫結(jié)束后，測量穩(wěn)定電磁鐵25釋放，將看火孔蓋42移回并合蓋，移回的距離同樣由測量小車編碼器36測得。測量過程中移動測溫裝置1不斷地與控制站、操作站進行數(shù)據(jù)交換，所以在控制站、操作站上可以看到移動測溫裝置1的工作狀態(tài)，也能對其進行操作控制。
權(quán)利要求
1.焦爐燃燒室溫度測量系統(tǒng)，包括無線數(shù)傳電臺控制站、操作站和移動測溫裝置；移動測溫裝置包括走行機構(gòu)、測量軌道、測量小車、測量控制箱、提蓋機構(gòu)、看火孔蓋探測器、滑線槽及其電器部分，其特征是在爐頂軌道(2)上設(shè)置有“∏”型結(jié)構(gòu)的移動測溫裝置(1)，在移動測溫裝置(1)的下端設(shè)有對應的兩個走行機構(gòu)(8)，上部設(shè)有平行于爐頂平面且垂直于爐頂軌道(2)的測量軌道(16)；在測量軌道(16)的上方設(shè)有測量小車(11)，下方設(shè)有測量控制箱(12)及提蓋機構(gòu)(13)。
2.如權(quán)利要求1所述的焦爐燃燒室溫度測量系統(tǒng)，其特征在于測量軌道(16)的一端連接有折疊軌道(17)。
3.如權(quán)利要求1和2所述的焦爐燃燒室溫度測量系統(tǒng)，其特征在于測量軌道(16)加折疊軌道(17)的長度覆蓋整個燃燒室上的所有立火道(43)。
4.如權(quán)利要求1所述的焦爐燃燒室溫度測量系統(tǒng)，其特征在于提蓋機構(gòu)(13)是減速機聯(lián)接曲柄連桿機構(gòu)及爐蓋提升桿(40)，在爐蓋提升桿(40)的下端連接有緩沖滑套(26)和提蓋電磁鐵(27)。
5.如權(quán)利要求1所述的焦爐燃燒室溫度測量系統(tǒng)，其特征在于看火孔蓋探測器(30)是由感應式接近開關(guān)均布在圓周上，圓周半徑加感應式接近開關(guān)的感應直徑等于看火孔蓋(42)的半徑。
6.一種用于權(quán)利要求1所述的焦爐燃燒室溫度測量系統(tǒng)的測量方法，該方法的操作步驟如下第一，通過控制站或操作站啟動移動測溫裝置(1)，由走行從動輪(29)上的旋轉(zhuǎn)編碼器(28)及看火孔蓋探測器(30)確定燃燒室(7)的位置；第二，由測量小車(11)尋找需要測溫的立火道(43)，當測量小車(11)檢測到立火道(43)在測量軌道(16)或折疊軌道(17)上設(shè)定的編碼時，測量小車(11)停止；第三，測量穩(wěn)定電磁鐵(25)將測量小車(11)固定在測量軌道(16)或折疊軌道(17)上，提蓋電磁鐵(27)開始提蓋，測量穩(wěn)定電磁鐵(25)釋放，移離看火孔蓋(42)，測溫探頭(35)對準立火道(43)，測量穩(wěn)定電磁鐵(25)再次將測量小車(11)固定在測量軌道(16)或折疊軌道(17)上，測量溫度；第四，測溫結(jié)束，測量穩(wěn)定電磁鐵(25)釋放，提蓋電磁鐵(27)將看火孔蓋(42)移回合蓋，同時把測得的數(shù)據(jù)通過無線數(shù)傳電臺傳送到控制站及操作站，供數(shù)據(jù)記錄分析和控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種焦爐燃燒室溫度測量系統(tǒng)及其測量方法。測量系統(tǒng)設(shè)有操作站實施對移動測溫裝置的控制操作，收集移動測溫裝置的溫度測量數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)記錄統(tǒng)計以及報表生成和數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸；移動測溫裝置實施對所有立火道的溫度測量；控制站實施對傳輸信息的處理、打印以及進行相應的應用管理。測量方法是通過無線數(shù)據(jù)傳輸和控制，對移動測溫裝置移動、定位、提蓋、測溫、合蓋的全過程控制。本發(fā)明能夠自動準確測量所有立火道的溫度，并將爐號、燃燒室號、立火道編號及溫度顯示在控制站和操作站，使實時調(diào)火成為現(xiàn)實。
文檔編號G01K13/00GK101078653SQ20071006226
公開日2007年11月28日 申請日期2007年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月6日
發(fā)明者韓念琛, 劉俊明 申請人:太原理工大學