CN113983827A - 基于高速红外的炉管管壁温度控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业炉温度控制技术领域，尤其涉及基于高速红外的炉管管壁温度控制系统，包括工业炉炉壁，所述工业炉炉壁包括为双层结构，且其外层上均匀开设有若干组圆形通孔，并在通孔处固定安装有调节组件，调节组件包括导热通道，导热通道上正对圆形通孔处转动连接有偏转板，导热通道的顶端一侧固定安装有安装盒，安装盒的顶端内壁固定安装有输出轴竖直向下的推杆电机。本发明使得工业炉在实际使用的过程中可以根据情况选择合适数量的红外监测仪进行温度监测，配合调节组件实现较好的温度调节功能；保证了持续有效地监测，为温度控制提供较好的保障，进而保障了工业炉的安全性以及延长其使用寿命。

Description

基于高速红外的炉管管壁温度控制系统

技术领域

本发明涉及工业炉温度控制技术领域，尤其涉及基于高速红外的炉管管壁温度控制系统。

背景技术

工业炉是在工业生产中，利用燃料燃烧或电能转化的热量，将物料或工件加热的热工设备，在石油炼制、石油化工、煤化工、焦油加工、原料输送等工业过程中使用广泛，是耗能大户，也是一个多变量耦合、多干扰、非线性和时变的系统，具有设备价值高、工艺操作复杂、危险性高，环保压力大等特征。其工艺介质出口温度、氧含量、CO等含量等受燃料低热值、热负荷变化等多方面不确定因素干扰，同时各类执行机构存在较严重非线性、灵敏度差以及面临安全生产压力大等因素，传统的 PID 控制有时不能满足先进控制与管理的要求，还会出现空燃比不匹配能源耗量较高的现象。

在工业炉使用的过程中，通常为了保证工业炉的使用寿命以及使用过程中的安全性，需要对其炉管管壁的温度进行严格把控，对其进行较好的温度调节，从而避免危险情况的发生。但是由于工业炉体积较大，在实际监测的过程中不易于对其进行全面的监测，从而使得温度控制难以进行，存在较大的安全隐患，为此我们提出基于高速红外的炉管管壁温度控制系统。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的基于高速红外的炉管管壁温度控制系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

基于高速红外的炉管管壁温度控制系统，包括工业炉炉壁，所述工业炉炉壁包括为双层结构，且其外层上均匀开设有若干组圆形通孔，并在通孔处固定安装有调节组件，调节组件包括导热通道，导热通道上正对圆形通孔处转动连接有偏转板，导热通道的顶端一侧固定安装有安装盒，安装盒的顶端内壁固定安装有输出轴竖直向下的推杆电机，且推杆电机的输出轴固定连接有贯穿伸入导热通道内部的连接杆，且连接杆的端部与偏转板的顶端侧壁之间转动连接有导向杆；工业炉炉壁的外侧中部通过安装架固定安装有监测组件，监测组件包括安装环架，安装环架的顶面和底面均开设有环形凹槽，且环形凹槽的界面呈L形，且其在环形凹槽靠近内圈的一侧焊接有齿环，并在环形凹槽较深的一侧卡设有与齿环适配的移动组件，移动组件的靠近环形凹槽开口的一侧固定安装有角度调节机构，角度调节机构包括防护壳和固定板，且防护壳内固定安装有输出轴指向固定板的第二电机，第二电机的输出轴连接有贯穿防护壳的转动杆，且转动杆的一端与固定板转动连接，转动杆的外侧套设有固定套管，固定套管的靠近环形凹槽开口的一侧固定连接有调节平台，调节平台靠近环形凹槽开口的一侧一侧固定安装有红外监测仪，且红外监测仪通过控制器与调节组件电性连接。

优选的，移动组件包括移动盒，移动盒的顶端内壁固定安装有输出轴竖直向下的第一电机，且第一电机的输出轴同心连接啮合齿轮，且啮合齿轮的部分贯穿延伸至移动盒的外侧并与齿环啮合。

优选的，所述移动盒的远离齿环的一侧设有开口，且其顶端开设有通孔，并在通孔的一侧开设有条形开口，并在开口处滑动连接有移动板，移动盒的顶端在条形开口处设有与移动板固定连接调节螺管，且调节螺管的内部螺纹连接有贯穿深入通孔处的调节螺杆，调节螺杆贯穿伸入通孔处的一端同心连接有拨动齿轮。

优选的，所述移动盒在条形开口的两侧内壁处均开设有条形导向槽，并在条形导向槽内滑动连接有与调节螺管固定连接的导向块。

优选的，所述移动盒的底面和顶面以及移动板的侧面均开设有球形凹槽，并在球形凹槽内嵌设有钢珠，且位于移动盒的底面以及移动板的侧面的钢珠均与安装环架上环形凹槽的较深段抵触。

优选的，所述安装环架远离齿环的一侧内壁处竖直开设有若干组燕尾滑槽，并在燕尾滑槽处滑动连接有燕尾导向块，燕尾导向块之间固定连接有环形压板，且环形压板的底端与移动盒顶面的钢珠抵触。

优选的，所述环形压板上开设有若干组竖直方向的螺纹通孔，并在螺纹通孔处螺纹连接有与安装环架上环形凹槽较浅端的底面内壁转动连接的锁设杆。

优选的，所述偏转板指向工业炉炉壁内部的一侧设有保温层。

基于高速红外的炉管管壁温度控制系统的方法，包括以下步骤：

S1、安装组件：将移动组件、角度调节机构以及红外监测仪安装在安装环架内，并通过调节，保证各个部件之间的紧密关系，避免发生脱落；

S2、试运转：通过启动第一电机以及红外监测仪保证温度检测功能能够进行工作；

S3、参数调整：通过调节角度调节机构，使得各组红外监测仪所扫描的区域进行分离，并通过控制器将其与对应区域的调节组件进行电性连接；

S4、正式运行：通过前述的步骤，使得红外检测仪对特定高度区域的工业炉炉壁进行监测，并配合调节组件，方便对内部热量进行导出或者封闭，达到温度调节的效果。

本发明的有益效果为：

1、通过可调式的监测组件的设置，使得工业炉在实际使用的过程中可以根据情况选择合适数量的红外监测仪进行温度监测，配合调节组件实现较好的温度调节功能；

2、通过本装置中移动组件的设置，使得红外监测仪在使用的过程中能够随之进行高速移动，且配合环形压板的作用较好地避免了脱落的风险，进一步保证了持续有效地监测，为温度控制提供较好的保障，进而保障了工业炉的安全性以及延长其使用寿命。

附图说明

图1为本发明提出的基于高速红外的炉管管壁温度控制系统的主视结构示意图；

图2为本发明提出的基于高速红外的炉管管壁温度控制系统的监测组件的部分剖视结构示意图；

图3为本发明提出的基于高速红外的炉管管壁温度控制系统的部分俯视结构示意图；

图4为本发明提出的基于高速红外的炉管管壁温度控制系统的移动组件的剖视结构示意图；

图5为本发明提出的基于高速红外的炉管管壁温度控制系统的移动组件的俯视结构示意图；

图6为本发明提出的基于高速红外的炉管管壁温度控制系统的角度调节机构的侧视结构示意图；

图7为本发明提出的基于高速红外的炉管管壁温度控制系统的调节组件的剖视结构示意图。

图中：工业炉炉壁1、调节组件2、导热通道21、导向杆22、推杆电机23、安装盒24、连接杆25、偏转板26、保温层27、监测组件3、安装环架31、环形压板32、锁设杆33、燕尾导向块34、安装架4、移动组件5、移动盒51、移动板52、第一电机53、拨动齿轮54、啮合齿轮55、钢珠56、调节螺管57、导向块58、调节螺杆59、齿环6、角度调节机构7、防护壳71、第二电机72、调节平台73、固定板74、转动杆75、固定套管76、红外监测仪8。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-7，基于高速红外的炉管管壁温度控制系统，包括工业炉炉壁1，工业炉炉壁1包括为双层结构，且其外层上均匀开设有若干组圆形通孔，并在通孔处固定安装有调节组件2，调节组件2包括导热通道21，导热通道21上正对圆形通孔处转动连接有偏转板26，导热通道21的顶端一侧固定安装有安装盒24，安装盒24的顶端内壁固定安装有输出轴竖直向下的推杆电机23，且推杆电机23的输出轴固定连接有贯穿伸入导热通道21内部的连接杆25，且连接杆25的端部与偏转板26的顶端侧壁之间转动连接有导向杆22；工业炉炉壁1的外侧中部通过安装架4固定安装有监测组件3，监测组件3包括安装环架31，安装环架31的顶面和底面均开设有环形凹槽，且环形凹槽的界面呈L形，且其在环形凹槽靠近内圈的一侧焊接有齿环6，并在环形凹槽较深的一侧卡设有与齿环6适配的移动组件5，移动组件5的靠近环形凹槽开口的一侧固定安装有角度调节机构7，角度调节机构7包括防护壳71和固定板74，且防护壳71内固定安装有输出轴指向固定板74的第二电机72，第二电机72的输出轴连接有贯穿防护壳71的转动杆75，且转动杆75的一端与固定板74转动连接，转动杆75的外侧套设有固定套管76，固定套管76的靠近环形凹槽开口的一侧固定连接有调节平台73，调节平台73靠近环形凹槽开口的一侧一侧固定安装有红外监测仪8，且红外监测仪8通过控制器与调节组件2电性连接。

本实施例中，移动组件5包括移动盒51，移动盒51的顶端内壁固定安装有输出轴竖直向下的第一电机53，且第一电机53的输出轴同心连接啮合齿轮55，且啮合齿轮55的部分贯穿延伸至移动盒51的外侧并与齿环6啮合，移动盒51的远离齿环6的一侧设有开口，且其顶端开设有通孔，并在通孔的一侧开设有条形开口，并在开口处滑动连接有移动板52，移动盒51的顶端在条形开口处设有与移动板52固定连接调节螺管57，且调节螺管57的内部螺纹连接有贯穿深入通孔处的调节螺杆59，调节螺杆59贯穿伸入通孔处的一端同心连接有拨动齿轮54，移动盒51在条形开口的两侧内壁处均开设有条形导向槽，并在条形导向槽内滑动连接有与调节螺管57固定连接的导向块58，移动盒51的底面和顶面以及移动板52的侧面均开设有球形凹槽，并在球形凹槽内嵌设有钢珠56，且位于移动盒51的底面以及移动板52的侧面的钢珠56均与安装环架31上环形凹槽的较深段抵触，从而方便移动组件5、角度调节机构7以及红外监测仪8在使用的过程中能够较为紧密地在环形凹槽处与安装环架31卡设，保证后续工作的稳定性。

进一步地，安装环架31远离齿环6的一侧内壁处竖直开设有若干组燕尾滑槽，并在燕尾滑槽处滑动连接有燕尾导向块34，燕尾导向块34之间固定连接有环形压板32，且环形压板32的底端与移动盒51顶面的钢珠抵触，环形压板32上开设有若干组竖直方向的螺纹通孔，并在螺纹通孔处螺纹连接有与安装环架31上环形凹槽较浅端的底面内壁转动连接的锁设杆33，方便调节，进一步达到稳固的效果。

本实施例中，偏转板26指向工业炉炉壁1内部的一侧设有保温层27，防止热量的无效逸散，提高能源使用率。

基于高速红外的炉管管壁温度控制系统的方法，包括以下步骤：

S1、安装组件：将移动组件5、角度调节机构7以及红外监测仪8安装在安装环架31内，并通过调节，保证各个部件之间的紧密关系，避免发生脱落；

S2、试运转：通过启动第一电机53以及红外监测仪8保证温度检测功能能够进行工作；

S3、参数调整：通过调节角度调节机构7，使得各组红外监测仪8所扫描的区域进行分离，并通过控制器将其与对应区域的调节组件2进行电性连接；

S4、正式运行：通过前述的步骤，使得红外检测仪8对特定高度区域的工业炉炉壁1进行监测，并配合调节组件2，方便对内部热量进行导出或者封闭，达到温度调节的效果。

工作流程：在使用的过程中，首先根据需求选择合适数量的移动组件5、角度调节机构7以及红外监测仪8，而后依据步骤装设进安装环架31上的环形凹槽内，并保持啮合齿轮55与齿环6啮合，与此同时通过摩擦拨动齿轮54使得其带动调节螺杆59旋转，进而使得调节螺管57在导向块28的作用下移动，最终使得移动板52侧面的钢珠56与环形凹槽的内壁抵触，接着通过旋转锁设杆33，使得其带动环形压板32在燕尾导向块34的作用下向下移动，并使得其底部与移动盒51顶面的钢珠56抵触，从而保证了移动组件5、角度调节机构7以及红外监测仪8能够稳定运转，接着通过启动第二电机72，使得其带动调节平台73进行角度旋转，使得与其连接的红外监测仪8所扫描的区域得到调节，而后通过启动第一电机53，使得啮合齿轮55在齿环6的作用带动整个移动组件5、角度调节机构7以及红外监测仪8沿着环形凹槽进行圆周运动，从而对工业炉炉壁1的外侧不同高度范围进行分工式扫描检测；

在进行红外检测的过程中，当发面某一对应区域温度过高之时，此时红外监测仪8通过电信号，使得控制器控制对应区域的调节组件2进行工作，从而使得推杆电机23工作，进而带动连接杆25伸缩，进而使得导向杆22带动偏转板26偏转，从而使得对应区域内部积聚的热量得到释放，避免温度继续上升的趋势，待温度回归正常后，在恢复原位。

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.基于高速红外的炉管管壁温度控制系统，包括工业炉炉壁（1），其特征在于，所述工业炉炉壁（1）包括为双层结构，且其外层上均匀开设有若干组圆形通孔，并在通孔处固定安装有调节组件（2），调节组件（2）包括导热通道（21），导热通道（21）上正对圆形通孔处转动连接有偏转板（26），导热通道（21）的顶端一侧固定安装有安装盒（24），安装盒（24）的顶端内壁固定安装有输出轴竖直向下的推杆电机（23），且推杆电机（23）的输出轴固定连接有贯穿伸入导热通道（21）内部的连接杆（25），且连接杆（25）的端部与偏转板（26）的顶端侧壁之间转动连接有导向杆（22）；

工业炉炉壁（1）的外侧中部通过安装架（4）固定安装有监测组件（3），监测组件（3）包括安装环架（31），安装环架（31）的顶面和底面均开设有环形凹槽，且环形凹槽的界面呈L形，且其在环形凹槽靠近内圈的一侧焊接有齿环（6），并在环形凹槽较深的一侧卡设有与齿环（6）适配的移动组件（5），移动组件（5）的靠近环形凹槽开口的一侧固定安装有角度调节机构（7），角度调节机构（7）包括防护壳（71）和固定板（74），且防护壳（71）内固定安装有输出轴指向固定板（74）的第二电机（72），第二电机（72）的输出轴连接有贯穿防护壳（71）的转动杆（75），且转动杆（75）的一端与固定板（74）转动连接，转动杆（75）的外侧套设有固定套管（76），固定套管（76）的靠近环形凹槽开口的一侧固定连接有调节平台（73），调节平台（73）靠近环形凹槽开口的一侧一侧固定安装有红外监测仪（8），且红外监测仪（8）通过控制器与调节组件（2）电性连接。

2.根据权利要求1所述的基于高速红外的炉管管壁温度控制系统，其特征在于，所述移动组件（5）包括移动盒（51），移动盒（51）的顶端内壁固定安装有输出轴竖直向下的第一电机（53），且第一电机（53）的输出轴同心连接啮合齿轮（55），且啮合齿轮（55）的部分贯穿延伸至移动盒（51）的外侧并与齿环（6）啮合。

3.根据权利要求2所述的基于高速红外的炉管管壁温度控制系统，其特征在于，所述移动盒（51）的远离齿环（6）的一侧设有开口，且其顶端开设有通孔，并在通孔的一侧开设有条形开口，并在开口处滑动连接有移动板（52），移动盒（51）的顶端在条形开口处设有与移动板（52）固定连接调节螺管（57），且调节螺管（57）的内部螺纹连接有贯穿深入通孔处的调节螺杆（59），调节螺杆（59）贯穿伸入通孔处的一端同心连接有拨动齿轮（54）。

4.根据权利要求3所述的基于高速红外的炉管管壁温度控制系统，其特征在于，所述移动盒（51）在条形开口的两侧内壁处均开设有条形导向槽，并在条形导向槽内滑动连接有与调节螺管（57）固定连接的导向块（58）。

5.根据权利要求4所述的基于高速红外的炉管管壁温度控制系统，其特征在于，所述移动盒（51）的底面和顶面以及移动板（52）的侧面均开设有球形凹槽，并在球形凹槽内嵌设有钢珠（56），且位于移动盒（51）的底面以及移动板（52）的侧面的钢珠（56）均与安装环架（31）上环形凹槽的较深段抵触。

6.根据权利要求5所述的基于高速红外的炉管管壁温度控制系统，其特征在于，所述安装环架（31）远离齿环（6）的一侧内壁处竖直开设有若干组燕尾滑槽，并在燕尾滑槽处滑动连接有燕尾导向块（34），燕尾导向块（34）之间固定连接有环形压板（32），且环形压板（32）的底端与移动盒（51）顶面的钢珠抵触。

7.根据权利要求6所述的基于高速红外的炉管管壁温度控制系统，其特征在于，所述环形压板（32）上开设有若干组竖直方向的螺纹通孔，并在螺纹通孔处螺纹连接有与安装环架（31）上环形凹槽较浅端的底面内壁转动连接的锁设杆（33）。

8.根据权利要求1所述的基于高速红外的炉管管壁温度控制系统，其特征在于，所述偏转板（26）指向工业炉炉壁（1）内部的一侧设有保温层（27）。

9.根据权利要求1-8任一项所述的基于高速红外的炉管管壁温度控制系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、安装组件：将移动组件（5）、角度调节机构（7）以及红外监测仪（8）安装在安装环架（31）内，并通过调节，保证各个部件之间的紧密关系，避免发生脱落；

S2、试运转：通过启动第一电机（53）以及红外监测仪（8）保证温度检测功能能够进行工作；

S3、参数调整：通过调节角度调节机构（7），使得各组红外监测仪（8）所扫描的区域进行分离，并通过控制器将其与对应区域的调节组件（2）进行电性连接；

S4、正式运行：通过前述的步骤，使得红外检测仪（8）对特定高度区域的工业炉炉壁（1）进行监测，并配合调节组件（2），方便对内部热量进行导出或者封闭，达到温度调节的效果。

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