CN108659866A - 一种大型焦炉上升管作业情况自动检测和控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型焦炉上升管作业情况自动检测和控制装置，包括气缸，气缸定位于焦炉集气管上部操作平台上，气缸自由端作用于上升管水封盖翻转臂，经翻转臂翻转带动，上升管水封盖完成启闭动作；气缸自由端与第一杆杆体的一端铰接，另一端与第二杆铰接；以第二杆杆体两端为第一和第二端，其第一端铰接于焦炉炉顶面至上升管中部位置，其第二端形成方便握持与施力的扳动杆；以第二杆的两极限转动位为参照，设有与其转动区域内各位置相对应的对照刻度标识以及设置于第二杆杆体上并在随动过程中可即时读取对照刻度标识中第二杆杆体的即时对应位置信息的位置检测部件、以及将所读取信息反馈到控制系统的信息传输部件。

Description

一种大型焦炉上升管作业情况自动检测和控制装置

技术领域

本发明涉及焦炉的荒煤气集气系统工艺设备，具体涉及一种大型焦炉上升管盖动作检测和控制装置。

背景技术

上升管设备是焦炉集气系统的重要组成部分，普遍采用人工操作来进行作业。在炼焦上升管作业中，一般推焦前半小时人工打开上升管水封盖，关闭水封翻板，使上升管内衬上附着的石墨烧掉。装煤前，需关闭上升管水封盖，打开水封翻板并将低压氨水切换至高压氨水，从而将装煤过程中产生的荒煤气抽吸入集气管系统。2015年宝钢在一期焦炉初次实现了焦炉上升管自动控制，但实际应用过程中发现，由于环境恶劣、上升管平台狭窄等原因造成上升管盖和水封翻板检测和反馈信号不稳定、相关设备故障和损坏率高、检修不方便等问题。

在宝钢一期焦炉，上升管盖气缸安装在上升管顶部的侧边，水封翻板气缸安装在集气管上的上升管平台下部，该区域不仅位置狭窄影响作业和检修，而且上升管盖打开后有高温火焰，环境温度高。该上升管系统采用气动执行机构和气控柜，其限位为磁性检测限位且与气动缸为一体设备，其通过感应气缸活塞杆位置来反应翻板位置(气缸磁环因高温弱化或振动导致限位偏移时可能发生检测位置与实际不一致)。其投入使用后发现有大量信号异常甚至气动设备损坏，严重影响焦炉上升管工艺自动开闭系统正常运行，进而可能会造成冒烟及装煤爆鸣等重大安全环境问题。

而由于焦炉炉顶上升管区域环境恶劣，具有高温、高空、粉尘、易燃、易爆的特点，导致区域内相关设备故障率较高、自动化水平也受到严重制约，急需通过相关技术研究和发展，逐步提高焦炉炉顶上升管工艺设备自动化控制的稳定性，为进一步降低人员劳动强度，改善作业条件提供基础。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种安全可靠的上升管盖动作检测和控制装置，可应用于上升管装置手动操作的焦炉，也可用于上升管装置自动控制的焦炉，达到了上升管设备和作业稳定，有利于实现焦炉上升管全自动作业。

其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。

一种大型焦炉上升管作业情况自动检测和控制装置，包括一气缸，所述气缸定位于焦炉集气管上部的操作平台上部，所述气缸的自由端作用于上升管水封盖翻转臂上，经所述翻转臂的翻转带动，所述上升管水封盖完成启闭动作；所述气缸的自由端与一第一杆杆体的一端铰链连接，所述第一杆的另一端与一第二杆铰链连接；以所述第二杆杆体的两端为第一端和第二端，其第一端铰接定位于焦炉炉顶面至上升管中部位置，其第二端形成一方便操作人员握持与施力的扳动杆；以所述第二杆的两极限转动位为参照，设置有与其转动区域内各位置相对应的对照刻度标识以及设置于所述第二杆杆体上并在随动过程中可即时读取所述对照刻度标识中第二杆杆体的即时对应位置信息的位置检测部件、以及将所读取信息反馈到控制系统的信息传输部件。

作为本发明的优选实施了之一，所述第一杆杆体与所述气缸自由端的铰接位与所述气缸自由端与所述上升管水封盖转臂的作用位相重叠(可同时具备手动和自动操作功能)。

作为本技术方案的进一步改进，所述第一杆杆体上圈套有一防止其晃动范围过大的限位环，所述限位环定位于一固定支架上。

也作为本技术方案的进一步改进，所述位置检测部件为位置传感器。其中，所述位置传感器优选为无触点接近开关。

还作为本技术方案的进一步改进，所述第一杆与第二杆铰链连接的位置位于第二杆杆体中部靠向第二端。

进一步，所述第二杆的第二端高于第一端。

作为本发明的又一优选实施例，所述第二杆的两极限转动位间的夹角为30度，所述第二杆的其中一个极限转动位对应的第二端的高度不低于现场操作人员的腰部，另一个极限转动位对应的第二端的高度不高于现场操作人员的头部。

采用上述技术方案的大型焦炉上升管作业情况自动检测和控制装置，可应用于上升管作业手动操作和自动控制的焦炉。在上升管作业手动操作的焦炉上，可避免了人工操作错误、炉顶工和煤车司机联络的延误等，方便判断，便于直接采取措施。对于上升管作业自动化控制的焦炉，大大提高了设备信息反馈的有效性和稳定性，为上升管全自动控制和降低人员劳动强度、改善作业条件提供了良好的基础，有利于避免了造成冒烟及装煤爆鸣等重大安全环境问题。

附图说明

图1为本发明自动检测和控制装置在上升管水封盖打开状态下的结构示意图；

图2为本发明自动检测和控制装置在上升管水封盖关闭状态下的结构示意图；

图3为本发明自动检测和控制装置在上升管水封盖打开状态下操作人员作业形态示意；

图中：10——操作人员 100——集气管操作台 110——支架 200——上升管210——上升管水封盖 220——翻转臂 300——集气管 400——拉杆 410、420——铰接点430——限位环 500——板杆 510——铰接点 550——刻度盘 600——炉顶面 700——气缸 710——伸缩杆 800——控制柜

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步详细的说明。

本发明提供了一种上升管作业中上升管盖动作状态的检测和控制装置，包括检测点、扳杆动作轨道及相应旋转角度的标识、通过扳杆旋转角度推算上升管盖水封翻板执行机构动作位置、检测数据无线发送给装煤车和中控室并参与上升管自动化控制，具体技术方案如下：

在焦炉炉顶平台(炉顶面600)设置检测位置，以水封翻板执行机构动作为例，将图3中操作人员10正对的位置设置为翻板开闭状态检测位置，该检测点由上升管支架扳杆支撑轴向外延伸，确保检测设备运行稳定可靠。

具体结构如下：

集气管300上部，经支架110支撑，形成了集气管操作台100，在集气管操作台100的上部位设置了气缸700，气缸700的活塞杆710前端为自由端，其自由端与控制上升管水封盖210翻转的翻转臂220铰链连接，其铰接点410处，同时还铰链连接有拉杆400的上端。在气缸700的控制下，并经翻转臂220的带动，上升管水封盖210实现了对上升管200上部开口的打开和闭合。如图1所示，为上升管水封盖210的90度翻转打开状态。拉杆400的下端铰链连接于板杆500中点朝上的位置，板杆500的下部端点(参见图中的铰接点510)铰链连接于上升管200的定位支架上，其铰接点在上升管中部偏下的位置，即图中高于炉顶面600而低于上升管中部的范围内。板杆500的上部形成了操作人员10握持的一个控制手柄，以便于手动控制的执行。

在气缸的伸缩过程中，上升管水封盖210的启闭过程中，板杆500形成了一定角度范围的转动行程，与该行程相对应，设置了一个在可以该位置通过读取其角度变化信息进而判断上升管水封盖210的状态的刻度盘550。其中，其读取是通过设置在板杆500上的位置识别开关来完成的，例如可以即时汇报其角度信息到控制柜800，以依据读取的信息进行后续判断的信息采集任务。

如图3所示，箭头A和B分别指引了板杆500的两个极限转动位，其所圈定的角度范围相对于操作人员10来说，最低点的板杆不应该低于站在炉顶面600上的操作人员的腰部，而最高点则不应该高于操作人员的头部。

本发明的技术方案将气缸与位置检测限位分开设置，并采用感应限位，将其设置在炉顶平台直接检测和反映翻板动作，不仅位置开阔方便检查、维护，而且作业环境改善设备稳定信号不受干扰。具体优点及使用操作如下：

1、使用接近限位等，实现对扳杆旋转角度的检测，相应推算出翻板的开度，一般焦炉只需要对开和关两个位置分别进行检测即可满足需要，特殊焦炉上升管工艺要求可增加检测数据输出。另外该处作业环境温度大大降低，限位的耐温要求可降低至100℃以上，且与上升管平台相比，作业空间大，方便检修。

2、在上升管支架处设置扳杆动作轨道(即通过图中所设的限位环430来实现)，防止扳杆过度晃动，确保检测精确。

3、将检测数据无线发送给装煤车和中控室并参与上升管自动化控制。一般在装煤前半小时检测相应炉号上升管状态，状态异常时显示报警，并设置相应联锁。

本发明在炉顶平台上升管水封翻板扳杆的支撑轴处设置检测点，通过限位检测扳杆旋转角度进一步推算上升管盖和桥管水封翻板动作状态；设置扳杆动作轨道和相应旋转角度标识；该检测数据作为上升管自动化工艺运行参数，进行程序控制。由上升管水封盖气缸、扳杆、防止扳杆晃动装置、位置检测及刻度标识、控制柜、机械传动构件等部分组成。位置检测及刻度标识在炉顶平台上靠近钢结构支撑轴处，通过无触点接近限位检测转动角度。结合实际扳杆动作范围，设置防止扳杆晃动装置。将气缸及位置检测接线引入控制柜，进行自动控制。经试验，试验结果良好。可应用于环境恶劣的焦炉炉顶上升管作业中，尤其是对自动化水平和环境保护要求较高的焦炉上，解决了上升管盖和水封翻板执行机构无检测、设备故障多、检修平台狭窄等问题，对确保焦炉稳定生产和实现上升全自动作业具有重要的意义，因此本发明具有较高的实用价值及较好的推广应用前景。

Claims (8)

1.一种大型焦炉上升管作业情况自动检测和控制装置，包括一气缸，其特征在于，所述气缸定位于焦炉集气管上部的操作平台上部，所述气缸的自由端作用于上升管水封盖翻转臂上，经所述翻转臂的翻转带动，所述上升管水封盖完成启闭动作；所述气缸的自由端与一第一杆杆体的一端铰链连接，所述第一杆的另一端与一第二杆铰链连接；以所述第二杆杆体的两端为第一端和第二端，其第一端铰接定位于焦炉炉顶面至上升管中部位置，其第二端形成一方便操作人员握持与施力的扳动杆；以所述第二杆的两极限转动位为参照，设置有与其转动区域内各位置相对应的对照刻度标识以及设置于所述第二杆杆体上并在随动过程中可即时读取所述对照刻度标识中第二杆杆体的即时对应位置信息的位置检测部件、以及将所读取信息反馈到控制系统的信息传输部件。

2.根据权利要求1所述大型焦炉上升管作业情况自动检测和控制装置，其特征在于，所述第一杆杆体与所述气缸自由端的铰接位与所述气缸自由端与所述上升管水封盖转臂的作用位相重叠。

3.根据权利要求1所述大型焦炉上升管作业情况自动检测和控制装置，其特征在于，所述第一杆杆体上圈套有一防止其晃动范围过大的限位环，所述限位环定位于一固定支架上。

4.根据权利要求1所述大型焦炉上升管作业情况自动检测和控制装置，其特征在于，所述位置检测部件为位置传感器。

5.根据权利要求4所述大型焦炉上升管作业情况自动检测和控制装置，其特征在于，所述位置传感器为无触点接近开关。

6.根据权利要求1所述大型焦炉上升管作业情况自动检测和控制装置，其特征在于，所述第一杆与第二杆铰链连接的位置位于第二杆杆体中部靠向第二端。

7.根据权利要求6所述大型焦炉上升管作业情况自动检测和控制装置，其特征在于，所述第二杆的第二端高于第一端。

8.根据权利要求7所述大型焦炉上升管作业情况自动检测和控制装置，其特征在于，所述第二杆的两极限转动位间的夹角为30度，所述第二杆的其中一个极限转动位对应的第二端的高度不低于现场操作人员的腰部，另一个极限转动位对应的第二端的高度不高于现场操作人员的头部。