CN113048794A - 智能诊断喷枪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智能诊断喷枪，中心管、枪头和数据处理单元，中心管内部设置有中心通道，枪头内沿自身轴线设置有第一通道，中心通道和第一通道连通并形成内层通道，内层通道内设置有内通道微型传感器；数据处理单元用于接收内通道微型传感器的检测结果，并根据检测结果检测和预判智能诊断喷枪的工作状态。根据本发明实施例的智能诊断喷枪，通过在喷枪内部植入传感器，实现对喷枪工作状态和烧损情况的实时监测，并基于传感器采集到的参数建立流动和传热模型，实现对喷枪本体和炉窑装置工作状态的智能诊断和精准预判，有利于实现喷枪的计划性更换和炉窑装置的计划性检修，提高作业率，降低设备和操作人员的安全风险。
Description
技术领域
本发明涉及金属熔炼设备领域，具体涉及一种智能诊断喷枪。
背景技术
熔池熔炼技术广泛应用于金属冶炼领域，其中喷枪为冶金过程的核心元件。压缩空气、氧气、富氧空气、燃料或还原剂等介质通过喷枪形成高速射流喷入炉内熔池，输送介质并迅速搅动熔池进而加速传热、传质和化学反应过程。
目前的喷枪仅在气源阀站区有流量、压力和温度测点，在喷枪本体和枪体内部介质通道无温度和压力监测手段，无法获取喷枪出口处的枪体温度、介质温度和介质压力等数据；无法准确计算出喷枪出口进入熔池时的介质流速，也无法判断出口处等喷枪易损部位的喷枪烧损情况和工作状态等，更无法通过建立流动和传热模型对喷枪和喷枪外壁耐火材料或水套的运行状态做出诊断。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种智能诊断喷枪。
根据本发明实施例的一种智能诊断喷枪，包括：
中心管和枪头，所述中心管内部设置有中心通道，所述枪头内沿自身轴线设置有第一通道，所述中心通道和所述第一通道连通并形成内层通道，所述内层通道内设置有内通道微型传感器；
数据处理单元，所述数据处理单元用于接收所述内通道微型传感器的检测结果，并根据所述检测结果检测和预判所述智能诊断喷枪的工作状态。
根据本发明实施例的智能诊断喷枪，通过在喷枪内部植入传感器，实现对喷枪工作状态和烧损情况的实时监测，并基于传感器采集到的参数建立流动和传热模型，实现对喷枪本体和炉窑装置工作状态的智能诊断和精准预判，有利于实现喷枪的计划性更换和炉窑装置的计划性检修，提高作业率，降低设备和操作人员的安全风险。
在本发明实施例中所述枪头内邻近自身轴线处设置有第二通道，所述中心通道分别于所述第一通道、所述第二通道连通并形成所述内层通道。
在本发明实施例中，所述第二通道数量为多个，多个所述第二通道围绕所述枪头轴线均匀分布；
所述第二通道横截面形状为圆型、梯形、矩形或三角形。
在本发明实施例中，所述智能诊断喷枪还包括外套管，所述外套管与所述中心管之间形成第一环缝，所述外套管与所述枪头之间形成第二环缝，所述第一环缝与所述第二环缝连通形成外层通道。
在本发明实施例中，所述枪头内远离自身轴线处设置有第三通道，所述第一环缝分别连通于所述第二环缝、所述第三通道并形成所述外层通道。
在本发明实施例中，所述第三通道数量为多个，多个所述第三通道围绕所述枪头轴线均匀分布；
所述第三通道横截面形状为圆型、梯形、矩形或三角形。
在本发明实施例中，所述枪头外周壁面和/或所述外套管内周壁面设置有多条沟槽。
在本发明实施例中，所述沟槽为螺旋状沟槽或直沟槽；
所述沟槽横截面为矩形、梯形或三角形。
在本发明实施例中，所述外层通道内设置有外通道微型传感器；所述内通道微型传感器或所述外通道微型传感器为温度传感器、压力传感器、声音传感器或图像传感器当中的任意一种或任意几种的组合。
在本发明实施例中，所述内通道微型传感器或所述外通道微型传感器设置于所述枪头远离所述中心管的端部。
在本发明实施例中，所述智能诊断喷枪还包括防爆接线箱，所述内通道微型传感器和所述外通道微型传感器均电性连接于所述防爆接线箱。
附图说明
图1是本发明实施例中智能诊断喷枪的结构示意图，图中传感器引出线仅表示各元器件之间的连接关系，不应理解为传感器引出线的具体位置；
图2是本发明实施例中枪头的截面示意图；
图3是本发明另一实施例中枪头的截面示意图；
图4是本发明另一实施例中枪头的截面示意图。
附图标记：
1、内管座；11、内通道传感器接口；2、中心管；3、枪头；31、第一通道；32、第二通道；33、第三通道；34、内通道微型传感器；35、外通道微型传感器；36、沟槽；4、外管座；41、外通道传感器接口；5、外套管；6、防爆接线箱；7、现场显示变送器；8、信号处理器。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1-图4描述根据本发明实施例的智能诊断喷枪。
如图1-图4所示，根据本发明实施例的一种智能诊断喷枪，包括依次首尾连接的内管座1、中心管2和枪头3，内管座1、中心管2和枪头3均为回转零件且均为中空结构，内管座1内设置有内管座1孔，中心管2内部设置有中心通道，枪头3内沿自身轴线设置有第一通道31，内管座1孔、中心通道和第一通道31连通并形成内层通道，内层通道内设置有内通道微型传感器34。内层通道用于流通内层介质，内层介质可以是空气、氧气、富氧空气、天然气、还原剂或其他介质当中的一种或任意几种的组合。
数据处理单元，数据处理单元用于接收内通道微型传感器34的检测结果，并根据检测结果检测和预判智能诊断喷枪的工作状态。例如，数据处理单元当中的信号处理器8可以接收传感器的测量数据信息并建立流动及传热等数学模型，通过数学模型计算可以得到喷枪及附件耐材或水套的温度场和流动信息，实时监测和诊断预判出喷枪本体和炉窑装置工作状态。
根据本发明实施例的智能诊断喷枪，通过在喷枪内部植入传感器，实现对喷枪工作状态和烧损情况的实时监测，并基于传感器采集到的参数建立流动和传热模型，实现对喷枪本体和炉窑装置工作状态的智能诊断和精准预判，有利于实现喷枪的计划性更换和炉窑装置的计划性检修，提高作业率，降低设备和操作人员的安全风险。
在本发明实施例中，数据处理单元连接有现场显示变送器7，现场显示变送器7用于将传感器测量信号变成工业标准电信号并将测量值现场显示，以便操作人员观察和记录。例如，现场显示变送器7包括DCS/PLC远传接口和传输协议，可将信号远传至DCS或PLC控制系统。
在本发明实施例中，数据处理单元连接有报警装置，当传感器测量数据信号和数学模型设定值发生异常时，会及时发出预警，提醒操作人员进行喷枪更换或采取其它措施。实现喷枪的计划性更换和炉窑装置的计划性检修，提高作业率并降低设备和操作人员安全风险。
如图1和图2所示，在本发明实施例中枪头3内邻近自身轴线处设置有第二通道32，第一通道31与第二通道32互相隔绝，中心通道分别于第一通道31、第二通道32连通并形成内层通道，内层介质从内管座1一端流入后内层通道后，首先流经中心通道，然后部分内层介质流经第一通道31，另一部分内层介质流经第二通道32，最终从枪头3另一端处排出。将内层介质分为多个流动路径流出，使得射流分散为多股射流，速度增加。
优选的，第二通道32数量为多个，多个第二通道32围绕枪头3轴线均匀分布，通过合理设置多个第二通道32的间距和排布可以放置喷枪出现回火。
可选的，第二通道32横截面形状为圆型、梯形、矩形或三角形。
在本发明实施例中，智能诊断喷枪还包括外管座4和外套管5，外管座4与外套管5均为回转零件且为中空结构，外管座4内设置有外管座4孔，外管套内形成有外管套孔。中心管2穿设于外管座4孔和外管套孔中，外管座4、外套管5与中心管2之间形成第一环缝；枪头3穿设于外管套孔中，外套管5与枪头3之间形成第二环缝，第一环缝与第二环缝连通形成外层通道。外层通道与内层通道相互隔绝，外层通道用于流通外层介质，外层介质可以是空气、氧气、富氧空气、天然气、还原剂或其他介质当中的一种或任意几种的组合；外层介质可以与内层介质相同，也可以与内层介质不同。
如图1和图3所示，在本发明实施例中，枪头3内远离自身轴线处设置有第三通道33，第一环缝分别连通于第二环缝、第三通道33并形成外层通道。第一通道31、第二通道32和第三通道33互相隔绝，且第三通道33与重心通道不连通。外层介质由外管座4一端流入外层通道后，首先流经第一环缝，然后部分外层介质流经第二环缝，另一部分外层介质流经第三通道33，最终从枪头3另一端处排出。将外层介质分为多个流动路径流出，使得射流分散为多股射流，速度增加。
优选的，第三通道33数量为多个，多个第三通道33围绕枪头3轴线均匀分布，通过合理设置多个第三通道33的间距和排布可以放置喷枪出现回火。
可选的，第三通道33横截面形状为圆型、梯形、矩形或三角形。
如图1和图4所示，在本发明实施例中，枪头3外周壁面和/或外套管5内周壁面设置有多条沟槽36，流经外层通道的部分介质能够沿沟槽36流动并喷出，有利于射流的分散和速度增加。可选的，沟槽36为螺旋状沟槽36或直沟槽36，沟槽36横截面为矩形、梯形或三角形。
在本发明实施例中，外层通道内设置有外通道微型传感器35；内通道微型传感器34或外通道微型传感器35为温度传感器、压力传感器、声音传感器或图像传感器当中的任意一种或任意几种的组合。
在本发明实施例中，内通道微型传感器34或外通道微型传感器35设置于枪头3远离中心管2的端部，以便收集枪头3处的参数。
如图1所示，在内管座1上设置有内通道传感器接口11，内通道微型传感器34设置于内层通道的出口处，内通道微型传感器34上连接有传感器引出线，传感器引出线固定于喷枪内部并从内通道传感器接口11当中引出。可以理解的是，固定于喷枪内部的传感器引出线能够抵御内层介质流动的干扰并不会发生任意晃动。
在外管座4上设置有外通道传感器接口41，外通道微型传感器35设置于外层通道的出口处，外通道微型传感器35上连接有传感器引出线，传感器引出线固定于喷枪外部并从外通道传感器接口41当中引出。可以理解的是，固定于喷枪外部的传感器引出线能够抵御外层介质流动的干扰并不会发生任意晃动。
传感器引出线从内通道传感器接口11、外通道传感器接口41引出后，接入防爆接线箱6，使得可能产生电火花的接线口与外部环境隔绝，避免出现安全隐患和安全事故。
在本发明实施例当中，内通道微型传感器34或外通道微型传感器35的外径尺寸为1mm-4mm。
在本发明实施例当中，中心管2、外套管5、枪头3材质均为不锈钢。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种智能诊断喷枪，其特征在于，包括：
中心管和枪头，所述中心管内部设置有中心通道，所述枪头内沿自身轴线设置有第一通道，所述中心通道和所述第一通道连通并形成内层通道，所述内层通道内设置有内通道微型传感器；
数据处理单元，所述数据处理单元用于接收所述内通道微型传感器的检测结果，并根据所述检测结果检测和预判所述智能诊断喷枪的工作状态。
2.根据权利要求1所述的智能诊断喷枪，其特征在于，所述枪头内邻近自身轴线处设置有第二通道，所述中心通道分别于所述第一通道、所述第二通道连通并形成所述内层通道。
3.根据权利要求2所述的智能诊断喷枪，其特征在于，所述第二通道数量为多个，多个所述第二通道围绕所述枪头轴线均匀分布；
所述第二通道横截面形状为圆型、梯形、矩形或三角形。
4.根据权利要求1所述的智能诊断喷枪，其特征在于，所述智能诊断喷枪还包括外套管，所述外套管与所述中心管之间形成第一环缝，所述外套管与所述枪头之间形成第二环缝，所述第一环缝与所述第二环缝连通形成外层通道。
5.根据权利要求4所述的智能诊断喷枪，其特征在于，所述枪头内远离自身轴线处设置有第三通道，所述第一环缝分别连通于所述第二环缝、所述第三通道并形成所述外层通道。
6.根据权利要求5所述的智能诊断喷枪，其特征在于，所述第三通道数量为多个，多个所述第三通道围绕所述枪头轴线均匀分布；
所述第三通道横截面形状为圆型、梯形、矩形或三角形。
7.根据权利要求4所述的智能诊断喷枪，其特征在于，所述枪头外周壁面和/或所述外套管内周壁面设置有多条沟槽。
8.根据权利要求7所述的智能诊断喷枪，其特征在于，所述沟槽为螺旋状沟槽或直沟槽；
所述沟槽横截面为矩形、梯形或三角形。
9.根据权利要求4-8中任一项所述的智能诊断喷枪，其特征在于，所述外层通道内设置有外通道微型传感器；所述内通道微型传感器或所述外通道微型传感器为温度传感器、压力传感器、声音传感器或图像传感器当中的任意一种或任意几种的组合。
10.根据权利要求9所述的智能诊断喷枪，其特征在于，所述内通道微型传感器或所述外通道微型传感器设置于所述枪头远离所述中心管的端部；
所述智能诊断喷枪还包括防爆接线箱，所述内通道微型传感器和所述外通道微型传感器均电性连接于所述防爆接线箱。
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