CN106382991A - 焦炉立火道温度自动检测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种焦炉立火道温度自动检测方法及系统，通过测温装置走行轨迹编制过程、燃烧室定位过程、鼻梁砖识别过程和连续测温过程；将连续测温过程中所测得的温度曲线，结合燃烧室号、时间戳和鼻梁砖识别信息确定各个立火道的温度值。本发明充分利用焦炉生产系统中的现有设备，如炭化室码盘和装煤车轨道，采用3台移动式测温装置同时测量不同区域立火道温度，由地面PLC工作站根据推焦计划编制测温装置走行轨迹和制定走行计划；在不影响焦炉装煤车正常作业的情况下定周期对立火道实施连续测温，且测量过程中无需开关看火孔盖，大大提高了测温效率，有利于进一步提高焦炉调火的实效性。
Description
技术领域
本发明涉及炼焦生产技术领域，尤其涉及一种能够自动定位燃烧室、测量标准立火道温度，并上传数据至地面PLC工作站的焦炉立火道温度自动检测方法及系统。
背景技术
焦炉炉温管理是炼焦生产中的关键环节，炉温的高低直接关系着焦炭的质量。因此，焦炉立火道温度的测量一直是焦炉生产中的一项重要日常工作内容。
最初，焦化厂普遍采用人工用红外仪巡回采集立火道温度的做法，存在劳动强度大，采集数据不准确的问题。由于人工检测的随意性大，检测点不确定性高等诸多问题，人工采集的立火道温度数据无法进行定量分析，焦炉加热趋势难以把握，为提高炼焦质量控制带来了一定的困难。因此，人工手动测温已经不能适应炼焦生产的需要。
申请号为200710062267.3的中国专利，公开了一种“焦炉燃烧室温度测量系统及其测量方法”，设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，移动测温装置实施对所有立火道的温度测量；该专利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。但是其需要配置提盖机构和专用的测量轨道，测量时需要将测量小车固定在测量轨道上，提盖机构对看火孔盖进行提盖作用，然后通过测温探头对准立火道进行测温，测温后再将看火孔盖移回合盖。由于看火孔数量大，因此其测温过程辅助时间过长，不仅测量效率低，还可能会影响焦炉的正常生产节奏。
发明内容
本发明提供了一种焦炉立火道温度自动检测方法及系统，充分利用焦炉生产系统中的现有设备，如炭化室码盘和装煤车轨道，采用3台移动式测温装置同时测量不同区域立火道温度，由地面PLC工作站根据推焦计划编制测温装置走行轨迹和制定走行计划；在不影响焦炉装煤车正常作业的情况下定周期对立火道实施连续测温，且测量过程中无需开关看火孔盖，大大提高了测温效率，有利于进一步提高焦炉调火的实效性。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
焦炉立火道温度自动检测方法，包括测温装置走行轨迹编制过程、燃烧室定位过程、鼻梁砖识别过程和连续测温过程；所述测温装置走行轨迹编制过程用于在考虑推焦计划的基础上，通过移动式测温装置定周期的对标准立火道温度进行检测；燃烧室定位过程用于确定燃烧室号与对应时间戳；鼻梁砖识别过程用于在所测温度中识别鼻梁砖的对应温度；移动式测温装置用于在走行中连续测温；燃烧室定位信息和所测温度数据通过无线收发装置上传到地面PLC工作站；通过连续测温过程中所测得的温度曲线，结合燃烧室号、时间戳和鼻梁砖识别信息确定各个立火道的温度值；测温装置走行轨迹编制过程、燃烧室定位过程和鼻梁砖识别过程均在地面PLC工作站中进行。
所述移动式测温装置在装煤车轨道上运行，同时采用3台移动式测温装置测量不同区域立火道的温度，3台移动式测温装置与装煤车间隔设置，其停放位分别位于两侧的检修区和中部的煤塔区，并在停放位设置定位码盘；移动式测温装置、检修区和煤塔区分别安装无线收发装置，与地面PLC工作站通过无线数据通讯连接。
所述移动式测温装置采用红外线测温仪通过立火道顶部的看火孔进行测温，测温过程中看火孔由看火孔盖封闭，看火孔盖由耐高温玻璃制成；看火孔盖下方预埋氮气吹扫管，不定期清理看火孔盖；移动式测温装置测温过程中通过镜头吹扫装置实时对红外线测温仪及看火孔盖进行吹扫，保证测温精度。
所述测温装置走行轨迹编制过程需要同时考虑推焦计划、实际装煤车位置及3台移动式测温装置的协同动作；具体包括如下步骤：
从推焦计划中读取当前计划装煤的装煤孔位置为m0，位于3台移动式测温装置之间的2台装煤车的当前位置分别为m1和m2，且m1＜m2；在装煤车静止后，规划3台移动式测温装置的走行范围，3台移动式测温装置分别用测Ⅰ、测Ⅱ和测Ⅲ表示，设L为一座焦炉的炭化室数量，根据不同炉型取值为55、60、65或70；
当装煤车对位完成后，有m0＝m1或m0＝m2；若m0＝m1且m0≤L，那么测Ⅰ的走行范围是1～m0，测Ⅱ的走行范围是m0+1～m2，测Ⅲ的走行范围是m2+1～2L；若m0＝m2且m0＞L，那么测Ⅰ的走行范围是1～L，测Ⅱ的走行范围是L+1～m0，测Ⅲ的走行范围是m0+1～2L；若m0＝m2且m0≤L，那么测Ⅰ的走行范围是1～m0,测Ⅱ的走行范围是m0+1～L，测Ⅲ的走行范围是L+1～2L；若m0＝m2且m0＞L，那么测Ⅰ的走行范围是1～m1，测Ⅱ的走行范围是m1+1～m0，测Ⅲ的走行范围是m0+1～2L。
所述燃烧室定位过程是在移动式测温装置走行过程中，通过读取炭化室码盘和时间戳对燃烧室进行定位；具体为：移动式测温装置通过读取头读取炭化室码盘，相邻2个炭化室的码盘数值和时间戳为(m1,t1)、(m2,t2)，由此确定燃烧室号为n，且对应时间范围为t1～t2。
所述鼻梁砖识别过程是通过移动式测温装置连续测温所得到的温度曲线进行识别，温度曲线由多个波峰和波谷构成，将其波峰值判定为鼻梁砖温度；同时，配合由燃烧室定位过程得到的燃烧室号n和对应时间范围t1～t2，即可确定对应燃烧室n0内的鼻梁砖温度T0和时间戳t0；即在时间范围t1～t2内，如移动式测温装置所测温度为那么T0＝maxt(Tt)，且t0为T0所对应的时间戳。
所述连续测温过程包括如下步骤：
1)地面PLC工作站收到测温指令后，采用编制后的测温装置走行轨迹制定出3台移动式测温装置的走行计划，在装煤车对位停止后，向3台移动式测温装置发送开始测温指令；
2)移动式测温装置在走行过程中连续测温，并通过无线收发装置向地面PLC工作站持续发送带时间戳的温度和炭化室码盘数据；
3)地面PLC工作站收到带时间戳的温度和码盘数据后，通过鼻梁砖识别过程和燃烧室定位过程对数据进行处理，得到燃烧室号和鼻梁砖温度的一一对应关系；
4)在移动式测温装置走行过程中，地面PLC工作站实时读取装煤车和移动式测温装置的相对位置信息；若相对位置间隔小于设定的安全距离，则向移动式测温装置发送碰撞预警信号，安全距离取3倍的炭化室加燃烧室宽度；
5)移动式测温装置收到地面PLC工作站发送的碰撞预警信号后，立即返回停放位。
用于实现所述方法的焦炉立火道温度自动检测系统，包括地面PLC工作站和移动式测温装置，地面PLC工作站与移动式测温装置之间通过无线收发装置实现数据通讯连接；移动式测温装置可沿装煤车轨道走行，其上装有红外线测温仪、镜头吹扫装置和防碰撞装置；焦炉炭化室设炭化室码盘，移动式测温装置上设读取头用于读取炭化室码盘数据；立火道看火孔盖由耐高温玻璃制成；红外线测温仪、镜头吹扫装置、防碰撞装置和读取头分别与PLC连接，PLC另外连接无线收发装置。
所述防碰撞装置为光栅检测探头，分别安装在移动式测温装置沿行走方向的前、后两侧。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)充分利用焦炉生产系统中的现有设备，如炭化室码盘和装煤车轨道，系统组成简单，占用空间少；
2)采用3台移动式测温装置同时测量不同区域立火道温度，由地面PLC工作站根据推焦计划编制测温装置走行轨迹和制定走行计划；在不影响焦炉装煤车正常作业的情况下定周期对立火道实施连续测温，且测量过程中无需开关看火孔盖，大大提高了测温效率，有利于进一步提高焦炉调火的实效性；
3)充分结合现有焦炉生产自动化技术，如焦炉四车联锁控制及推焦计划等技术，建立测温装置走行轨迹编制过程、燃烧室定位过程和鼻梁砖识别过程，提高焦炉生产自动化水平；
4)采用红外线测温仪，配合耐高温玻璃制成的看火孔盖，实现不揭盖测温；通过看火孔盖下方的氮气喷吹管和移动式测温装置上的镜头吹扫装置保证测温精度；
5)通过移动式测温装置连续测温所得到的温度曲线，结合燃烧室定位过程中得到的燃烧室号和时间戳，以及鼻梁砖识别最终得到对应某一立火道的唯一性的温度值，其处理过程简单流畅，结果准确。
附图说明
图1是本发明所述焦炉立火道自动测温方法的流程框图。
图2是本发明所述移动式测温装置与装煤车的分布示意图。
图3是本发明所述移动式测温装置的结构示意图。
图4是本发明所述鼻梁砖识别过程原理示意图。
图中：1.移动式测温装置 11.PLC 12.红外测温仪 13.读取头 14.防碰撞装置15.无线收发装置 16.镜头吹扫装置 2.装煤车 3.装煤车轨道 4.检修区 5.煤塔区
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
本发明所述焦炉立火道温度自动检测方法，包括测温装置走行轨迹编制过程、燃烧室定位过程、鼻梁砖识别过程和连续测温过程；所述测温装置走行轨迹编制过程用于在考虑推焦计划的基础上，通过移动式测温装置1定周期的对标准立火道温度进行检测；燃烧室定位过程用于确定燃烧室号与对应时间戳；鼻梁砖识别过程用于在所测温度中识别鼻梁砖的对应温度；移动式测温装置1用于在走行中连续测温；燃烧室定位信息和所测温度数据通过无线收发装置15上传到地面PLC工作站；通过连续测温过程中所测得的温度曲线，结合燃烧室号、时间戳和鼻梁砖识别信息确定各个立火道的温度值；测温装置走行轨迹编制过程、燃烧室定位过程和鼻梁砖识别过程均在地面PLC工作站中进行。
所述移动式测温装置1在装煤车轨道3上运行，同时采用3台移动式测温装置1测量不同区域立火道的温度，3台移动式测温装置1与装煤车3间隔设置，其停放位分别位于两侧的检修区4和中部的煤塔区5(如图2所示)，并在停放位设置定位码盘；移动式测温装置1、检修区4和煤塔区5分别安装无线收发装置15，与地面PLC工作站通过无线数据通讯连接。
如图3所示，所述移动式测温装置1采用红外线测温仪12通过立火道顶部的看火孔进行测温，测温过程中看火孔由看火孔盖封闭，看火孔盖由耐高温玻璃制成；看火孔盖下方预埋氮气吹扫管，不定期清理看火孔盖；移动式测温装置1测温过程中通过镜头吹扫装置实时对红外线测温仪12及看火孔盖进行吹扫，保证测温精度。
所述测温装置走行轨迹编制过程需要同时考虑推焦计划、实际装煤车2位置及3台移动式测温装置1的协同动作；具体包括如下步骤：
从推焦计划中读取当前计划装煤的装煤孔位置为m0，位于3台移动式测温装置1之间的2台装煤车2的当前位置分别为m1和m2，且m1＜m2；在装煤车2静止后，规划3台移动式测温装置1的走行范围，3台移动式测温装置1分别用测Ⅰ、测Ⅱ和测Ⅲ表示，设L为一座焦炉的炭化室数量，根据不同炉型取值为55、60、65或70；
当装煤车2对位完成后，有m0＝m1或m0＝m2；若m0＝m1且m0≤L，那么测Ⅰ的走行范围是1～m0，测Ⅱ的走行范围是m0+1～m2，测Ⅲ的走行范围是m2+1～2L；若m0＝m2且m0＞L，那么测Ⅰ的走行范围是1～L，测Ⅱ的走行范围是L+1～m0，测Ⅲ的走行范围是m0+1～2L；若m0＝m2且m0≤L，那么测Ⅰ的走行范围是1～m0,测Ⅱ的走行范围是m0+1～L，测Ⅲ的走行范围是L+1～2L；若m0＝m2且m0＞L，那么测Ⅰ的走行范围是1～m1，测Ⅱ的走行范围是m1+1～m0，测Ⅲ的走行范围是m0+1～2L。
所述燃烧室定位过程是在移动式测温装置1走行过程中，通过读取炭化室码盘和时间戳对燃烧室进行定位；具体为：移动式测温装置1通过读取头13读取炭化室码盘，相邻2个炭化室的码盘数值和时间戳为(m1,t1)、(m2,t2)，由此确定燃烧室号为n，且对应时间范围为t1～t2。
所述鼻梁砖识别过程是通过移动式测温装置1连续测温所得到的温度曲线进行识别(如图4所示)，温度曲线由多个波峰和波谷构成，将其波峰值判定为鼻梁砖温度；同时，配合由燃烧室定位过程得到的燃烧室号n和对应时间范围t1～t2，即可确定对应燃烧室n0内的鼻梁砖温度T0和时间戳t0；即在时间范围t1～t2内，如移动式测温装置1所测温度为那么T0＝maxt(Tt)，且t0为T0所对应的时间戳。
所述连续测温过程包括如下步骤：
1)地面PLC工作站收到测温指令后，采用编制后的测温装置走行轨迹制定出3台移动式测温装置1的走行计划，在装煤车2对位停止后，向3台移动式测温装置1发送开始测温指令；
2)移动式测温装置1在走行过程中连续测温，并通过无线收发装置15向地面PLC工作站持续发送带时间戳的温度和炭化室码盘数据；
3)地面PLC工作站收到带时间戳的温度和码盘数据后，通过鼻梁砖识别过程和燃烧室定位过程对数据进行处理，得到燃烧室号和鼻梁砖温度的一一对应关系；
4)在移动式测温装置1走行过程中，地面PLC工作站实时读取装煤车2和移动式测温装置1的相对位置信息；若相对位置间隔小于设定的安全距离，则向移动式测温装置1发送碰撞预警信号，安全距离取3倍的炭化室加燃烧室宽度；
5)移动式测温装置1收到地面PLC工作站发送的碰撞预警信号后，立即返回停放位。
如图1所示，用于实现所述方法的焦炉立火道温度自动检测系统，包括地面PLC工作站和移动式测温装置1，地面PLC工作站与移动式测温装置1之间通过无线收发装置15实现数据通讯连接；移动式测温装置1可沿装煤车轨道3走行，其上装有红外线测温仪12、镜头吹扫装置16和防碰撞装置14；焦炉炭化室设炭化室码盘，移动式测温装置1上设读取头13用于读取炭化室码盘数据；立火道看火孔盖由耐高温玻璃制成；红外线测温仪12、镜头吹扫装置16、防碰撞装置14和读取头13分别与PLC11连接，PLC11另外连接无线收发装置15。
所述防碰撞装置14为光栅检测探头，分别安装在移动式测温装置1沿行走方向的前、后两侧。
本发明中，地面PLC工作站用于向移动式测温装置1发送启动测温指令和走行计划，并根据装煤车2和移动式测温装置1的相对位置发送碰撞预警信号；在接收移动式测温装置1中的红外测温仪12发送的温度信号，以及读取头13读取的炭化室码盘数值后，进行燃烧室炉号和鼻梁砖温度的识别，确定对应立火道温度；移动式测温装置1用于在收到地面PLC工作站发来的测温指令后，根据走行计划进行连续的温度测量，并在走行中读取炭化室码盘，向地面PLC工作站实时发送数据。本发明所述推焦计划和装煤车位置，来自焦炉原有的四车联锁控制系统，地面PLC工作站与焦炉控制系统通过以太网进行通讯。
本发明采用耐高温玻璃看火孔盖，替换原看火孔盖，取消了看火孔盖自动开关装置，在看火孔盖下方预埋氮气吹扫管，不定期对看火孔盖用氮气清理，保证看火孔盖的清洁。移动式测温装置1中的镜头吹扫装置16，在走行过程中实时对红外线测温仪12和耐高温玻璃看火孔盖进行吹扫，保证红外线测温精度；
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.焦炉立火道温度自动检测方法，其特征在于，包括测温装置走行轨迹编制过程、燃烧室定位过程、鼻梁砖识别过程和连续测温过程；所述测温装置走行轨迹编制过程用于在考虑推焦计划的基础上，通过移动式测温装置定周期的对标准立火道温度进行检测；燃烧室定位过程用于确定燃烧室号与对应时间戳；鼻梁砖识别过程用于在所测温度中识别鼻梁砖的对应温度；移动式测温装置用于在走行中连续测温；燃烧室定位信息和所测温度数据通过无线收发装置上传到地面PLC工作站；通过连续测温过程中所测得的温度曲线，结合燃烧室号、时间戳和鼻梁砖识别信息确定各个立火道的温度值；测温装置走行轨迹编制过程、燃烧室定位过程和鼻梁砖识别过程均在地面PLC工作站中进行。
2.根据权利要求1所述的焦炉立火道温度自动检测方法，其特征在于，所述移动式测温装置在装煤车轨道上运行，同时采用3台移动式测温装置测量不同区域立火道的温度，3台移动式测温装置与装煤车间隔设置，其停放位分别位于两侧的检修区和中部的煤塔区，并在停放位设置定位码盘；移动式测温装置、检修区和煤塔区分别安装无线收发装置，与地面PLC工作站通过无线数据通讯连接。
3.根据权利要求1所述的焦炉立火道温度自动检测方法，其特征在于，所述移动式测温装置采用红外线测温仪通过立火道顶部的看火孔进行测温，测温过程中看火孔由看火孔盖封闭，看火孔盖由耐高温玻璃制成；看火孔盖下方预埋氮气吹扫管，不定期清理看火孔盖；移动式测温装置测温过程中通过镜头吹扫装置实时对红外线测温仪及看火孔盖进行吹扫，保证测温精度。
4.根据权利要求1所述的焦炉立火道温度自动检测方法，其特征在于，所述测温装置走行轨迹编制过程需要同时考虑推焦计划、实际装煤车位置及3台移动式测温装置的协同动作；具体包括如下步骤：
从推焦计划中读取当前计划装煤的装煤孔位置为m0，位于3台移动式测温装置之间的2台装煤车的当前位置分别为m1和m2，且m1＜m2；在装煤车静止后，规划3台移动式测温装置的走行范围，3台移动式测温装置分别用测Ⅰ、测Ⅱ和测Ⅲ表示，设L为一座焦炉的炭化室数量，根据不同炉型取值为55、60、65或70；
当装煤车对位完成后，有m0＝m1或m0＝m2；若m0＝m1且m0≤L，那么测Ⅰ的走行范围是1～m0，测Ⅱ的走行范围是m0+1～m2，测Ⅲ的走行范围是m2+1～2L；若m0＝m2且m0＞L，那么测Ⅰ的走行范围是1～L，测Ⅱ的走行范围是L+1～m0，测Ⅲ的走行范围是m0+1～2L；若m0＝m2且m0≤L，那么测Ⅰ的走行范围是1～m0,测Ⅱ的走行范围是m0+1～L，测Ⅲ的走行范围是L+1～2L；若m0＝m2且m0＞L，那么测Ⅰ的走行范围是1～m1，测Ⅱ的走行范围是m1+1～m0，测Ⅲ的走行范围是m0+1～2L。
5.根据权利要求1所述的焦炉立火道温度自动检测方法，其特征在于，所述燃烧室定位过程是在移动式测温装置走行过程中，通过读取炭化室码盘和时间戳对燃烧室进行定位；具体为：移动式测温装置通过读取头读取炭化室码盘，相邻2个炭化室的码盘数值和时间戳为(m1,t1)、(m2,t2)，由此确定燃烧室号为n，且对应时间范围为t1～t2。
6.根据权利要求1所述的焦炉立火道温度自动检测方法，其特征在于，所述鼻梁砖识别过程是通过移动式测温装置连续测温所得到的温度曲线进行识别，温度曲线由多个波峰和波谷构成，将其波峰值判定为鼻梁砖温度；同时，配合由燃烧室定位过程得到的燃烧室号n和对应时间范围t1～t2，即可确定对应燃烧室n0内的鼻梁砖温度T0和时间戳t0；即在时间范围t1～t2内，如移动式测温装置所测温度为那么T0＝maxt(Tt)，且t0为T0所对应的时间戳。
7.根据权利要求1所述的焦炉立火道温度自动检测方法，其特征在于，所述连续测温过程包括如下步骤：
1)地面PLC工作站收到测温指令后，采用编制后的测温装置走行轨迹制定出3台移动式测温装置的走行计划，在装煤车对位停止后，向3台移动式测温装置发送开始测温指令；
2)移动式测温装置在走行过程中连续测温，并通过无线收发装置向地面PLC工作站持续发送带时间戳的温度和炭化室码盘数据；
3)地面PLC工作站收到带时间戳的温度和码盘数据后，通过鼻梁砖识别过程和燃烧室定位过程对数据进行处理，得到燃烧室号和鼻梁砖温度的一一对应关系；
4)在移动式测温装置走行过程中，地面PLC工作站实时读取装煤车和移动式测温装置的相对位置信息；若相对位置间隔小于设定的安全距离，则向移动式测温装置发送碰撞预警信号，安全距离取3倍的炭化室加燃烧室宽度；
5)移动式测温装置收到地面PLC工作站发送的碰撞预警信号后，立即返回停放位。
8.用于实现权利要求7所述方法的焦炉立火道温度自动检测系统，其特征在于，包括地面PLC工作站和移动式测温装置，地面PLC工作站与移动式测温装置之间通过无线收发装置实现数据通讯连接；移动式测温装置可沿装煤车轨道走行，其上装有PLC、红外线测温仪、镜头吹扫装置和防碰撞装置；焦炉炭化室设炭化室码盘，移动式测温装置上设读取头用于读取炭化室码盘数据；立火道看火孔盖由耐高温玻璃制成；红外线测温仪、镜头吹扫装置、防碰撞装置和读取头分别与PLC连接，PLC另外连接无线收发装置。
9.根据权利要求8所述的焦炉立火道温度自动检测系统，其特征在于，所述防碰撞装置为光栅检测探头，分别安装在移动式测温装置沿行走方向的前、后两侧。
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