CN103322794A - 一种回转窑炉衬变化检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种回转窑炉衬变化检测方法及装置。所述方法包括：采集第一温度值，所述第一温度值为在第一时间段内回转窑上指定点的温度值；根据所述第一时间段内工况的变化，将所述第一温度值按照工况的不同而分类；获取数据库中的第二温度值，所述第二温度值为在第二时间段内采集到的所述指定点的温度值，其中所述第二时间段在所述第一时间段之前，所述第二温度值也按照工况的不同而分类；将同一工况下的第一温度值与第二温度值进行比较，根据比较结果判断回转窑炉衬是否发生了变化。本发明实施例通过对前后两个时间段内相同工况下的温度进行比较判断出炉衬是否发生了变化以及发生了何种变化，从而实现对炉衬变化的高效、准确的检测。

Description

一种回转窑炉衬变化检测方法及装置

技术领域

本发明实施例一般涉及回转窑技术领域，尤其是涉及一种回转窑炉衬变化检测方法及装置。

背景技术

回转窑是一种连续转动的高温窑炉，属于氧化球团、直接还原铁工艺生产线中的核心设备。回转窑内部的炉衬（又叫耐火材料层，简称耐材层）与物料直接接触，承受着持续的摩擦、震动、冷热交替和多种化学侵蚀，工况十分恶劣，容易出现部分剥落的情况；同时，炉衬上会因窑内高温部位生成低熔点液相侵蚀而产生结圈（结窑）层。图1为回转窑横截面示意图，从外向内分别为窑壳和炉衬。理想情况下，炉衬表面的轮廓线应该为圆形，但实际中，由于在炉衬上会出现结窑或有部分炉衬剥落，所以炉衬表面的实际轮廓线会呈现不规则状。

炉衬的剥落会导致其使用寿命降低，需更换修补才能维持回转窑的正常生产运行；而炉衬上出现结窑，会导致窑内重力负荷增加，炉料运行不畅，降低了回转窑的生产效率。换句话说，炉衬所发生的结窑/剥落的变化都会影响到回转窑的正常生产，维护不及时则可能导致严重生产事故，因此及时准确地诊断出炉衬是否发生了变化有着非常重要的意义。

回转窑是一个旋转、高温、基本密闭的装置，人工很难直接从外面看出是否出现结窑或炉衬剥落。在现有技术中，可以使用摄像机从窑头向内进行观察。但是该方法存在很大的缺点，一是需要停机才能检测，效率低，二是会受窑内粉尘、物料等的影响，离窑头的距离越远越难看清，甚至根本就看不清，导致检测结果不准确。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的是提供一种回转窑炉衬变化检测方法及装置，以高效、准确地检测出回转窑炉衬是否发生了变化。

一方面，本发明实施例提供了一种回转窑炉衬变化检测方法，所述方法包括：

采集第一温度值，所述第一温度值为在第一时间段内回转窑上指定点的温度值；

根据所述第一时间段内工况的变化，将所述第一温度值按照工况的不同而分类；

获取数据库中的第二温度值，所述第二温度值为在第二时间段内采集到的所述指定点的温度值，其中所述第二时间段在所述第一时间段之前，所述第二温度值也按照工况的不同而分类；

将同一工况下的第一温度值与第二温度值进行比较，根据比较结果判断回转窑炉衬是否发生了变化。

优选的，所述根据比较结果判断回转窑炉衬是否发生了变化，包括：

若所述第一温度值高于所述第二温度值，则判断炉衬出现了剥落；

若所述第一温度值低于所述第二温度值，则判断炉衬上出现了结窑；

若所述第一温度值等于所述第二温度值，则判断炉衬未发生变化。

优选的，所述回转窑的窑壁上开设有由外向内但未贯穿窑内炉衬的孔，所述指定点为所述孔的底端。

优选的，所述工况包括物料流量、燃料流量、空气流量中的一种或多种。

优选的，所述方法还包括，在所述将所述第一温度值按照工况的不同而分类之后：

将分类后的所述第一温度值存储到所述数据库中。

另一方面，本发明实施例还提供了一种回转窑炉衬变化检测装置，所述装置包括：

温度采集单元，用于采集第一温度值，所述第一温度值为在第一时间段内回转窑上指定点的温度值；

温度处理单元，用于根据所述第一时间段内工况的变化，将所述第一温度值按照工况的不同而分类；

温度读取单元，用于获取数据库中的第二温度值，所述第二温度值为在第二时间段内采集到的所述指定点的温度值，其中所述第二时间段在所述第一时间段之前，且所述第二温度值也按照工况的不同而分类；

温度比较单元，用于将同一工况下的第一温度值与第二温度值进行比较；

判断单元，用于根据比较结果判断回转窑炉衬是否发生了变化。

优选的，所述判断单元具体用于：

当所述第一温度值高于所述第二温度值时，则判断炉衬出现了剥落；

当所述第一温度值低于所述第二温度值时，则判断炉衬上出现了结窑；

当所述第一温度值等于所述第二温度值时，则判断炉衬未发生变化。

优选的，所述回转窑的窑壁上开设有由外向内但未贯穿窑内炉衬的孔，所述指定点为所述孔的底端。

优选的，所述工况包括物料流量、燃料流量、空气流量中的一种或多种。

优选的，所述装置还包括：

存储单元，用于将分类后的所述第一温度值存储到所述数据库中。

本发明实施例在回转窑上设定专门的温度采集点并监视工况的变化，对采集到的温度按照工况的不同而分类，再对前后两个时间段内相同工况下的温度进行比较，根据温度的变化趋势判断出炉衬是否发生了变化以及发生了何种变化，实现对回转窑炉衬变化的高效、准确的检测。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是回转窑横截面示意图；

图2是说明本发明实施例一方法的流程图；

图3是回转窑上开孔示意图；

图4是回转窑上开孔位置的放大示意图；

图5是说明本发明实施例二方法的流程图；

图6是说明本发明实施例三装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了全面理解本发明，在以下详细描述中提到了众多具体的细节，但是本领域技术人员应该理解，本发明可以无需这些具体细节而实现。在其他实施例中，不详细描述公知的方法、过程、组件和电路，以免不必要地导致实施例模糊。

实施例一

发明人在实现本发明的过程中发现，当出现结窑或炉衬剥落时，因为燃烧环境出现了变化所以回转窑的温度也会改变，因此本实施例的基本思想是在回转窑上设定温度采集点，通过对比前后两个时间段内温度的变化来判断回转窑的炉衬是否发生了剥落或结窑。

不过发明人在实现本发明的过程中进一步发现，温度的变化有时可能并不是因为结窑或炉衬剥落导致的，而是因为工况的改变（如物料流量改变或燃料流量改变等），所以单凭监视温度得到的结论可能并不准确，换句话说，仅凭温度的变化并不能真实反映出结窑或炉衬剥落的情况，因为温度的变化可能并不只是因为结窑或炉衬剥落而导致的。故进一步的，发明人对工况也进行了监视，即为采集到的温度值都附加了工况属性，按工况对温度值进行分类，这样同一工况下的温度值进行比较才更有意义。

图2为本发明实施例一方法的流程图。本实施例提供了一种回转窑炉衬变化检测方法，所述方法包括：

S201、采集第一温度值，所述第一温度值为在第一时间段内回转窑上指定点的温度值。

对于所述指定点的位置，本实施例并不进行限制，可以是窑壳表面的某个点的温度，也可以是窑内某处的温度，等等。在本实施例或本发明其他实施例中，优选的：

所述回转窑的窑壁上开设有由外向内但未贯穿窑内炉衬的孔，参见图3所示，所述指定点为所述孔的底端。

开孔位置处的放大图参见图4所示，由于开孔后窑壁厚度变薄，所以孔内的温度尤其是底端的温度更接近窑内的真实温度，窑内的真实温度也能更快的传递到表面，同时该孔内的温度也比窑内部的温度更容易测量到。另外，图3中仅以一个温度检测孔为例，在本发明其他实施例中，实际操作时可以沿回转窑轴选取多圈，每一圈设多个温度检测孔，通过在每个孔内端安装测温元件，实时获取检测点孔底端的温度，从而实现对回转窑更全面检测。

S202、根据所述第一时间段内工况的变化，将所述第一温度值按照工况的不同而分类。

在第一时间段内，例如最近4天内，工况可能保持不变即始终为一种工况，也可能出现了一次或多次变化，所以所述第一时间段内采集到的那些温度值应该与工况联系起来进行记录，即将所述第一温度值按照工况的不同而分类。

优选的，所述工况包括物料流量、燃料流量、空气流量中的一种或多种。换句话说，物料流量（以下简称物料量）发生变化，或者燃料流量（以下简称燃料量）发生变化，或者空气流量发生变化，都会使得工况的发生变化。需要说明的是，对于燃料和空气来讲，从燃烧的角度看空气和燃料的比例应该满足一定的比例，才会更有利于燃烧后整个烟气温度的提升。对于氧化球团回转窑，窑内为氧化性气氛，因为空气是过剩的，此时所述工况可以简化为物料量+燃料量，即只考虑入窑物料量及燃料量的变化；对于直接还原回转窑，窑内为还原性气氛，窑内CO气体或燃料是过剩的，因此，只需考虑入窑物料量及空气量的变化。本文为了描述方便，特将燃料、空气进行合并，在下文中将均以燃料量为代表，不再提及空气量，但是注意下文中燃料或空气两种情况是完全通用的。

划分工况种类时可以只考虑其中的一种因素，例如可以将工况就按物料量划分。实际中即使物料量在一定幅度内波动也可以看作是相对稳定的，即属于同一类物料量，所以可以将物料量（单位t/h）的值位于区间[W1L,W1H]中的看做是第1类物料量（其中W1L为该区间的下限，W1H为该区间的上限）…物料量的值位于区间[WiL,WiH]中的看做是第i类物料量…这些区间首尾相连，可以涵盖生产中所有可能出现的物料量值。

而进一步的，对于同一种类的物料量，如果此时的燃料量波动较大，则可以再在该类物料量下继续对燃料进行区域划分，演变为由物料量和燃料量共同决定工况。除非波动范围较大，否则区域划分得越少越好。

对于工况的分类，可参见表1的示例：

表1

在上表中，工况包括物料量+燃料量，所以当物料量有m种、燃料量有n种时，工况便有m×n种。

对于在所述第一时间段内采集到的那些第一温度值，在其采集时添加当时的工况属性，从而可以将它们按工况的不同而分类。分类后一个工况应对应一个第一温度值，当然，在有的时候，在第一时间段内同一种工况下采集到的第一温度值可能有多种值，此时可以取这些温度值的平均值，或是典型值等，作为该工况分类下的第一温度值。

另外需要提示的是，因为回转窑耐火材料较厚、传热较慢，当工况改变时，新工况下最初一段时间内采集到的温度其实并不是当前工况对应的温度，而仍是一段时间前即旧工况下的温度，所以当工况改变后应作一定的延时处理，然后再采集当前工况下的温度。延时长度可以根据耐火材料导热情况等确定。

S203、获取数据库中的第二温度值，所述第二温度值为在第二时间段内采集到的所述指定点的温度值，其中所述第二时间段在所述第一时间段之前，所述第二温度值也按照工况的不同而分类。

第二时间段内的第二温度值相当于历史数据。例如可以将最近4天作为第一时间段，并将之前的5天作为第二时间段。第二时间段内在所述指定采集点采集到的温度为第二温度值，其采集方式与第一温度值相同，也同样是在采集时附加了当时的工况属性。

S204、将同一工况下的第一温度值与第二温度值进行比较，根据比较结果判断回转窑炉衬是否发生了变化。

例如，第一时间段内有3种工况，分别为工况_1,2、工况_1,3、工况_4,6，各工况下的第一温度值分别为T_1,2、T_1,3、T_4,6，其中下标第一位为物料量种类编号，第二位为燃料量种类编号，下同；第二时间段内有2种工况，分别为工况_1,2、工况_2,3，各工况下的第二温度值分别为T'_1,2、T'_2,3。可知在这两个时间段内有一种工况（工况_1,2）是相同的，可以进行温度比较，T_1,2、T'_1,2即待比较的温度对，根据这两个时间段内同一工况下温度的变化（T_1,2→T'_1,2）判断炉衬的变化。

优选的，在本实施例中可以依据如下的温度变化与炉衬变化对应关系进行判断，即：

所述根据比较结果判断回转窑炉衬是否发生了变化，包括：

若所述第一温度值高于所述第二温度值，则判断炉衬出现了剥落；

若所述第一温度值低于所述第二温度值，则判断炉衬上出现了结窑；

若所述第一温度值等于所述第二温度值，则判断炉衬未发生变化。

以上即根据温度整体变化趋势来判读炉衬的变化，若温度有下降的趋势，则代表出现了结窑，若温度有升高的趋势，则代表出现了炉衬剥落。具体的，若T_1,2＞T'_1,2，则判断炉衬出现了剥落；若T_1,2＜T'_1,2，则判断炉衬出现了结窑；若T_1,2=T'_1,2，则判断炉衬未变化。

需要指出的是，在具体实施时考虑到误差等情况，所述高于、低于、等于并非绝对，而是可以包含一个允许范围D，即|T_1,2-T'_1,2|≤D即可认为二者相等，T_1,2-T'_1,2＞D才认为第一温度值高于第二温度值，T'_1,2-T_1,2＞D才认为第一温度值低于第二温度值。

此外，若在两个时间段内有多个相同的工况，同样可以依据上述温度变化与炉衬变化对应关系，针对多对温度数据从整体上进行分析，判断第一温度值的整体趋势（是升高了、降低了或是不变），也即，判断第一温度值在整体上是高于、低于还是等于第二温度值，从而得知炉衬的变化。

另外优选的，在本实施例中，所述方法还包括，在所述将所述第一温度值按照工况的不同而分类之后：

将分类后的所述第一温度值存储到所述数据库中。

这样第一温度值也像第二温度值那样可以作为历史数据被调用、比较。

实施例二

本实施例基于实施例一，是对实施例一所作的进一步细化、完善，尤其是对于温度比较步骤，若前后两个时间段内的相同工况不只一种，即待比较的温度对不只一个，则本实施例的思想是：对每个温度对分别进行判断并得出一个结论（结窑、剥落或不变），然后在众多结论中统计每种结论的次数，以出现次数最高的结论作为最终的结果。

图5为本实施例方法的流程图，包括如下步骤：

S501、从数据库读取最近N天时间内的温度数据，并将所有温度数据按工况进行分类。

S502、从数据库读取最近N天之前的M天内的温度数据，并将所有温度数据按工况进行分类。

S503、因为只有类别相同的工况下的温度才有比较价值，所以取S501和S502中的工况分类的交集，即选取在所述N天和所述M天中都出现过的工况。

S504、逐一对这些相同工况下的温度进行比较，每次温度比较都会得到一个结论（炉衬正常、结窑、剥落），统计每种结论的次数。

具体的，在比较时可以令N1、N2、N3分别为判断出炉衬处于正常、结窑、剥落三种结论的次数，计数规则为：同一工况下，若前后温度不变则令N1加1，若前后温度降低则令N2加1，若前后温度升高则令N3加1。

S505、选取出现次数最多的结论作为最后的结果。即最后取N1、N2、N3中的最大者所对应的结论作为最后的结果。

实施例三

图6是本发明实施例三装置的示意图。本实施例与上述方法实施例相对应，提供了一种回转窑炉衬变化检测装置600，所述装置600包括：

温度采集单元601，用于采集第一温度值，所述第一温度值为在第一时间段内回转窑上指定点的温度值；

温度处理单元602，用于根据所述第一时间段内工况的变化，将所述第一温度值按照工况的不同而分类；

温度读取单元603，用于获取数据库中的第二温度值，所述第二温度值为在第二时间段内采集到的所述指定点的温度值，其中所述第二时间段在所述第一时间段之前，且所述第二温度值也按照工况的不同而分类；

温度比较单元604，用于将同一工况下的第一温度值与第二温度值进行比较；

判断单元605，用于根据比较结果判断回转窑炉衬是否发生了变化。

优选的，所述判断单元具体用于：

当所述第一温度值高于所述第二温度值时，则判断炉衬出现了剥落；

当所述第一温度值低于所述第二温度值时，则判断炉衬上出现了结窑；

当所述第一温度值等于所述第二温度值时，则判断炉衬未发生变化。

优选的，所述回转窑的窑壁上开设有由外向内但未贯穿窑内炉衬的孔，所述指定点为所述孔的底端。

优选的，所述工况包括物料流量、燃料流量、空气流量中的一种或多种。

优选的，所述装置还包括：

存储单元，用于将分类后的所述第一温度值存储到所述数据库中。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称得的存储介质，如：ROM、RAM、磁碟、光盘等。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了闸述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种回转窑炉衬变化检测方法，其特征在于，所述方法包括：

采集第一温度值，所述第一温度值为在第一时间段内回转窑上指定点的温度值；

根据所述第一时间段内工况的变化，将所述第一温度值按照工况的不同而分类；

获取数据库中的第二温度值，所述第二温度值为在第二时间段内采集到的所述指定点的温度值，其中所述第二时间段在所述第一时间段之前，所述第二温度值也按照工况的不同而分类；

将同一工况下的第一温度值与第二温度值进行比较，根据比较结果判断回转窑炉衬是否发生了变化。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据比较结果判断回转窑炉衬是否发生了变化，包括：

若所述第一温度值高于所述第二温度值，则判断炉衬出现了剥落；

若所述第一温度值低于所述第二温度值，则判断炉衬上出现了结窑；

若所述第一温度值等于所述第二温度值，则判断炉衬未发生变化。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述回转窑的窑壁上开设有由外向内但未贯穿窑内炉衬的孔，所述指定点为所述孔的底端。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工况包括物料流量、燃料流量、空气流量中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，在所述将所述第一温度值按照工况的不同而分类之后：

将分类后的所述第一温度值存储到所述数据库中。

6.一种回转窑炉衬变化检测装置，其特征在于，所述装置包括：

温度采集单元，用于采集第一温度值，所述第一温度值为在第一时间段内回转窑上指定点的温度值；

温度处理单元，用于根据所述第一时间段内工况的变化，将所述第一温度值按照工况的不同而分类；

温度读取单元，用于获取数据库中的第二温度值，所述第二温度值为在第二时间段内采集到的所述指定点的温度值，其中所述第二时间段在所述第一时间段之前，且所述第二温度值也按照工况的不同而分类；

温度比较单元，用于将同一工况下的第一温度值与第二温度值进行比较；

判断单元，用于根据比较结果判断回转窑炉衬是否发生了变化。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述判断单元具体用于：

当所述第一温度值高于所述第二温度值时，则判断炉衬出现了剥落；

当所述第一温度值低于所述第二温度值时，则判断炉衬上出现了结窑；

当所述第一温度值等于所述第二温度值时，则判断炉衬未发生变化。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述回转窑的窑壁上开设有由外向内但未贯穿窑内炉衬的孔，所述指定点为所述孔的底端。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述工况包括物料流量、燃料流量、空气流量中的一种或多种。

10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

存储单元，用于将分类后的所述第一温度值存储到所述数据库中。

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