CN115267764A - 一种矿热炉电极深度的测量方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种矿热炉电极深度的测量方法，其中，在该矿热炉电极中预留和/或制作通孔，在通孔内安装有保护管，保护管中安置有线缆，线缆下端连接雷达发射器，雷达发射器外部设置耐高温、可穿透雷达波的雷达防护罩；在测量时，雷达发射器向下发射电磁波，速度为V，照射矿热炉电极下端的空气电离层，收到回波经历时间T，雷达发射器距离电离层距离为S＝T·V/2；雷达发射器，通过位置检测装置反馈其距离矿热炉料面的距离为h；矿热炉电极在炉内的深度为L＝S+h。本发明通过简单、易行的方案避免了现有技术中对电极在矿热炉内深度的测量方法的缺陷，取得了意想不到的效果，可以有效且精确、即时获得矿热炉电极的深度数据，甚至实现了自动化检测。

Description

一种矿热炉电极深度的测量方法和系统

技术领域

本发明涉及一种高温带电环境中物体深度的测量方法和系统，尤其涉及一种矿热炉电极 深度的测量方法和系统。

背景技术

矿热炉是一种耗电量巨大的工业电炉，其直径十多米、深度六七米的巨大坩埚，是一个 通过电极电流做功熔炼炉料进行生产的设备。其工作特点是采用碳质或镁质耐火材料作炉衬， 使用电极糊焙烧电极制成自焙电极，将交流电流或直流电流分别由三根电极导入炉内，电极 插入炉料进行埋弧操作，电流经电极和电极间的炉料在电极下端产生电弧，在电弧及电流共 同作用下形成高温融化炉料进而产生化学反应生成各种化合物。这些化合物主要包括电石、 工业硅、铁合金，这些原料是化工、钢铁及电子的最基础的原料。

矿热炉冶炼主要使用石墨电极和自焙电极，石墨电极主要以石油焦、针状焦为原料，煤 沥青做结合剂，经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、石墨化、机加工而制成，是在电炉中以 电弧形式释放电能对炉料进行加热熔化的导体，根据其质量指标高低，可分为普通功率石墨 电极、高功率石墨电极和超高功率石墨电极。石墨电极是预制好的，其可以预先制作通孔， 十分容易实施。

自焙电极是用无烟煤、焦炭以及沥青和焦油为原料，在一定温度下制成电极糊，然后把 电极糊装入已安装在电炉上的电极壳中，经过烧结成型。这种电极可连续使用，边使用边接 长边烧结成形，随着烧结成型的电极下部在炉内不断消耗，不断续接电极筒，筒内不断添加 块状电极糊。自焙电极是间歇添加电极糊、间歇续接电极筒，连续焙烧成型电极、连续消耗 的自焙过程。自焙电极因工艺简单、成本低，因此被广泛用于铁合金电炉、电石炉等。自焙 电极在焙烧完好后，其性能与炭素电极相差不大，但其制造成本仅为石墨电极的八分之一。 自焙电极的外层是由1～2mm厚度的钢板制成的直径1～1.2m圆筒，圆筒内填充固态块状的 电极糊(无烟煤、焦炭以及沥青和焦油的混合物)，随着生产的进行，高温使电极糊逐步软化， 在更高温度作用下熔融的电极糊就会软化、挥发、烧结，最后电极糊焙烧成圆柱状的石墨化 的导电电极。焙烧好的电极下端部插入炉料，焙烧好的电极在高温及化学反应下不断消耗， 因此需要不断从电极筒上部添加电极糊焙烧成新的电极，由于生产过程是连续进行的，因此 需要经常从电极筒上端部添加块状电极糊，焙烧成新电极以补充消耗的电极。自焙电极的下 端部插入高温炉料中，工作过程中承担传输电能的作用。由于自焙电极不断消耗又不断添加， 下端部又插入高温炉料中，因此难以测量自焙电极的长度，也就无法知道插入炉内的深度。

电极插入炉内深度对于冶炼工艺极为重要。冶炼工艺要求三相电极的功率中心和几何中 心重合且插入深度合理才能获得好的冶炼效率及低的能耗，电极深度位置不合理还导致培烧 出现生料层，影响产品品质，还易引起喷料导致设备损坏及人员伤亡等事故，因此获取电极的 插入深度对于矿热炉冶炼极为重要。

当前常见的矿热炉电极深度的测量方法，包括：

累积法：根据每天添加的电极糊以及消耗的速度推测电极长度。电极现有长度H0，根据 历史经验推测每天电极消耗数量H1，再根据每天电极糊添加量估算电极生成量H2，进而计 算出当前电极长度为H＝H0-H1+H2；

称重法：根据电极的重量推测电极的长度(实用新型专利说明书CN201621187815.6)；

探针法：用一根铁钎插入炉内触碰电极，多次插入探测电极端面，进而应用勾股定理计 算电极插入深度，即H²＝D²+L²；

磁感应法：在炉体周边布置多个磁场感应器，根据磁感应器信号获取磁场状况，进而推 测三相电极中的电流推测电极插入深度(发明专利申请说明书CN201710071904.7)；

操作电阻估算深度法：通过测量电极的电压电流，计算出操作电阻阻值，进而仿真模拟 推测出电极入炉深度。这种方法看似能够仿真模拟出电极入炉深度，实际上由于炉内复杂炉 况，仿真模型也只是对于正常工况下固定炉料配比的状态下做出的，由于炉料是不断调整变 化的，很多时间矿热炉都处于异常工况，所以仿真模拟根本不起作用，适用性极差(发明专 利授权说明书CN201610490475.2)。

当前看，电极埋入深度依赖经验，严重制约行业发展和影响行业安全。每年都会有因为 电极控制失误导致的人员伤亡并巨大经济损失。严重影响矿热炉生产连续性、能耗及生产安 全，已成为制约行业发展的顽疾。而上述方法，均未能满足电极在矿热炉内深度测量的易用 性、准确度和有效性的需要，从而导致工业生产中矿热炉内能耗、产品品质不受控，设备损 坏和生产事故频发，带来不可估量的经济和社会效益损失。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种矿热炉电极深度的测量 方法和系统，可以有效且精确地、不需要停炉或人为干预地获取矿热炉内电极深度，从而为 控制电极提供数据依据，达到优化工艺操作、节约电能、提高产品品质及减少安全风险的目 的，能够产生极大的社会和经济效益，以克服现有技术中的缺陷。

一种矿热炉电极深度的测量方法，其中，在该矿热炉电极中预留和/或制作通孔，在通孔 内安装有保护管，保护管中安置有线缆，线缆下端连接雷达发射器，雷达发射器外部设置耐 高温、可穿透雷达波的雷达防护罩；

在测量时，雷达发射器向下发射电磁波，速度为V，照射矿热炉电极下端的空气电离层， 收到回波经历时间T，雷达发射器距离电离层距离为S＝T·V/2；

雷达发射器，通过位置检测装置反馈其距离矿热炉料面的距离为h；

矿热炉电极在炉内的深度为L＝S+h。

矿热炉是一个巨大的工业电炉，依靠三个电极向炉内输送能量，从而熔炼炉料的装置。 三个电极成品字形均匀布置在炉内，包括电极、炉体、炉料，如图1所示。电极埋入炉料中 释放电弧熔炼炉料工作。矿热炉电极在工作时，在电弧与炉内气体的作用下会在电极的端部 形成一个空腔，空腔大小与所冶炼的品种及炉况有关，空腔内由于电弧放电产生极高温度(约 3000℃-10000℃)及大量的气体，空腔内的气体在电弧的作用下形成电离层、成离子态，电 离层对电磁波有强烈的反射作用，电极端头内部温度约2000℃-3000℃，远低于空腔温度，获 取电极端部位置也就是获取电极与空腔气体交界面的位置。

本发明，克服了目前自焙电极无法获取端面的位置，引起功耗过大，浪费大量电力，同 时主要依靠工艺人员凭经验估测，偏差大的明显缺陷，由于严重依赖人力，生产依赖工艺操 作人员的技能、积极性和主动性，导致行业处于手动控制阶段，行业自动化程度低。

发明人经过创造性劳动，通过在矿热炉电极预留或制作通孔，安装线缆，将雷达发射器 放入矿热炉电极内，测量矿热炉内空腔中电离层的反射波，来获得矿热炉电极在炉内的深度， 具有突出的实质性特点和显著的进步。同时克服了矿热炉内高温、带电等恶劣环境，如图2 所示，通过采用耐高温、可穿透雷达波的雷达防护罩和位置检测装置的反馈，使该技术方案 具备了明确的可实现性，通过简单、易行的方案避免了现有技术中对电极在矿热炉内深度的 测量方法的缺陷，比如精准度差、需要停产停炉、不能连续测量并受工况及矿热炉料影响、 需要人工干预等，取得了意想不到的效果，可以有效且精确、即时获得矿热炉电极的深度数 据，甚至实现了自动化检测。

优选地，本发明提供的一种矿热炉电极深度的测量方法，其中，保护管，用于隔离电极 糊与线缆和/或雷达发射器，随矿热炉电极一同消耗；保护管内通有保护性气体，包括氮气、 二氧化碳、惰性气体中的一种或多种。本发明中，保护管外形可以是方管也可以是圆管，可 以通过螺栓连接或者是焊接在通孔内，用于保护线缆和雷达发射器免于被电极糊包裹。同时， 保护管内通有保护性气体，可以对保护管内的设备产生保护作用，避免高温炉气的氧化腐蚀 作用，从而延长设备使用时间。

优选地，本发明提供的一种矿热炉电极深度的测量方法，其中，保护管的材质为金属材 料、石墨和/或陶瓷材料中的一种或多种；金属材料选自钨、钼、铼、铱、镧单体和/或混合物 中的一种或多种；陶瓷材料为氧化铝、氧化锆、氧化镁、碳化硅、硅化钼、碳化钼、碳化钛 单体或其混合物的一种或多种。上述材料的选择，在保护管随同矿热炉电极同步消耗的过程 中，在发挥其保护功能的同时，可以避免给矿热炉带来进一步污染，具有现实意义。

优选地，本发明提供的一种矿热炉电极深度的测量方法，其中，位置检测装置选自直接 测量和/或间接测量法，包括但不限于光栅、磁栅、感应同步器、编码盘、旋转变压器。

优选地，本发明提供的一种矿热炉电极深度的测量方法，其中，雷达发射器跟随线缆， 根据测量的需要，在保护管内升起或下落，并通过位置检测装置反馈线缆长度和/或雷达发射 器所处位置。本发明中在不测量时，雷达发射器随线缆在保护管内升起，从而远离矿热炉电 极端部的高温区域，处于低温位置，当需要测量时随线缆下落进行测量，极大地延长了该雷 达发射器的使用寿命，保持了测量精度；并且通过雷达发射器在保护管内的运动，可以下落 到合适的位置，避免了雷达波束扇面受到保护管的器壁反射所造成的信号干扰等。同时，配 合位置检测装置反馈线缆长度和/或雷达发射器所处位置，可以实现灵活检测的目的。

优选地，本发明提供的一种矿热炉电极深度的测量方法，其中，雷达防护罩，选自耐受 1000摄氏度及以上、可穿透雷达波的高温绝缘材料，优选耐受2000摄氏度及以上、可穿透 雷达波的高温绝缘材料，包括陶瓷纤维和/或气凝胶；雷达防护罩内通有保护性气体，包括氮 气、二氧化碳、惰性气体中的一种或多种。耐受1000摄氏度及以上、可穿透雷达波的高温绝 缘材料，尤其是耐受2000摄氏度及以上、可穿透雷达波的高温绝缘材料，对于发射角度苛刻 的雷达发射器，当靠近矿热炉电极下端进行测量时，能够最大限度地发挥其透波、隔热保护 的作用。同时，由于保护管在矿热炉电极的通孔中固定，属于带电装置，为避免对雷达发射 器的干扰，因此采用已商业化的，高温下能保持绝缘的、可穿透雷达波的陶瓷纤维材料、气 凝胶材料等作为雷达防护罩，起到隔热、高温绝缘、透波的效果。该陶瓷纤维材料可以由一 种或多种陶瓷分层复合组成，以提高隔热、绝缘、透波性能，进一步满足雷达发射器的操作 需要。

在雷达防护罩内通有保护性气体，可以保护雷达发射器免受高温、易氧化气体的腐蚀， 同时发挥流动性气体的冷却作用，进一步保护雷达发射器免受高温影响，不仅延长了设备使 用时间，减少了维修和更换速度，更极大地提高了设备测量精度。

一种矿热炉电极深度的测量系统，采用上述矿热炉电极深度的测量方法，来获取矿热炉 电极在炉内的深度；

该系统包括保护管、线缆、雷达发射器、雷达防护罩、位置检测装置、雷达波束调制电 路、运算电路、采集电路，其中：

保护管安装在矿热炉电极的通孔中；

线缆放置在该保护管内，下端连接有雷达发射器；

雷达发射器外部设置耐高温、可穿透雷达波的雷达防护罩；

位置检测装置安装在线缆上和/或系统外部；

雷达波束调制电路，通过线缆激发该雷达发射器发射电磁波和/或收到回波；

采集电路，连接位置检测装置和/或雷达波束调制电路，采集线缆下端和/或雷达发射器的 位置，和/或电磁波速度V、回波时间T；

运算电路，连接雷达波束调制电路和/或采集电路，根据电磁波速度V、回波时间T和/ 或，线缆下端和/或雷达发射器的位置，获得雷达发射器距离电离层距离S、雷达发射器距离 矿热炉料面的距离h，得到矿热炉电极在炉内的深度L。

上述系统，可以充分地实现前述矿热炉电极深度的测量方法，以便获得准确的矿热炉电 极在炉内的深度。本发明，通过雷达波束调制电路与保护管中的线缆和雷达发射器连接，对 雷达发射器产生激励和接收回波的作用，并通过位置检测装置获取线缆下端和/或雷达发射器 的位置，采用采集电路、运算电路，实现数据收集、计算，甚至仿真和模拟，从而可以实时、 便捷、自动化地获取，更准确、更接近真实值的矿热炉电极在炉内的深度L。

优选地，本发明提供的一种矿热炉电极深度的测量系统，其中，线缆包括缆绳外管、缆 绳内线束；缆绳外管内通有保护气体，包括氮气、二氧化碳、惰性气体中的一种或多种；缆 绳内线束连接雷达发射器和雷达波束调制电路。本发明中，线缆包括缆绳外管、缆绳内线束。 通过向缆绳外管内通保护气体这一简单的技术方案，不仅可以保护缆绳内线束免受矿热炉内 高温、易氧化气体的腐蚀，同时避免炉内气体溢出；更重要的是，还能够进一步冷却缆绳内 线束和雷达发射器，起到明显的降温作用，从而延长缆绳内线束和雷达发射器的老化时间， 并且显著减少温度对测量精度的影响，提升系统性能。缆绳内线束起到了连接雷达发射器与 雷达波束调制电路，传输电信号的作用。

优选地，本发明提供的一种矿热炉电极深度的测量系统，其中，该系统还包括三通接头， 三通接头分别连接保护气的输送管、缆绳内线束和/或雷达波束调制电路。

优选地，本发明提供的一种矿热炉电极深度的测量系统，其中，该位置检测装置为编码 盘，安装在线缆上端。

优选地，本发明提供的一种矿热炉电极深度的测量系统，其中，该系统还包括缆绳卷扬 盘、旋转接头；其中缆绳卷扬盘用于卷绕线缆，使雷达发射器根据测量的需要，在保护管内 升起或下落；旋转接头安装在缆绳卷扬盘上，用于解决线缆在缆绳卷扬盘上卷绕时，固定部 分与旋转部分的连接问题。本发明中，缆绳卷扬盘用于收纳线缆，当缆绳卷扬盘旋转即可带 动线缆，调节雷达发射器在保护管中的位置。在不测量时，雷达发射器随线缆在保护管内升 起，以便处于低温位置，当需要测量时，雷达发射器下降，完成测量任务。通过该缆绳卷扬 盘，可以精准控制线缆和雷达发射器在保护管中的位置，同时满足雷达发射器发射角的需要， 使得雷达波束扇面不受到保护管的反射和干扰，保证测量方案的顺利实施。该方案操作简便， 可以通过计算机实现自动化控制，线缆定位准确，效果可靠。

附图说明

图1为本发明的矿热炉电极深度测量方法和系统示意图。

图2为本发明提供的雷达发射器与雷达防护罩位置关系图。

具体实施方式

为了进一步阐明本发明，下面给出一系列实施例。需要指出的是，这些实施例完全是例 证性的。给出这些实施例的目的是为了充分明示本发明的意义和内容，但并不因此将本发明 限制在所述的实施例范围之中。

首先需要说明的是，本发明是计算机技术在矿热炉电极深度测量领域的一种应用，在本 发明的实现过程中，会涉及到计算机功能模块的应用。本申请人认为，如在仔细阅读申请文 件、准确理解本发明的实现原理和发明目的后，在结合现有公知技术的情况下，本领域技术 人员完全可以运用其掌握的软件编程技能实现本发明。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例一

一种矿热炉电极深度的测量方法，其中，在该矿热炉电极201中预留和/或制作通孔，在 通孔内安装有保护管205，随矿热炉电极201一同消耗；保护管205内通有保护性气体，包 括氮气、二氧化碳、惰性气体中的一种或多种。同时，保护管205内通有保护性气体，可以 对保护管内的设备产生保护作用，避免高温炉气的氧化腐蚀作用，从而延长设备使用时间。

保护管205的材质为金属材料、石墨和/或陶瓷材料中的一种或多种；金属材料选自钨、 钼、铼、铱、镧单体和/或混合物中的一种或多种；陶瓷材料为氧化铝、氧化锆、氧化镁、碳 化硅、硅化钼、碳化钼、碳化钛单体或其混合物中的一种或多种。

保护管205中安置有线缆206，线缆206下端连接雷达发射器217，雷达发射器217外部 设置耐高温、可穿透雷达波、高温绝缘的雷达防护罩218。雷达防护罩218，选自耐受1000摄氏度及以上、可穿透雷达波的高温绝缘材料，优选耐受2000摄氏度及以上、可穿透雷达波的高温绝缘材料，包括陶瓷纤维和/或气凝胶等，该陶瓷纤维材料也可以由一种或多种陶瓷分 层复合组成，以提高隔热、绝缘、透波性能。雷达防护罩218内通有保护性气体，包括氮气、 二氧化碳、惰性气体中的一种或多种。本发明中，保护管205外形可以是方管也可以是圆管， 可以通过螺栓连接或者是焊接在通孔内，用于隔离电极糊与线缆206和/或雷达发射器217， 保护线缆206和雷达发射器217免于被电极糊包裹。

在测量时，雷达发射器217向下发射电磁波，速度为V，照射矿热炉电极下端的空气电 离层204，收到回波经历时间T，雷达发射器217距离电离层204距离为S＝T·V/2；雷达发射 器217，通过位置检测装置212反馈其距离矿热炉料面的距离为h；矿热炉电极在炉内的深度 为L＝S+h。

雷达发射器217跟随线缆206，根据测量的需要，在保护管205内升起或下落，并通过 位置检测装置212反馈线缆206长度和/或雷达发射器217所处位置。位置检测装置212选自 直接测量和/或间接测量法，包括但不限于光栅、磁栅、感应同步器、编码盘、旋转变压器。

实施例二

一种矿热炉电极深度的测量系统，采用上述矿热炉电极深度的测量方法，来获取矿热炉 电极201在炉内的深度；该系统包括保护管205、线缆206、雷达发射器217、雷达防护罩218、 位置检测装置212、雷达波束调制电路216、运算电路213、采集电路215，其中：

保护管205安装在矿热炉电极的通孔中；

线缆206放置在该保护管205内，下端连接有雷达发射器217；在一种实施方式中，线 缆206包括缆绳外管209、缆绳内线束210；缆绳外管209内通有保护气体，包括氮气、二氧化碳、惰性气体中的一种或多种；缆绳内线束210连接雷达发射器217和雷达波束调制电路216。

雷达发射器217外部设置耐高温、可穿透雷达波的雷达防护罩218；

位置检测装置212安装在线缆上和/或系统外部，在一种实施方式中，该位置检测装置为 编码盘，安装在线缆206上端。

雷达波束调制电路216，通过线缆206激发该雷达发射器217发射电磁波和/或收到回波；

采集电路215，连接位置检测装置212和/或雷达波束调制电路216，采集线缆206下端 和/或雷达发射器217的位置，和/或电磁波速度V、回波时间T；

运算电路213，连接雷达波束调制电路216和/或采集电路215，根据电磁波速度V、回 波时间T，线缆206下端和/或雷达发射器217的位置，获得雷达发射器217距离电离层204距离S、雷达发射器217距离矿热炉料面的距离h，得到矿热炉电极201在炉内的深度L。

在另一种实施方式中，该系统还包括三通接头211，三通接头211分别连接保护气的输 送管、缆绳内线束210和/或雷达波束调制电路216。

在再一种实施方式中，该系统还包括缆绳卷扬盘207、旋转接头208；其中缆绳卷扬盘 207用于卷绕线缆206，使雷达发射器217根据测量的需要，在保护管205内升起或下落；旋 转接头208安装在缆绳卷扬盘207上，用于解决线缆206在缆绳卷扬盘207上卷绕时，固定部分与旋转部分的连接问题。

在本发明的一种实施方式中，通过人机交互214显示运算电路213数据，下达并反馈人 工指令。

实施例三

矿热炉电极在工作时，在电弧与炉内气体的作用下会在电极的端部形成一个空腔，空腔 大小与所冶炼的品种及炉况有关，空腔内由于电弧放电产生极高温度(约3000℃-10000℃) 及大量的气体，空腔内的气体在电弧的作用下形成电离层204，呈离子态，电离层对电磁波 有强烈的反射作用，电极端头内部温度约2000℃-3000℃，远低于空腔温度，获取电极端部位 置也就是获取电极与空腔气体交界面的位置。

对于石墨电极可以在中轴线预先机加工一个通孔，或者在其消耗过程中，随着石墨电极 糊的加入制作通孔。电极测深装置如图1、2所示，整套装置由保护管205、线缆206、雷达 发射器217、雷达防护罩218、缆绳卷扬盘207、旋转接头208、缆绳外管209、缆绳内线束210、三通接头211、位置检测装置(编码器)212以及运算电路213、人机交互214、采集电 路215、雷达波束调制电路216组成。其中211-216安装于密闭控制箱内，置于电极上端部附 近所在的楼层。

电极201内预先埋设保护管205，保护管205是由钢材、石墨(碳)管或者陶瓷材料(氧 化铝、氧化锆、氧化镁、碳化硅、硅化钼等单体或者混合物)组成，其外形可以是方管也可 以是圆管，用于保护线缆206和雷达发射器217免于被电极糊包裹，保护管205通过螺栓连 接或者是焊接，预先埋置自焙电极的通孔内，随着电极的消耗，保护管205也消耗，需要不 断补充。

一种实施方式中，缆绳卷扬盘207作为线缆206的收纳装置，旋转接头208安装在缆绳 卷扬盘207上，用于解决线缆206在缆绳卷扬盘207旋转时固定部分与旋转部分的连接问题。 缆绳卷扬盘207带动线缆206旋转，即可调节雷达发射器217的位置，平时不测量时收起雷 达发射器217，使雷达发射器217处于低温位置，当需要测量时使雷达发射器217下降，进行测量。针对不同雷达发射器发射角的不同，调节雷达发射器217的位置，可以防止雷达扇面被保护管205的管壁反射所造成的信号干扰。

雷达防护罩218包裹着雷达发射器217及线缆206，防止高温对雷达发射器217及线缆 206造成高温损伤，并且与带电的保护管绝缘。雷达防护罩218，选自耐受1000摄氏度及以 上、可穿透雷达波的高温绝缘材料，优选耐受2000摄氏度及以上、可穿透雷达波的高温绝缘 材料，包括陶瓷纤维和/或气凝胶等，该陶瓷纤维材料也可以由一种或多种陶瓷分层复合组成， 以提高隔热、绝缘、透波性能。雷达防护罩218内通有保护气体，不仅防止高温、易氧化的 炉内气体对雷达发射器217的破坏，还能起到给雷达发射器217降温的目的。

线缆206由缆绳外管209与缆绳内线束210组成，缆绳外管209内通有保护气体，例如 氮气、二氧化碳或者惰性气体，保护气体起到冷却雷达发射器217及线缆206，同时具有防 止炉内气体溢出的功能。三通接头211一侧用于输送保护气体，一侧用于连接缆绳内线束210， 再一侧用于连接雷达波束调制电路216。缆绳内线束210起到连接雷达发射器217与雷达波 束调制电路216，传输电信号的作用。

编码盘安装在线缆206上端，线缆206移动，带动编码盘转动，通过线缆206的移动距 离，可以得到线缆206的下放量H，同时已知编码盘距离矿热炉料面的距离h₀，根据H-h₀，即可间接获得雷达发射器217距离矿热炉料面的距离h。雷达发射器207把电信号转化成电磁波束向下照射电离层204，电离层204反射电磁波束回到雷达发射器207所经历的时间为T， 则雷达发射器207距离电离层204距离S＝T·V/2；由此矿热炉电极201在炉内的深度L＝S+h。

采集电路215连接位置检测装置212，采集线缆206下端和雷达发射器217的位置信息； 运算电路213，连接雷达波束调制电路216和采集电路215，根据电磁波速度V、回波时间T， 线缆206下端和雷达发射器217的位置，获得雷达发射器217距离电离层204距离S、雷达发射器217距离矿热炉料面的距离h，得到矿热炉电极201在炉内的深度L。进一步地，可以通过人机交互214显示运算电路213数据，下达并反馈人工指令。

需要说明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应 用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，但可 作各种修改、等同替换或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims (11)

1.一种矿热炉电极深度的测量方法，其特征在于，在所述矿热炉电极中预留和/或制作通孔，在所述通孔内安装有保护管，所述保护管中安置有线缆，所述线缆下端连接雷达发射器，所述雷达发射器外部设置耐高温、可穿透雷达波的雷达防护罩；

在测量时，所述雷达发射器向下发射电磁波，速度为V，照射矿热炉电极下端的空气电离层，收到回波经历时间T，所述雷达发射器距离电离层距离为S＝T·V/2；

所述雷达发射器，通过位置检测装置反馈其距离矿热炉料面的距离为h；

所述矿热炉电极在炉内的深度为L＝S+h。

2.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述保护管，用于隔离电极糊与所述线缆和/或雷达发射器，随所述矿热炉电极一同消耗；所述保护管内通有保护性气体，包括氮气、二氧化碳、惰性气体中的一种或多种。

3.如权利要求2所述的测量方法，其特征在于，所述保护管的材质为金属材料、石墨和/或陶瓷材料中的一种或多种；所述金属材料选自钨、钼、铼、铱、镧单体和/或混合物中的一种或多种；所述陶瓷材料为氧化铝、氧化锆、氧化镁、碳化硅、硅化钼、碳化钼、碳化钛单体和/或混合物中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述位置检测装置选自直接测量和/或间接测量法，包括但不限于光栅、磁栅、感应同步器、编码盘、旋转变压器。

5.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述雷达发射器跟随所述线缆，根据测量的需要，在所述保护管内升起或下落，并通过所述位置检测装置反馈所述线缆长度和/或雷达发射器所处位置。

6.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述雷达防护罩，选自耐受1000摄氏度及以上、可穿透雷达波的高温绝缘材料，优选耐受2000摄氏度及以上、可穿透雷达波的高温绝缘材料，包括陶瓷纤维和/或气凝胶；所述雷达防护罩内通有保护性气体，包括氮气、二氧化碳、惰性气体中的一种或多种。

7.一种矿热炉电极深度的测量系统，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述的矿热炉电极深度的测量方法，来获取所述矿热炉电极在炉内的深度；

所述系统包括保护管、线缆、雷达发射器、雷达防护罩、位置检测装置、雷达波束调制电路、运算电路、采集电路，其中：

所述保护管安装在所述矿热炉电极的通孔中；

所述线缆放置在所述保护管内，下端连接有所述雷达发射器；

所述雷达发射器外部设置耐高温、可穿透雷达波的雷达防护罩；

所述位置检测装置安装在所述线缆上和/或系统外部；

所述雷达波束调制电路，通过所述线缆激发所述雷达发射器发射电磁波和/或收到回波；

所述采集电路，连接所述位置检测装置和/或雷达波束调制电路，采集所述线缆下端和/或雷达发射器的位置，和/或所述电磁波速度V、回波时间T；

所述运算电路，连接所述雷达波束调制电路和/或所述采集电路，根据所述电磁波速度V、回波时间T和/或，所述线缆下端和/或雷达发射器的位置，获得所述雷达发射器距离电离层距离S、所述雷达发射器距离矿热炉料面的距离h，得到所述矿热炉电极在炉内的深度L。

8.如权利要求7所述的测量系统，其特征在于，所述线缆包括缆绳外管、缆绳内线束；所述缆绳外管内通有保护气体，包括氮气、二氧化碳、惰性气体中的一种或多种；所述缆绳内线束连接所述雷达发射器和所述雷达波束调制电路。

9.如权利要求8所述的测量系统，其特征在于，所述系统还包括三通接头，所述三通接头分别连接所述保护气的输送管、所述缆绳内线束和/或所述雷达波束调制电路。

10.如权利要求7所述的测量系统，其特征在于，所述位置检测装置为编码盘，安装在所述线缆上端。

11.如权利要求7所述的测量系统，其特征在于，所述系统还包括缆绳卷扬盘、旋转接头；其中所述缆绳卷扬盘用于卷绕所述线缆，使所述雷达发射器根据测量的需要，在所述保护管内升起或下落；所述旋转接头安装在所述缆绳卷扬盘上，用于解决所述线缆在所述缆绳卷扬盘上卷绕时，固定部分与旋转部分的连接问题。

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