CN111060209B - 一种高炉炉缸温度传感器的补增及测算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高炉炉缸温度传感器的补增及测算方法，属于冶金行业模型测算技术领域。本发明的技术方案包括：高炉炉缸温度传感器损坏不能正常工作时，在损坏的温度传感器所在位置外侧周围安装补增温度传感器，考虑到安全性，按照设定阈值控制插入深度，根据材料、位置、热流密度、生命周期校正系数等参数计算原位置温度，结合状态正常的温度传感器的数据，共同实现高炉炉缸温度自动监测和报警的功能，解决原有和补增温度传感器深度不同，数据差别大，难以有效监控炉缸工作状态及长寿的问题。本发明公开的技术方案具有实施方法简便，实施成本低，测算结果可靠的优点。

Description

一种高炉炉缸温度传感器的补增及测算方法
技术领域
本发明是一种高炉炉缸温度传感器的补增及测算方法，属于冶金行业模型测算技术领域。
背景技术
高炉炉缸温度是高炉炼铁最为重要的炉况指标，直接影响稳定和长寿。由于炉缸是一个高温高压危险的环境，目前普遍通过外围热电偶测温等方式监测炉缸状态。但是一旦炉况异常，极易造成传感器损坏，且原热电偶的安装是永久性的，考虑到安全性，不能随意拔出和更换，因此炉缸状态也就变成了黑匣子。专利CN106868242A利用炉壳测温等检测数据，通过温度场的精细化计算，实现基于炉壳测温的炉缸侵蚀在线监测报警功能，但只适用于炉缸温度传感器比较齐全的环境，且计算庞杂，实际情况和自动化条件往往没法满足，影响计算结果，同时没有考虑温度传感器损坏后的补增处理措施，也没有考虑原有和补增温度传感器深度不同所带来的问题。另外，基于巨大的经济成本考虑，高炉操作者一般不会轻易停炉大修来全部更换传感器设备，因此，急需一种工业上便于实施的高炉炉缸温度传感器补增及测算方法来监控炉缸状态。
发明内容
本发明的目的是提供一种高炉炉缸温度传感器的补增及测算方法，高炉炉缸温度传感器损坏不能正常工作时，在损坏的温度传感器所在位置外侧周围安装补增温度传感器，考虑到安全性，按照设定阈值控制插入深度，并根据材料、位置、热流密度、生命周期校正系数参数计算原位置温度，结合状态正常的温度传感器的数据，共同实现高炉炉缸温度自动监测和报警，解决背景技术中原有和补增温度传感器深度不同，数据差别大，难以有效监控炉缸工作状态及长寿的问题。
本发明技术方案是：
一种高炉炉缸温度传感器的补增及测算方法，包含如下操作步骤：
(1).温度传感器筛查：对高炉炉缸的温度传感器工作状态进行甄别判断，温度传感器工作状态满足(a)、(b)、(c)中任一条件时，标记该位置传感器损坏，需要补增温度传感器；条件(a)为：原有内侧或外侧温度传感器输出温度不在设定故障上、下极限范围内；条件(b)为：原有内侧温度传感器输出温度小于外侧传感器输出温度；条件(c)为：历史上原有温度传感器曾经损坏但又有读数；
(2).安装补增温度传感器：沿高炉外侧冷却壁的垂直缝隙寻找安装位置，安装位置在垂直方向上与损坏传感器的距离不超过设定高度阈值的范围，其中设定高度阈值的范围为130到270毫米，在垂直缝隙处安装补增温度传感器，可避免在冷却壁上打孔造成其损坏情况的发生。确定安装位置后进行钻孔安装，安装时一边钻孔插入补增温度传感器，一边密切监控补增传感器温度读数，根据温度读数调整插入深度，满足(d)、(e)任一条件时，停止继续插入，完成补增温度传感器的安装；条件(d)为：补增温度传感器温度≥t，t＝相邻正常传感器温度最大值-设定偏差阈值，其中设定偏差阈值的范围为0到100度；条件(e)为：补增温度传感器插入深度达到或超过设定深度极限，其中设定深度极限的范围为0到80mm；
(3).计算炉缸原位置温度：根据材料、位置、热流密度、生命周期校正系数参数计算原位置温度，通过计算与补增位置相邻且状态正常的温度传感器的数据，获得热流密度平均值
Figure BDA0002331359230000021
计算公式为：
Figure BDA0002331359230000031
其中n为传感器个数，λ为导热系数，T为传感器温度，x为传感器径向位置；再根据热流密度平均值
Figure BDA0002331359230000032
补增传感器的温度T补和径向位置x补、原传感器的径向位置x原、生命周期校正系数β，计算原位置温度
Figure BDA0002331359230000033
Figure BDA0002331359230000034
(4).温度传感器数据使用：结合状态正常的温度传感器共同实现高炉炉缸温度自动监测和报警。
优选的，补增温度传感器具有防水功能，安装前进行防水检测和处理。避免因冷却水泄露导致温度传感器失效。
优选的，补增温度传感器安装位置在炉缸耐材内部，且距离炉缸耐材外侧零到设定深度极限的范围内，考虑到安全性，设定深度极限的范围为0到80mm。
优选的，损坏的温度传感器数量可以是1个或多个，但补增位置相邻正常传感器数量需大于等于损坏的温度传感器数量。
优选的，补增温度传感器计算方法通过生命周期校正系数β来校正由于新旧温度传感器服役时间不同所带来的信号误差。
优选的，炉缸温度自动监测和报警：将所有传感器信号通过自动化系统进行数据采集，通过计算机系统进行数据处理计算，并将结果实时推送和呈现给使用者。将状态正常传感器实测温度和通过补增温度传感器计算获得原位置温度按照圆周均匀展开图方式呈现给使用者，当温度大于报警极限值时，显示不同级别报警。
有益效果：
本发明所述技术方案通过补增温度传感器的方法，实现了对损坏温度传感器位置温度监测需求的补增，适用于实际生产，实施成本低，同时对传感器安装位置的挑选，加强了补增安全性，降低了实施难度，使得监测结果更加可靠，解决原有和补增温度传感器深度不同，数据差别大，难以有效监控炉缸工作状态及长寿的问题。本发明可以对高炉炉缸温度状态进行动态分析、监测和预警，更加符合高炉操作者对炉缸监测的要求，有益于高炉炉役中后期温度传感器损坏后炉缸工作监控，维持高炉安全生产，延长高炉寿命。
附图说明
通过参考附图可更加清楚地理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
附图1是本发明中安装补增温度传感器进行测温和计算示意图；
附图2是本发明中根据补增位置周围状态正常传感器温度获得热流密度平均值示意图；
附图3是本发明中炉缸温度自动监测和报警系统结构示意图；
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
一种高炉炉缸温度传感器的补增及测算方法，操作过程如下：对需要进行补增的高炉炉缸温度传感器工作状态进行甄别判断，设定故障上、下极限范围为{1100℃，50℃}，按照判定条件，对高度为10米、9米、8米的温度传感器进行统计。如表1所示，其中9米高度编号为02号的内侧和外侧传感器读数均为1205℃，超过设定故障上、下极限范围，判定为双侧损坏。
表1传感器统计甄别
Figure BDA0002331359230000051
由此得出9米高度编号为02号的位置需要进行补增。
挑选防水型补增温度传感器，在安装之前进行防水检测，若只有一般型补增温度传感器，则进行防水加固处理，避免出现传感器因水失灵的情况。设定高度阈值为205mm，沿高炉外侧冷却壁垂直缝隙，且在垂直方向上与损坏的温度传感器位置不超过设定高度阈值的范围内，确定安装位置为损坏传感器位置沿垂直方向向上200mm处，安装时一边钻孔插入补增温度传感器，一边密切监控补增传感器温度读数，根据温度灵活调整插入深度。温度的设定偏差阈值为100℃，设定深度极限为80mm，相邻正常传感器最大读数为410℃，原有内外侧传感器距离耐材外侧的长度分别为700mm、200mm。对于9米高度编号为02号的位置，在将补增传感器插入耐材内部的过程中，温度读数从30℃上升到230℃，插入位置在距离耐材外侧80mm处，达到了设定深度极限，停止继续深入，防止打穿。
根据材料、位置、热流密度参数计算9米高度编号为02号位置温度。
利用临时变量
Figure BDA0002331359230000052
其中
Figure BDA0002331359230000053
A(10m,02)＝0.192，A(10m,03)＝0.214，A(9m,01)＝0.236，A(9m,03)＝0.222，A(8m,01)＝0.29，A(8m,02)＝0.306，A(8m,03)＝0.244。
根据传感器服役时间不同所带来的信号误差，设置生命周期校正系数β＝1.04，推导根据补增传感器温度获得9米高度编号为02号位置温度公式
Figure BDA0002331359230000061
T原外侧＝268℃。
将所有传感器信号通过自动化系统进行数据采集，通过B/S(浏览器/服务器)系统架构方式进行数据处理计算，并将结果实时推送和呈现给使用者。将状态正常传感器实测温度和通过补增传感器计算获得原位置温度按照圆周均匀展开图方式呈现给使用者，当温度大于报警极限值时，显示不同级别报警。设定红色报警极限值为400℃，黄色报警极限值为350℃，正常为绿色。如表2所示，实现炉缸温度自动监测和报警。
表2炉缸温度自动监测和报警
Figure BDA0002331359230000071
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (4)

1.一种高炉炉缸温度传感器的补增及测算方法，其特征在于，该方法包括：
(1).温度传感器筛查：对高炉炉缸的温度传感器工作状态进行甄别，温度传感器工作状态满足(a)、(b)、(c)中任一条件时，标记该位置温度传感器损坏，需要补增温度传感器；条件(a)为：原有内侧或外侧温度传感器输出温度不在设定故障上、下极限范围内；条件(b)为：原有内侧温度传感器输出温度小于外侧温度传感器输出温度；条件(c)为：历史上原有温度传感器曾经损坏但又有读数；
(2).安装补增温度传感器：沿高炉外侧冷却壁的垂直缝隙寻找安装位置，安装位置在垂直方向上与损坏温度传感器的距离不超过设定高度阈值的范围，其中设定高度阈值的范围为130到270毫米，确定安装位置后进行钻孔安装，安装时一边钻孔插入补增温度传感器，一边密切监控补增温度传感器温度读数，根据温度读数调整插入深度，满足(d)、(e)任一条件时，停止继续插入，完成补增温度传感器的安装；条件(d)为：补增温度传感器温度≥t，t＝相邻正常温度传感器的温度最大值-设定偏差阈值，其中设定偏差阈值的范围为0到100度；条件(e)为：补增温度传感器插入深度达到或超过设定深度极限；
(3).计算炉缸原位置温度：根据材料、位置、热流密度、生命周期校正系数参数计算原位置温度，通过计算与补增位置相邻且状态正常的温度传感器的数据，获得热流密度平均值
Figure FDA0002786400470000011
计算公式为：
Figure FDA0002786400470000012
其中n为温度传感器个数，λ为导热系数，
Figure FDA0002786400470000021
为编号为i的内侧温度传感器的温度，单位为℃，
Figure FDA0002786400470000022
为编号为i的外侧温度传感器的温度，单位为℃，
Figure FDA0002786400470000023
为编号为i的内侧温度传感器的径向位置，单位为mm，
Figure FDA0002786400470000024
为编号为i的外侧温度传感器的径向位置，单位为mm；根据热流密度平均值
Figure FDA0002786400470000025
补增温度传感器的温度T补和径向位置x补、原传感器的径向位置x原、生命周期校正系数β，计算原位置温度
Figure FDA0002786400470000026
(4).温度传感器数据使用：结合状态正常的温度传感器共同实现高炉炉缸温度自动监测和报警。
2.根据权利要求1所述一种高炉炉缸温度传感器的补增及测算方法，其特征在于：补增温度传感器具有防水功能，安装前进行防水检测和处理。
3.根据权利要求1所述一种高炉炉缸温度传感器的补增及测算方法，其特征在于：安装补增温度传感器安装位置在炉缸耐材内部，且与炉缸耐材外侧距离为零到设定深度极限的范围内，设定深度极限的范围为0到80mm。
4.根据权利要求1所述一种高炉炉缸温度传感器的补增及测算方法，其特征在于：损坏的温度传感器数量可以是1个或多个，但补增位置相邻正常温度传感器数量需大于等于损坏的温度传感器数量。
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