CN103364759A

CN103364759A - 一种焦炉废气盘工作状态监测的方法及监测系统

Info

Publication number: CN103364759A
Application number: CN2013102550779A
Authority: CN
Inventors: 孙建福; 贾方俊; 吴益军; 陈燕
Original assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd; Nanjing Meishan Metallurgy Development Co Ltd
Current assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd; Nanjing Meishan Metallurgy Development Co Ltd
Priority date: 2013-06-25
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2033-06-25
Also published as: CN103364759B

Abstract

本发明涉及焦炉热工系统，特别是涉及焦炉废气盘的监控领域，更为具体的说是涉及一种焦炉废气盘工作状态监测的方法及监测系统。针对目前焦炉废气盘工作状态监测难度大，监测准确性低，部分异常工作状态无法准确监测的问题，提供了一种全新的焦炉废气盘工作状态监测的方法及监测系统。创造性地利用砣杆的上下往复工作状态，在不对原设备进行改造的基础上，通过增加红外测距传感器及其配套装置，解决目前焦炉废气盘工作状态异常时无法准确监测的技术问题，减轻劳动强度，保障焦炉的良好热工状态。

Description

一种焦炉废气盘工作状态监测的方法及监测系统

技术领域

本发明涉及焦炉热工系统，特别是涉及焦炉废气盘的监控领域，更为具体的说是涉及一种焦炉废气盘工作状态监测的方法及监测系统。

背景技术

废气盘是焦炉热工系统中废气装置的关键设备，其主要作用是：控制进入焦炉加热系统的空气和高炉煤气，同时控制燃烧以后排除加热系统的废气。以目前先进的60孔7米焦炉为例，从焦炉的煤气主管来的煤气，从废气盘（安装在焦炉机侧、焦侧烟道两侧各有61个，即每个个燃烧室下方仅配置一个废气盘，中心距为1.5米）的焦炉煤气入口处进入煤气蓄热室内，再经斜道进入燃烧室立火道底部进行燃烧，并形成废气流（上升气流），高温的废气通过热辐射和热对流的行式，把热量传给温度较低的燃烧室侧的炉墙表面，然后热量以热传导的方式通过炉砖传到炭化室炼焦。换热后的废气在烟囱吸力的作用下，经双联立火道的另一火道进入斜道（下降气流），再进入蓄热室与空气换热后经小烟道、分烟道、总烟道，最后从烟囱排出。这样循环工作实现了焦炉加热过程。

废气盘可分为两种形式：一种为提杆式双砣盘形废气盘，另一种是杠杆式交换砣形。但无论哪种形式，都是由焦炉煤气交换机的液压油缸作为驱动装置，通过拉条带动废气盘的砣杆上方的链条，使得砣杆上下往复工作，实现焦炉废气、煤气的工作循环，因此废气盘的工作状况直接影响焦炉的加热。由于废气盘工作的环境是高温、废气，杂质多，因此废气盘砣杆容易出现卡阻问题，其牵引砣杆工作的链条容易拉断，影响此燃烧室的加热。而如果链条强度足够的话，会出现将整个废气盘连根拔起的恶性事故。目前焦化生产加热过程中，专门设置交换机岗位，其很重要的工作就是每次废气交换工作后都要“溜烟道”，执行废气盘及砣杆等工作状态的检查任务。由于“溜烟道”区域为煤气区域，需要双人监护下工作，因此，劳动力投入多，工人的劳动强度也大。实际生产中，目前采取的是检测交换机废气行程液压油缸的工作行程，这也不能保证众多的废气盘的工作状态做到可控。还有就是直观考虑在每个废气盘安装行程限位来检查，但此处工作温度高，且数量众多，故障点也多，经济性上不适宜。

发明内容

本发明针对目前焦炉废气盘工作状态监测难度大，监测准确性低，部分异常工作状态无法准确监测的问题，提供了一种全新的焦炉废气盘工作状态监测的方法及监测系统。

具体方案如下：

1. 一种焦炉废气盘工作状态监测的方法，包括如下步骤：

S01.分别将交换机、焦炉两侧的废气盘定义为奇数工作状态组和偶数工作状态组；奇数工作状态组和偶数工作状态组中的废气盘砣杆间隔设置；

S02.分别在每个砣杆与链条的连接处设置一个定位标牌；奇数工作状态组的定位标牌与偶数工作状态组的定位标牌分别沿两条轴线设置；

S03.在交换机、焦炉的奇数工作状态组与偶数工作状态组的行程下限处分别设置一个红外测距传感器，所述红外测距传感器沿垂直方向上下移动扫描；

S04.选取奇数工作状态组理论高度为行程上限时作为第一数据采集点，红外测距传感器上下扫描，并在定位标牌处发生反射，反射信号以及反射信号的采集时间数据被PLC控制系统采集，获得相应的定位标牌所在位置；

（1）如果定位标牌所在位置是离红外测距传感器最近的砣杆，则说明奇数工作状态组砣杆运行正常；

（2）如果定位标牌所在位置不是离红外测距传感器最近的砣杆，则说明奇数工作状态组砣杆运行不正常，相应的定位标牌所在位置为故障点砣杆；

S05.选取偶数工作状态组理论高度为行程上限时作为第二数据采集点，红外测距传感器上下扫描，并在定位标牌处发生反射，反射信号以及发射信号的采集时间数据被PLC控制系统采集，获得相应的定位标牌所在位置；

（1）如果定位标牌所在位置是离红外测距传感器最近的砣杆，则说明偶数工作状态组砣杆运行正常；

（2）如果定位标牌所在位置不是离红外测距传感器最近的砣杆，则说明偶数工作状态组砣杆运行不正常，相应的定位标牌所在位置为故障点砣杆；

S06.步骤S04、S05中发现故障点砣杆后，将故障点信息输出。

我们创造性地将砣杆的上下往复工作与废气盘工作状态监测联系在一起，从而可以自动化、准确地完成焦炉废气盘工作状态监测。

具体来说，由于红外无法穿透定位标牌，所以根据红外光束反射回来的信号，以及反射需要的时间可以判断与红外发生干涉的定位标牌与红外测距传感器之间的距离。

由于各个砣杆之间的距离是一定的，所以定位标牌的间距也是恒定的，利用红外测距传感器与定位标牌之间的距离信息就可以推断出定位标牌的具体位置，从而根据理论进一步判断废气盘的工作状态。

正常工作状态下，砣杆应该是处于形成最高位置处，后面的定位标牌被位于首位的定位标牌覆盖，所以在首个定位标牌处发生反射。

如果链条发生断裂，那么砣杆在重力的作用下滑落，红外测距传感器检测到这一或者多个滑落的定位标牌，从而可以自动判断链条断裂状态，以及链条断裂位置。

2.进一步，我们还公开了还包括有基准设定步骤S03-04：在废气盘尾端后部设置一个基准标牌，所述红外测距传感器发出红外光束，在未与砣杆标牌干涉的位置与基准标牌发生干涉，并获得基准位置信号。

也就是说，红外光束在未于定位标牌获得干涉时，穿过整个废气盘，并与基准标牌发生反射，得到一个基准的反射时间。这样，可以在无断裂状态下，创建一个红外测距传感器的基准反射，从而方便系统的设定和操作。

3. 更进一步地，所述步骤S06中发现故障点砣杆后发出警报。这样做的好处是人员可以短时间离开，或者同时进行其他的监测和操作，当有警报发声时，再关注于焦炉废气盘工作状态监测系统。

4. 一种用以实现权利要求1至3中任意一项所述焦炉废气盘工作状态监测的方法的监测系统，其包括：

——信号采集组件，包括红外测距传感器、定位标牌，所述定位标牌固定于砣杆上；所述砣杆被定义为奇数工作状态组和偶数工作状态组；奇数工作状态组和偶数工作状态组中的废气盘砣杆间隔设置，奇数工作状态组的定位标牌与偶数工作状态组的定位标牌分别沿两条轴线设置；

——PLC控制系统，包括信号接收装置，信号处理装置，信息输出装置；

所述红外测距传感器与接收装置之间通过信号传输线连接。

5. 进一步地，还包括有基准标牌，所述基准标牌设置于废气盘尾端，所述基准标牌高度覆盖废气盘砣杆行程。

6. 更进一步地，本发明还进一步公开了所述信息输出装置包括报警器、显示屏。

综上所述，通过本发明所公开的技术方案，创造性地利用砣杆的上下往复工作状态，在不对原设备进行改造的基础上，通过增加红外测距传感器及其配套装置，解决目前焦炉废气盘工作状态异常时无法准确监测的技术问题，减轻劳动强度，保障焦炉的良好热工状态。

目前，国内机械化大型焦炉总数约为600座，其热工系统中废气交换仍然采用人工“溜烟道”的繁重劳动方式来检查设备的异常状况。本发明较好地解决目前焦炉废气盘工作状态异常时而无法准确监测的技术问题，大大提高了劳动效率，及时处理废气盘的异常工作状态，保障生产顺行。

附图说明

图1为本发明的流程示意图；

其中Lmax为红外测距传感器与基准标牌之间的距离，Lmin为红外测距传感器与首位的定位标牌之间的距离，L代表红外测距传感器检测到的反射距离；

图2为焦炉废气盘工作状态监测系统；

其中：

1-拉条、2-链条、3-奇数工作状态组的定位标牌、4-奇数工作状态组的砣杆、5-奇数工作状态组的红外测距传感器、6-偶数工作状态组的红外测距传感器、7-废气盘、8-偶数工作状态组的砣杆、9-偶数工作状态组的定位标牌、10-基准标牌、11-红外光束、12-PLC控制系统、121-信号接收装置、122-信号处理装置、123-信息输出装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是幅图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例1

如图2所示，一种监测系统，其包括：

——信号采集组件，包括红外测距传感器，具体的说是包括奇数工作状态组的红外测距传感器5和偶数工作状态组的红外测距传感器6、定位标牌，具体包括奇数工作状态组的定位标牌3和偶数工作状态组的定位标牌8，所述定位标牌分别固定于砣杆上，参见图2中，奇数工作状态组的定位标牌3固定在奇数工作状态组的砣杆4上，并且位于链条2与砣杆4连接处；偶数工作状态组的定位标牌9固定在偶数工作状态组的砣杆8上，并且位于链条2与砣杆5的连接处。所述砣杆被定义为奇数工作状态组和偶数工作状态组；奇数工作状态组和偶数工作状态组中的废气盘砣杆间隔设置，奇数工作状态组的定位标牌3与偶数工作状态组的定位标牌9分别沿两条轴线设置；

——PLC控制系统12，包括信号接收装置121，信号处理装置122，信息输出装置123；

所述红外测距传感器5、6与接收装置121之间通过信号传输线连接。

PLC的信号接收、处理，以及信息输出可以参考现有技术。

实施例2

在实施例1的基础上，进一步地，还包括有基准标牌10，所述基准标牌10设置于废气盘尾端，所述基准标牌高度覆盖废气盘砣杆行程。具体参见图2中基准标牌10上面的两条反射区域，其高度要大于砣杆的纵向行走路径。

实施例3

在实施例1的结构基础上，参看附图1中的流程图。

一种焦炉废气盘工作状态监测的方法，包括如下步骤：

S06.步骤S04、S05中发现故障点砣杆后，将故障点信息输出。

实施例4

在实施例2的结构基础上，参考图1中的流程图。

一种焦炉废气盘工作状态监测的方法，包括如下步骤：

S03-04：在废气盘尾端后部设置一个基准标牌，所述红外测距传感器发出红外光束，在未与砣杆标牌干涉的位置与基准标牌发生干涉，并获得基准位置信号。

S06.步骤S04、S05中发现故障点砣杆后，将故障点信息输出。

实施例5

在实施例3或者是实施例4的基础上，还可以在步骤S06中，发现故障点砣杆后发出警报。

实施例6 在工业中的应用方式

参阅附图1，一种焦炉废气盘工作状态监测的方法（1）、废气盘工作结束后，奇数废气盘7砣杆4上升到顶部时（偶数废气盘砣杆8下降工作），奇数侧的红外测距传感器5开始检测，正常状态下，此时检测到的距离为红外测距传感器5到终端标牌10的距离Lmax，如果检测到奇数中任何一个标牌，则其测得的距离L<Lmax，这时系统报警。由于奇数砣杆间距均为3m，因此可以检测出故障点位置，系统自动报告标牌号码，便于人工及时异常处理。（2）、初试状态检测后，红外测距传感器5向上移动，3s后开始检测，原理同上。系统无异常，则工作至顶部。（3）、当废气反向交换后，奇数废气盘砣杆4在自身重力带动下，行程下降至底部。这时PLC系统对红外测距传感器发出向下移动指令，3s后开始检测，同样，在检测过程中发现异常标牌就发出报警信号，检测出具体标牌号码。红外测距传感器5工作至行程下限，这样就完成了一个工作循环。

Claims

1.一种焦炉废气盘工作状态监测的方法，其特征是包括如下步骤：

S06.步骤S04、S05中发现故障点砣杆后，将故障点信息输出。

2.根据权利要求1所述的一种焦炉废气盘工作状态监测的方法，其特征是还包括有基准设定步骤S03-04：在废气盘尾端后部设置一个基准标牌，所述红外测距传感器发出红外光束，在未与定位标牌干涉的位置与基准标牌发生干涉，并获得基准位置信号。

3. 根据权利要求1或2所述的一种焦炉废气盘工作状态监测的方法，其特征是所述步骤S06中发现故障点砣杆后发出警报。

4. 一种用以实现权利要求1至3中任意一项所述焦炉废气盘工作状态监测的方法的监测系统，其特征是所述系统包括：

——信号采集组件，包括红外测距传感器、定位标牌，所述定位标牌固定于砣杆上；所述砣杆被定义为奇数工作状态组和偶数工作状态组；奇数工作状态组和偶数工作状态组中的废气盘砣杆间隔设置，奇数工作状态组的标牌与偶数工作状态组的标牌分别沿两条轴线设置

所述红外测距传感器与接收装置之间通过信号传输线连接。

5. 根据权利要求4所述的监测系统，其特征是：还包括有基准标牌，所述基准标牌设置于废气盘尾端，所述基准标牌高度覆盖废气盘砣杆行程。

6. 根据权利要求4所述的检测系统，其特征是：所述信息输出装置包括报警器、显示屏。