CN101078653B - 焦炉燃烧室温度测量系统及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种焦炉燃烧室温度测量系统及其测量方法。测量系统设有操作站实施对移动测温装置的控制操作，收集移动测温装置的温度测量数据，完成数据记录统计以及报表生成和数据的网络传输；移动测温装置实施对所有立火道的温度测量；控制站实施对传输信息的处理、打印以及进行相应的应用管理。测量方法是通过无线数据传输和控制，对移动测温装置移动、定位、提盖、测温、合盖的全过程控制。本发明能够自动准确测量所有立火道的温度，并将炉号、燃烧室号、立火道编号及温度显示在控制站和操作站，使实时调火成为现实。

Description

焦炉燃烧室温度测量系统及其测量方法

技术领域

本发明涉及一种焦炉燃烧室温度的测量装置与方法，具体的是一种能够自动准确测量焦炉燃烧室立火道内的温度，并将温度测量值发送给控制站进行数据处理的焦炉燃烧室温度测量系统及其测量方法。

背景技术

焦炉燃烧室内的温度高低决定了炭化室内煤饼的温度，所以燃烧室内的温度将直接影响焦炭的质量及产量。为了控制燃烧室内的温度，必须准确测量燃烧室内的温度，而一座机焦炉有几十个燃烧室，每个燃烧室又由二三十个的立火道组成，每个立火道上方开一个看火孔，通过看火孔测立火道内的温度，通过对立火道内的温度统计获得燃烧室内的温度。如果要全面掌握焦炉的温度，就需对上千个立火道进行测温。由于燃烧室内的温度高达1300℃以上，测温点数多达上千个，依靠预埋热电偶测温不仅成本高，而且寿命短、不可靠，从而成为自动测温的难点。目前燃烧室内的温度测量是靠人工定时或不定时地在焦炉顶上采用测温探头对每个燃烧室中的立火道内的温度进行测量，人为因素造成的漏测、漏记、测温不准的现象时有发生，而且炉顶工作环境恶劣，劳动强度大，测量速度慢，不利于实时调火和生产管理。

公开号为CN1563276A的专利，在焦炉炉顶的装煤车轨道内侧或外侧设置环形测温轨道，让装载有测温探头的自动测温装置在测温轨道上行走，测温装置上的测温探头通过位于测温轨道内的标准立火道测温孔对炉内的温度进行实测，自动测温装置将采集到的温度数据通过设置在测温轨道上方的电刷式通讯头，将测得的温度数据通过有线通讯线路传给地面上的上位机，上位机通过对采样曲线数据进行分析运算得出每个标准立火道的温度并进行焦炉加热系统的控制。该专利结构简单，但也有一些不足：(1)需要在炉顶铺设专用轨道；(2)需要改造看火孔的盖子；(3)测温时只能测量标准立火道的温度；(4)当标准立火道在除尘或装煤车轨道旁时无法实现环形测温轨道的安装；(5)测温探头距看火孔太近，在揭盖时煤气的爆燃和烟尘易使测温探头失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动、准确的焦炉燃烧室温度测量系统及其测量方法。本发明要解决的问题是利用现有焦炉顶上的轨道，实现移动测温装置的纵向移动和定位；利用测量轨道，实现测量小车的横向移动及定位；测量小车定位于待测点时，实现提盖机构对看火孔盖的提盖和移盖，测温后将看火孔盖移回并合盖；实现测量小车定位后的稳定测温；利用移动测温装置实现自动测温的方法。

本发明基于上述问题和目的，采用的具体技术方案有无线数传电台控制站、操作站和移动测温装置；移动测温装置包括走行机构、测量轨道、测量小车、测量控制箱、提盖机构、看火孔盖探测器、滑线槽及其电器部分，其特征是在炉顶轨道上设置有“П”型结构的移动测温装置，在移动测温装置的下端设有对应的两个走行机构，上部设有平行于炉顶平面且垂直于炉顶轨道的测量轨道；在测量轨道的上方设有测量小车，下方设有测量控制箱及提盖机构。

本发明上述的焦炉燃烧室温度测量系统中，其测量轨道的一端连接有折叠轨道；其测量轨道加折叠轨道的长度覆盖整个燃烧室上的所有立火道；其提盖机构是减速机联接曲柄连杆机构及炉盖提升杆，在炉盖提升杆的下端连接有缓冲滑套和提盖电磁铁；看火孔盖探测器30是由感应式接近开关均布在圆周上，圆周半径加感应式接近开关的感应直径等于看火孔盖的半径。

本发明用于焦炉燃烧室温度测量系统的测量方法，该方法的操作步骤如下：

第一，通过控制站或操作站启动移动测温装置，由走行从动轮上的旋转编码器及看火孔盖探测器确定燃烧室的位置；

第二，由测量小车寻找需要测温的立火道，当测量小车检测到立火道在测量轨道或折叠轨道上设定的编码时，测量小车停止；

第三，测量稳定电磁铁将测量小车固定在测量轨道或折叠轨道上，提盖电磁铁开始提盖，测量稳定电磁铁释放，移离看火孔盖，测温探头对准立火道，测量稳定电磁铁再次将测量小车固定在测量轨道或折叠轨道上，测量温度；

第四，测温结束，测量稳定电磁铁释放，提盖电磁铁将看火孔盖移回合盖，同时把测得的数据通过无线数传电台传送到控制站及操作站，供数据记录分析和控制。

本发明的焦炉燃烧室温度测量系统及其测量方法具有的优点与积极效果在于：(1)能够按时自动准确地测量所有燃烧室的每个立火道(包括煤气上升管之间的立火道)内的温度，能够定时定点自动测量立火道内的温度；(2)通过无线通讯方式将炉号、燃烧室号、立火道编号及其温度传给总控制站，进行生产数据的记录分析，便于焦炉炉温自动化管理；(3)能够定点连续测温，实现实时调火；(4)通过无线通讯方式将炉号、燃烧室号、立火道编号及其温度显示在操作站上，方便实时调火；(5)完全克服了CN1563276A专利所具有的不足之处；(6)移动测温装置结构简单，操作方便，适用于所有现有设计的机焦焦炉的自动测温。

附图说明

图1是本发明焦炉燃烧室温度测量系统结构示意图

图2是本发明移动测温装置在焦炉炉顶走行的三维结构示意图

图3是本发明移动测温装置整体结构的主视结构示意图

图4是本发明移动测温装置整体结构的侧视结构示意图

图5是本发明移动测温装置的测量小车结构示意图

图6是本发明移动测温装置的测量控制箱和提盖机构的结构以及提盖的示意图

图7是本发明移动测温装置的测量控制箱和提盖机构的结构以及移盖、测温的示意图

图8是本发明移动测温装置的折叠轨道工作状态结构示意图

图9是本发明移动测温装置的折叠轨道折叠状态结构示意图

图中：1.移动测温装置  2.炉顶轨道  3.炉顶端台  4.供电轨道  5.看火孔  6.煤气上升管  7.燃烧室  8.走行机构  9.集电器  10.工字钢梁  11.测量小车  12.测量控制箱  13.提盖机构  14.主控制器  15.支承槽钢  16.测量轨道  17.折叠轨道18.滑线槽  19.折叠轨道减速器  20.走行主动轮  21.走行减速器  22.刹车电机  23.支承钢板  24.测量小车减速器  25.测量稳定电磁铁  26.缓冲滑套  27.提盖电磁铁28.旋转编码器  29.走行从动轮  30.看火孔盖探测器  31.端盖  32.测量小车主动轮33.轴  34.轴承  35.测温探头  36.测量小车编码器  37.测量电源  38.测量控制器39.提盖减速器  40.炉盖提升杆  41.滚轮  42.看火孔盖  43.立火道  44.圆头挡板45.回转杆

具体实施方式

下面结合附图用实施例来进一步详细说明本发明。实施例1是本发明的焦炉燃烧室温度测量系统的实施例，实施例2是用于本发明的焦炉燃烧室温度测量系统的测量方法的实施例。

实施例1

如图1所示，本发明的焦炉燃烧室温度测量系统由控制站、操作站、移动测温装置组成，三部分之间通过无线数传电台进行数据交换传递信息。

图2和图3显示，本发明利用现有焦炉炉顶上的除尘车或装煤车的炉顶轨道2及供电轨道4，通过集电器9与供电轨道4接触取电获取动力，实现移动测温装置1在炉顶轨道2上的自动行走。

图3和图4从两个观察方向显示了移动测温装置1的整体结构。工字钢梁10与支承钢板23焊接，形成移动测温装置1的“∏”型结构的支承骨架；与工字钢梁10平行连接有测量轨道16，支承钢板下方设有走行机构8。走行机构8包括有刹车电机22、走行减速器21、走行主动轮20和走行从动轮29。走行从动轮29上同轴连接旋转编码器28，以测量移动测温装置1的行走距离和速度。在靠近走行减速器21一侧连接有看火孔盖探测器30，以探测看火孔5的位置并发出讯号，实现移动测温装置1在准确测量位置的自动停车。在测量轨道16的一侧铰接折叠轨道17，测量轨道16和折叠轨道17的长度和覆盖了一个燃烧室上的所有立火道43(每一立火道上方开一看火孔5)。折叠轨道17的设置是为了实现对两相邻煤气上升管6之间的立火道43的温度测量。测量小车11在测量轨道16或折叠轨道17上行走。

图4还显示了支承槽钢15的两个作用：支承测量轨道16和下方吊挂滑线槽18。

图5主要表示了测量小车11主动轮部分的具体组成：测量小车减速器24、端盖31、测量小车主动轮32、轴33和轴承34。这一轴承34内置结构大大减小了测量小车11的宽度，满足了在两相邻煤气上升管6之间进行测量时空间狭小的限制要求。端盖31套在测量小车减速器24的输出轴上，用螺栓将端盖31与测量小车主动轮32联接在一起，实现了测量小车减速器24带动测量小车主动轮32在测量轨道16或折叠轨道17上滚动的运动传递。

图5还显示了测量轨道16采用槽钢，槽钢背面为测量稳定电磁铁25提供了定位平面，这样就可通过测量稳定电磁铁25与测量轨道16的强力吸引使测量小车11在测温时被牢固定位，以防风力产生摇摆而影响测量的准确性。

图6和图7表示了测量控制箱12和提盖机构13的结构及测温过程的提盖、移盖和测温的动作情况。与测量小车11从动轮同轴连接有测量小车编码器36，以测定测量小车11移动的距离和速度。测量小车11下方是测量控制箱12和提盖机构13。测量控制箱12内装有测温探头35、测量电源37、测量控制器38，以及提盖减速器39等。提盖减速器39、炉盖提升杆40，滚轮41、缓冲滑套26及提盖电磁铁27等组成提盖机构13。该机构将提盖减速器39输出轴的旋转运动变为炉盖提升杆40的上下往复运动，从而带动提盖电磁铁27实现对看火孔盖42的提盖和合盖。滚轮41限制炉盖提升杆40，使之只能作上下运动并减小了其往复运动时的摩擦阻力；缓冲滑套26避免了提盖电磁铁27下行至最低位置时可能发生的刚性碰撞。

图9、图10表示了折叠轨道17的工作状态和折叠状态。折叠轨道17的旋转由折叠轨道减速器19的输出轴上刚性连接的回转杆45来驱动。折叠轨道17端部设置圆头挡板44，既起到了对测量小车11的限位作用，又可避免轨道17在回转过程中被卡于煤气上升管6的手拉环内。正常测量时，折叠轨道17与测量轨道16处于同一水平面内，实现对两相邻煤气上升管6之间立火道43的温度测量；移动测温装置1行走时，折叠轨道17向上旋转至接近垂直位置，以避免煤气上升管6对测温装置1行走的阻挡。

图1所示的焦炉燃烧室温度测量系统中的操作站(手持电台和控制器)是为现场调火设计的，它能够设定移动测温装置1的工作步骤，如：设定燃烧室号(移动到哪个位置)；提盖；测量，连续测量；合盖；显示燃烧室号，立火道号，温度，移动站的当前状态，为燃烧室温度调节提供依据。

图1所示焦炉燃烧室温度测量系统中控制站是为焦炉测温管理设计的，它能够完成炉号，炭化室号，燃烧室号及其温度记录；当前移动测温装置1的工作状态显示；对移动测温装置1的指令发布；设定下一个自动测量或人工操作测量的燃烧室编号；设定工作的起始时间；设定主控台是本站还是操作站；故障报警，装煤车或除尘车靠近强迫中止工作报警，有人员障碍强迫中止工作报警；温度报表的生成；炭化室燃烧情况分析报表；历史数据回顾等。

本发明上述移动测温装置1中的滑线槽18中的集电小车与测量小车11之间有1～2米的多芯抗拉电缆，测量小车11靠抗拉电缆拖动集电小车移动，在折叠轨道17下不吊滑线槽也能保证测量时的通讯及能源供给。看火孔盖探测器30是由感应式接近开关均布在圆周上，圆周半径加感应式接近开关的感应直径等于或小于看火孔盖42的半径。

本发明上述移动测温装置1中的通讯天线安装在出焦侧移动测温装置1的顶端，与移动测温装置1的主控制器14相连接；主控制器14与测量控制箱12内的控制器38通过滑线槽18中的线路相连，保证控制系统能够协调工作。

实施例2

本发明用于焦炉燃烧室温度测量系统的测量方法，在焦炉炉顶上利用现有炉顶轨道2及供电轨道4，在炉顶轨道2上放置移动测温装置1.该移动测温装置1有三个运动自由度，沿炉顶轨道2方向的行走；测量小车11沿测量轨道16或折叠轨道17的行走；提盖电磁铁27的上下运动。通过这三个方向的运动，可以将测量小车11定位在所有的看火孔5的上方，并且在不改变看火孔盖42的现有状态下能准确可靠地将看火孔盖42提起、移开，测温探头35对准看火孔5内的立火道43进行测温，测量结果由1#无线数传电台发送出去，控制站通过2#无线数传电台接收到立火道编号、温度、时间等数据形成报表，操作站接收到立火道编号、温度后显示给调火工，帮助调火工实时调火。测温完毕后，将看火孔盖42移回并放下(合盖)，完成一个立火道的测温。全部测量任务完成后，移动测温装置1自动返回炉顶端台3待命。走行从动轮29上的旋转编码器28及看火孔盖探测器30共同完成识别燃烧室7位置的任务。每个燃烧室7的位置都对应唯一的编码器计数值，看火孔盖探测器30是为了修正编码器28的误差而设置的。当旋转编码器28的计数值等于燃烧室7位置对应的编码器数值时，则表明移动测温装置1已走到需测量的燃烧室7的上方位置而实施停车。测量小车11沿测量轨道16或折叠轨道17移动寻找需测温的立火道。每个立火道的位置在测量轨道16或折叠轨道17上都有相应的编码。检测到需测温的立火道编码时，测量小车11即停车，测量稳定电磁铁25将测量小车11紧紧固定在测量轨道16或折叠轨道17上，定位完成，开始提盖。看火孔盖42被提起后，测量稳定电磁铁25释放，小车11移动将看火孔盖42移离看火孔5且将测温探头35正好对准立火道43内壁(此移动距离由测量小车编码器36测得)，此时测量稳定电磁铁25再次将测量小车11紧紧固定在测量轨道16或折叠轨道17上开始测温。测温结束后，测量稳定电磁铁25释放，将看火孔盖42移回并合盖，移回的距离同样由测量小车编码器36测得。测量过程中移动测温装置1不断地与控制站、操作站进行数据交换，所以在控制站、操作站上可以看到移动测温装置1的工作状态，也能对其进行操作控制。

Claims (6)

1.焦炉燃烧室温度测量系统，包括无线数传电台、控制站、操作站和移动测温装置；移动测温装置包括走行机构、测量轨道、测量小车、测量控制箱、提盖机构、看火孔盖探测器、滑线槽及其电器部分，其特征是在炉顶轨道(2)上设置有“∏”型结构的所述移动测温装置(1)，在移动测温装置(1)的下端设有对应的两个所述走行机构(8)，上部设有平行于炉顶平面且垂直于炉顶轨道(2)的测量轨道(16)；在测量轨道(16)的上方设有测量小车(11)，下方设有测量控制箱(12)及提盖机构(13)。

2.如权利要求1所述的焦炉燃烧室温度测量系统，其特征在于测量轨道(16)的一端连接有折叠轨道(17)。

3.如权利要求2所述的焦炉燃烧室温度测量系统，其特征在于测量轨道(16)加折叠轨道(17)的长度覆盖整个燃烧室上的所有立火道(43)。

4.如权利要求1所述的焦炉燃烧室温度测量系统，其特征在于提盖机构(13)是减速机联接曲柄连杆机构及炉盖提升杆(40)，在炉盖提升杆(40)的下端连接有缓冲滑套(26)和提盖电磁铁(27)。

5.如权利要求1所述的焦炉燃烧室温度测量系统，其特征在于看火孔盖探测器(30)是由感应式接近开关均布在圆周上，圆周半径加感应式接近开关的感应直径等于看火孔盖(42)的半径。

6.一种用于权利要求1所述的焦炉燃烧室温度测量系统的测量方法，该方法的操作步骤如下：

第一，通过控制站或操作站启动移动测温装置(1)，由走行从动轮(29)上的旋转编码器(28)及看火孔盖探测器(30)确定燃烧室(7)的位置；

第二，由测量小车(11)寻找需要测温的立火道(43)，当测量小车(11)检测到立火道(43)在测量轨道(16)上设定的编码时，测量小车(11)停止；

第三，测量稳定电磁铁(25)将测量小车(11)固定在测量轨道(16)上，提盖电磁铁(27)对看火孔盖(42)开始提盖，测量稳定电磁铁(25)释放，移离看火孔盖(42)，测温探头(35)对准立火道(43)，测量稳定电磁铁(25)再次将测量小车(11)固定在测量轨道(16)上，测量温度；

第四，测温结束，测量稳定电磁铁(25)释放，提盖电磁铁(27)将看火孔盖(42)移回合盖，同时把测得的数据通过无线数传电台传送到控制站及操作站，供数据记录分析和控制。

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