CN103048059B - 一种多点温度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多点温度测量装置，所述多点温度测量装置包括云母带、管体、热电偶、第一连接段、第二连接段、多个测温段和顶段，所述顶段、测温段、第二连接段、第一连接段和管体通过螺纹和螺钉连接成一个整体。因此，本发明通过测量电极焙烧区域的温度来监测自焙电极的焙烧情况，并且本发明结构紧凑、灵敏度高，热电偶的有效测温点位于相对独立的测温段内部，测量数据误差小。

Description

一种多点温度测量装置

技术领域

本发明涉及一种温度测量装置，属于测量与控制领域。尤其涉及一种用于测量自焙电极焙烧区域的温度，监测电极的焙烧情况的多点温度测量装置。

背景技术

以无烟煤、焦炭、沥青和焦油为原料，在一定温度下制成电极糊，然后把电极糊装入已安装在电炉上的电极筒中，经过焙烧形成自焙电极。自焙电极的外层是由1~2mm的钢板制成的圆筒，电极糊定期添加在圆筒内。随着生产的进行，下部电极逐渐消耗，电极糊下移。在25℃至120~200℃温度下，电极糊逐步软化，直至全部成为液体状态。随着温度上升至650~750℃，粘结剂逐渐挥发，电极糊逐渐粘稠。当温度上升至900~1000℃，电极糊烧结成坚硬的整体，转化为导电电极。自焙电极因工艺简单、成本低，因此被广泛用于铁合金电炉、电石炉等。

电极是电炉生产的重要组成部分，只有电极正常运行，才能保证生产顺利进行。如果电极压放速度大于电极焙烧速度，则发生流糊、软断事故。如果电极焙烧速度过快，则发生硬断事故。自焙电极位于炉内，操作人员无法直接观察到电极的焙烧情况，大多依靠操作人员的经验来判断，或通过观察电极端头表面颜色间接推断电极的焙烧情况。如果在电极焙烧过程中电极管理不当，就会发生电极事故，轻则造成经济损失，重则造成人员伤亡事故。事实上，目前国内炉子的电极事故是频繁发生的。

现有的操作方式主要依靠操作人员的经验水平和熟练程度，通过经验进行的推测误差较大，并不能准确反映电极内部的焙烧情况，无法杜绝电极事故。由于电极糊的焙烧情况与温度直接相关，因此通过测量电极糊的温度来监测电极糊的焙烧情况是可行的。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足之处，本发明提供了一种用于测量自焙电极内部的多点温度测量装置，以克服现有技术的缺陷。

本发明提供的多点温度测量装置包括云母带、管体、热电偶、第一连接段、第二连接段、多个测温段和顶段。所述顶段为一圆柱体，其顶部为半球形以便插入电极糊中，在所述顶段圆柱体一侧的端面中心上有一盲孔，围绕所述盲孔的四周均设置有螺纹孔，螺钉拧入螺纹孔，将所述顶段与所述测温段连接在一起；多个所述测温段为圆柱体，其端面中心上设置有一通孔，环绕所述通孔的四周均设置有用于连接上段的螺纹盲孔和用于连接下段的螺纹沉孔，各个所述测温段之间用沉头螺钉连接；所述第二连接段为薄壁筒形件，所述第二连接段的开口的一端带有内螺纹并与所述第一连接段匹配，所述第二连接段的另一端的端面中心上设置有用于安装热电偶的一中心通孔，环绕所述中心通孔的四周均设置有用于把合螺钉的多个环绕通孔，所述螺钉将所述第二连接段与测温段连接在一起；所述第一连接段为中空薄壁管件，所述第一连接段的两端分别与所述第二连接段和所述管体相连接；所述热电偶的端点分别位于所述顶段的底部和多个所述测温段的中间，所述热电偶依次穿过所述第一连接段、所述第二连接段和所述测温段到达底部，所述热电偶的端点为有效测温点；所述管体为一无缝钢管，所述管体与所述第一连接段连接的一端具有内螺纹，并且所述管体通过螺钉与所述第一连接段连接成一个整体；所述云母带用于将多支热电偶捆扎在一起，使所述多支热电偶成为一个整体。

优选地，所述顶段、所述测温段、所述第一连接段和所述第二连接段均由耐热不锈钢制成。

优选地，所述第一连接段的两端带有旋向相反的外螺纹；

优选地，所述热电偶为多支多点形式，所述热电偶具有不同长度。其中，所述多支多点形式是指由多支分离的不同长度的铠装热电偶组成，每支铠装热电偶的外径为

优选地，所述管体、所述顶段、所述测温段、所述第一连接段和所述第二连接段的外径相同且同轴。

优选地，在所述顶段、所述测温段、所述第一连接段和所述第二连接段之间均安装有云母垫，所述云母垫的表面涂有耐高温粘结剂。

优选地，所述顶段、所述测温段、所述第一连接段和所述第二连接段的相邻段之间的孔隙处填充有耐火保温棉。

优选地，在所述测温段与所述热电偶之间的间隙填充有金属体。

优选地，所述热电偶的有效测温点位于相对独立的所述测温段内部。

优选地，所述顶段、所述测温段、所述第一连接段、所述第二连接段和所述管体通过螺纹和螺钉连接成一个整体。

因此，本发明通过测量电极焙烧区域的温度来监测自焙电极的焙烧情况，结构紧凑、灵敏度高，热电偶的有效测温点位于相对独立的测温段内部，因此测量数据误差小。

同时，本发明具有如下优点：（1）通过测量自焙电极内部温度来监测电极焙烧情况，改变操作人员依靠经验判断的局面，预知可能发生的电极事故，从而引导操作人员采取相应措施，避免电极事故发生；（2）第一连接段、第二连接段、测温段、顶段均由耐热不锈钢加工而成，耐热不锈钢可以耐受较高的温度，同时具有较大的导热系数，可很快地将外界温度变化传递给热电偶测温点，响应时间短；（3）各段外径相同，当装置与电极糊间有相对运动时，可以大大减小它们之间的摩擦力；（4）相邻测温段间用云母垫隔开，云母垫导热系数小，相邻测温段热量传递少，使热电偶各个测温点的温度尽可能地接近测量电极糊的实际温度；（5）云母垫的两个端面涂覆耐高温粘结剂，可防止电极糊中的沥青和焦油侵蚀，延长使用寿命；（6）相邻段之间的孔隙处填充耐火保温棉，保证高温环境下很好的隔热效果，大大减小了相邻段间的热量传递；（7）用金属体填充测温段与热电偶之间的间隙，增大接触面积，热量可以快速传递给热电偶。

附图说明

图1为本发明的多点温度测量装置的结构图；

图2为本发明图1的A-A视图；

图3为本发明图1的Ⅰ处放大视图；

图4为本发明图2的B-B视图；

图5为本发明的多点温度测量装置的安装位置示意图；

图6为本发明的多点温度测量装置的安装方式示意图。

附图标记说明如下：

云母带1、管体2、热电偶3、第一连接段4、第二连接段5、测温段6、顶段7、热电偶的信号线8、吊环9、螺钉10、云母垫11、耐高温粘结剂13、填充耐火保温棉13、垫圈14、极心圆15、电极筒16、本发明安装位置17、电极筒筋板18、半环19、底座20。

具体实施方式

为使审查员能够进一步了解本发明的结构、特征及其他目的，现结合所附较佳实施例附以附图详细说明如下，本附图所说明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。

如图1和图2所示，图1为本发明的多点温度测量装置的结构图，图2为本发明图1的A-A视图。本发明包括云母带1、管体2、热电偶3、第一连接段4、第二连接段5、多个测温段6和顶段7。顶段7由耐热不锈钢制作而成，其外形为一圆柱体，顶部为半球形，以便于插入电极糊中。在圆柱体一侧的端面中心上有一盲孔，围绕盲孔的四周均布螺纹孔，螺钉拧入螺纹孔，将顶段7与测温段6连接在一起。

测温段6是由耐热不锈钢制作而成的圆柱体，其端面中心上有一通孔，围绕通孔的四周均布用于连接上段的螺纹盲孔和用于连接下段的螺纹沉孔。各段之间用沉头螺钉连接，节省空间和便于拆装，测温段6具有相同的四段。

第二连接段5为耐热不锈钢薄壁筒形件，薄壁筒形件开口的一端带内螺纹，与第一连接段4配合，另一端端面中心上有一通孔，围绕通孔的四周均布通孔，中心通孔用于安装热电偶3，周围的通孔用于把合螺钉，螺钉可将第二连接段5与测温段连接在一起。

第一连接段4为耐热不锈钢中空薄壁管件，其两端带有旋向相反的外螺纹。

由于电极焙烧区域最高温度可达600~800℃，因此本发明的热电偶3具有不同长度。热电偶3选用K型铠装热电偶，为多支多点形式，各支测量端具有不同长度，可测量多个点的温度，本发明以5点测温为例进行说明。

管体2由无缝钢管制作，与第一连接段4连接的一端带内螺纹，可与其配合。云母带1用于将多支热电偶捆扎在一起，使其成为一个整体。

如图3和图4所示，图3为本发明图1的Ⅰ处放大视图，图4为本发明图2的B-B视图。本发明在各段之间安装云母垫11，云母垫11表面涂有耐高温粘结剂12，耐高温粘结剂使云母垫11与耐热不锈钢段紧密结合，防止沥青和焦油渗入。相邻段之间的孔隙处填充耐火保温棉13，保温棉可以阻止相邻段之间传热。因此，顶段7、测温段6、第二连接段5、第一连接段4和管体2通过螺纹和螺钉10连接成一个整体，在这个整体的中心处形成一个中心孔，热电偶3依次穿过各段到达底部。各支热电偶长度不一，每支热电偶的端点为有效测温点，最长的热电偶端点位于顶段7的孔底，向上依次间隔一定距离的热电偶测温点位于各测温段6的中间，并用金属体将热电偶的端点挤在孔壁上，这样每支热电偶的端点位于封闭空间内，相邻段间的传热降至最低，因此可以精确地测量电极内部不同深度的温度。

如图5和图6所示，图5为本发明的多点温度测量装置的安装位置示意图，图6为本发明的多点温度测量装置的安装方式示意图。下面描述本发明的多点温度测量装置的安装过程。本发明的多点温度测量装置从电极筒16的顶端装入，安装于电极筒16靠炉子外侧的筋板18上，在最底部位置焊接一个底座20，每个电极筒的筋板18上都焊接用钢板弯成的半环19，多个半环19可以约束住管体2，防止该测量装置在电极筒16内窜动。由于三根电极按等边三角形布置，在极心圆15围成的区域内温度较高，因此电极靠炉中心一侧的温度高于外侧的温度，外侧最易发生软断流糊事故。所以将该测温装置安装在外侧的筋板上。

该测温装置跟随电极筒一起压放，使该装置的底部位于焙烧区域。另一端的吊环通过链条固定在柔性同步运动机构上，当升降电极系统时，该测温装置跟随电极筒16一起升降，装置与电极筒16之间不发生相对位移；当压放电极筒时，该测温装置被固定住，装置与电极筒16之间产生相对位移。于是测温探头始终位于焙烧区域内，能够时刻监测焙烧区域的温度。

测温段6的各段位于不同的深度，热量由电极糊传递给各个测温段6，进而热量由各测温段6传递给热电偶3，各段之间通过云母垫11和耐火保温棉13隔热，因此各段间热量传递较少，热电偶3和测温段6的温度与它相邻电极糊温度趋于一致，从而测量出电极糊的温度。在装置的另一端，将补偿导线接在热电偶3的接线盒上，补偿导线将温度信号引至温度显示仪或存储设备，从而显示或记录数据。

当反馈回的温度低于正常值，则电极欠焙烧，如果贸然压放，会造成软断和流糊。当反馈回的温度高于正常值，则电极过焙烧，接触元件与电极筒16间易发生刺火，电极会硬断。以此为依据指导压放操作，从而避免电极事故。

需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种多点温度测量装置，其特征在于，所述多点温度测量装置包括云母带(1)、管体(2)、热电偶(3)、第一连接段(4)、第二连接段(5)、多个测温段(6)和顶段(7)；其中：

顶段(7)为一圆柱体，其顶部为半球形以便插入电极糊中，在顶段(7)圆柱体一侧的端面中心上有一盲孔，围绕盲孔的四周均布螺纹孔，螺钉拧入螺纹孔，将顶段(7)与测温段(6)连接在一起；

多个测温段(6)为圆柱体，其端面中心上设置有一通孔，环绕通孔的四周均布用于连接上一测温段的螺纹盲孔和用于连接下一测温段的螺纹沉孔，各个所述测温段之间用沉头螺钉连接；

第二连接段(5)为薄壁筒形件，第二连接段(5)的开口的一端带有内螺纹并与第一连接段(4)匹配，第二连接段(5)的另一端的端面中心上设置有用于安装热电偶的一中心通孔，环绕所述中心通孔的四周均布用于把合螺钉的多个环绕通孔，所述螺钉将第二连接段(5)与测温段(6)连接在一起；

第一连接段(4)为中空薄壁管件，第一连接段(4)的两端分别与第二连接段(5)和管体(2)相连接；

热电偶(3)的端点分别位于顶段(7)的底部和多个测温段(6)的中间，热电偶(3)依次穿过第一连接段(4)、第二连接段(5)和测温段(6)到达底部，热电偶(3)的端点为有效测温点，热电偶(3)为多支多点形式，热电偶(3)具有不同长度；

管体(2)为一无缝钢管，管体(2)与第一连接段(4)连接的一端具有内螺纹，并且管体(2)通过螺钉与第一连接段(4)连接成一个整体；

云母带(1)用于将多支热电偶捆扎在一起，使所述多支热电偶成为一个整体。

2.如权利要求1所述的多点温度测量装置，其特征在于，顶段(7)、测温段(6)、第一连接段(4)和第二连接段(5)均由耐热不锈钢制成。

3.如权利要求1所述的多点温度测量装置，其特征在于，第一连接段(4)的两端带有旋向相反的外螺纹。

4.如权利要求1所述的多点温度测量装置，其特征在于，管体(2)、顶段(7)、测温段(6)、第一连接段(4)和第二连接段(5)的外径相同且同轴。

5.如权利要求1所述的多点温度测量装置，其特征在于，在顶段(7)、测温段(6)、第一连接段(4)和第二连接段(5)之间均安装有云母垫(11)，所述云母垫(11)的表面涂有耐高温粘结剂。

6.如权利要求1所述的多点温度测量装置，其特征在于，顶段(7)、测温段(6)、第一连接段(4)和第二连接段(5)的相邻段之间的孔隙处填充有耐火保温棉。

7.如权利要求1所述的多点温度测量装置，其特征在于，在测温段(6)与热电偶(3)之间的间隙填充有金属体。

8.如权利要求1所述的多点温度测量装置，其特征在于，热电偶(3)的有效测温点位于相对独立的测温段(6)内部。

9.如权利要求1所述的多点温度测量装置，其特征在于，顶段(7)、测温段(6)、第一连接段(4)、第二连接段(5)和管体(2)通过螺纹和螺钉连接成一个整体。