CN216049195U - 中频炉水循环监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种中频炉水循环监测装置，属于水循环监控系统，其中水循环系统包括主进水管、主出水管、分进水管和分出水管，每条主进水管与中频炉之间设有一排分进水管，每条主出水管与中频炉之间设有一排分出水管，所述的分进水管二端高，中间低，在分进水管中间处设有流量计、温度计和压力计，在所述的分进水管上设有电磁阀，流量计、温度计、压力计和电磁阀通过有线传输电缆与控制器连接通信，流量计、温度计和压力计安装一个隔磁外壳，所述有线传输电缆装必须安装防磁管套，分出水管的结构与分进水管的结构相同，主要应用于中频炉的水循环系统监控。

Description

中频炉水循环监测装置

技术领域

本实用新型涉及采用中频炉进行炼钢、炼铁技术领域，特别涉及一种中频炉水循环监测装置。

背景技术

炼钢、炼铁的中频炉，其炉体均采用多条(多达十几条)的循环水管对炉体重要部件进行降温保护，通常包括十几条进水管道，及对应的十几条出水管道。水循环的正常与否反应了炉体能否安全工作，因此对水循环水管的压力、温度、流量进行监测至关重要。

但是由于中频炉产生高电磁场，因此造成流量计等仪表无法靠近中频炉进行安装。现在通用做法是在距离中频炉一定距离的地方，为每个中频炉的主进水管道及主出水管道安装流量计、压力计、温度计，进行监测。但是由于主进水管道下分十几条进水管道，十几条出水管道汇流进入主出水管道，因此即使有个别进水管道及出水管道的流量、压力、温度异常，在主管道上也反映不出来异常。所以这种方式无法做到精确监测和判断。

现实生活中，人们会专门安排人来巡视水循环系统，仅是凭经验和声音来判断，不仅浪费人力而且判断的准确性极差，根本无法做到预防危险发生的效果。

专利申请号：202020349899.9公开了一种新型中频炉水温报警装置，包括温控器、水温报警控制板、汇流管、中频炉回水分流管、排污管、24V DC电源、报警器和三通电磁阀；温控器通过固定螺丝固定在安装支座上，水管接头下端连接有中频炉回水分流管，中频炉回水分流管上安装有三通电磁阀，三通电磁阀的输出口连接有排污管。本实用新型温控器内的电接点双金属片，圆片形变导致自恢复温度开关触点断开动作，水温报警控制板上的报警灯发光，可编程单片机输出信号输入报警器发出警示，输入三通电磁阀打开排污管出口排出渣质，同时输送给主PC板的信号电源动作，关断主机停止运行，有效保护电子元器件，但是上述专利存在以下缺陷，所有的设备没有解决磁场干扰的技术问题，测量数量不准确；当进出水管中的水是半管状态数据更不准确；整个系统无法提前预防危险的产生。

综上所述，需要一种新的装置和方法，对中频炉的每条出水管道及进水管道进行压力、流量、温度进行监测，同时解决强磁场对仪表的干扰、水流半管状态下仪表的准确测量，以及中频炉现场安装空间狭窄等问题。只有这样，才能有效、可靠地对中频炉的安全运行监测。在中频炉局部发生异常时，通过监控一条进水管道及出水管道的流量、压力、温度，以及一条管道进出水口的温度差、压力差、流量差，即可发现该局部异常，提醒工厂进行停工检查。同时通过大数据分析的方式，也可以及时发现异常趋势，避免发生事故。

实用新型内容

针对现有技术手段的缺乏或者不足，本实用新型提供一种方案，实现对中频炉每条进水及出水管道进行监测，同时采用U型管道、特殊管道结构及防磁装置，保障检测装置正常、准确工作，且能正常进行通信。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种中频炉水循环监测装置，其特征在于：

中频炉水循环监测装置，中频炉上设有水循环系统，其中水循环系统用于中频炉的关键部位冷却，水循环系统保障了中频炉安全工作和运行，其中水循环系统包括主进水管、主出水管、分进水管和分出水管，每条主进水管与中频炉之间设有一排分进水管，每条主出水管与中频炉之间设有一排分出水管，正常情况分进水管和分出水管的数量大于十根，分进水管和分出水管的数量多少决定了水循环系统的冷却效果，所述的分进水管和分出水管二端高，中间低的安装结构，在分进水管和分出水管上的低端处设有计量装置，所述的计量装置包括流量计、温度计和压力计，所述的分进水管上设有电磁阀，流量计、温度计、压力计和电磁阀通过有线传输电缆与控制器连接通信，流量计、温度计、压力计安装一个隔磁外壳，电磁阀和节流阀安装隔磁外壳，有线传输电缆装有防磁管套，所述的分出水管的结构与分进水管的结构相同，所述的流量计、温度计和压力计均配置通信模块，控制器接收每条分进水管及分出水管的流量、温度和压力，控制器连接并控制电磁阀。

电磁阀用于控制水流的开和关，流量计、温度计、压力计和电磁阀通过有线传输电缆与控制器连接通信，流量计、温度计和压力计安装一个隔磁外壳，由于中频炉产生的高磁场，会使电子元器件失灵，当安装完隔磁外壳后，电子元器件在隔磁外壳保护的作用下形成保护，其中有线传输电缆装必须安装防磁管套，分出水管的结构与分进水管的结构相同，所述的流量计、温度计和压力计均配置通信模块，控制器接收每条分进水管及分出水管的流量、温度和压力。

优选地：为了提高测量精度，流量计采用涡街流量计时效果较佳。

优选地：为了提高系统稳定性，可以用一体式流量计替代流量计、温度计和压力计，一体式流量计同时输出温度、压力、流量3个参数。

优选地：为适应现场狭窄环境，所述的分进水管和分出水管为U形结构，U型管道可以采用倾斜方式设置，检测仪表水平或垂直等安装方式，或任意两端高，中间低的结构，所述的计量装置安装在中间低的区域，且中间低区域要水平且有一定长度，以保证流量计测量准确。

优选地：所述的分进水管包括直管I、圆弧状水管、直管II、直管III和圆弧状水管II，其中直管I与圆弧状水管I相连接，圆弧状水管I与直管II相连接，所述的直管II右侧是圆弧状水管末端的切线方向，所述的直管II的左侧是弯管 II，所述的弯管II与直管III相连接，所述的计量装置安装在直管II上，直管 II和直管III均安装在弯管II终点的切线方向。

优选地：为了更好地控制装置，所述的控制器包括PLC板和显示屏，PLC板与显示屏相连接，流量计、温度计、压力计和电磁阀通过有线传输电缆与PLC板相连接，所述的PLC板与中控室相连接。现场控制器接收每条分进水管及分出水管道的流量、温度、压力，并计算每一条进水管道及对应的出水管道的流量差、温度差、压力差，如果这些检测值及差值超过一定的范围，则进行报警。现场控制器根据需要控制电磁阀，对水流进行控制。现场控制器与中控室进行通信，当出现紧急情况时可以与中控室通信，关闭掉中频炉避免产生危险。

优选地：在安装分进水管道及其对应的分出水管道的流量计前，选择误差最接近的两块流量计，可以有效提高每个分水管进出口流量差的测量精度。

本实用新型具有以下效果：

本实用新型可以有效、可靠地对中频炉的安全运行监测。在中频炉局部发生异常时，通过监控一条入分水管及分出水管的流量、压力、温度，以及对应的压力差，即可发现该局部异常，提醒工厂进行停工检查。同时本实用新型可以解决半管状态下以及强电磁干扰下的仪表准确测量问题。另外由于获取了大量实时准确的数据，通过大数据分析的方式，也可以及时发现异常趋势，避免发生事故。预防了危险的发生，真正地做到预防事故的发生。由于通过本装置，可以节约人力。通常一个钢厂，有十几个、甚至上百个中频炉，假设4班倒安排，每班2 个工人去现场进行巡查，每个工人工资8000元，每年可以节约768000元左右的工人开资，由于有了本装置，降低了事故的发生，从而间接地提高了中频炉的工作效率，从而每年可以提高产品利润1000万以上，综上每套装置可以为企业带来1076.8万以上的利润空间，适于全面推广和应用。

附图说明

图1是本实用新型中频炉水循环监测装置的俯视图；

图2是本实用新型中频炉水循环监测装置的主视图；

图3是本实用新型中频炉水循环监测装置的侧视图；

图4是本实用新型隔磁外壳内部结构图；

图5是本实用新型中频炉水循环监测装置的俯视图II；

图6是本实用新型中频炉水循环监测装置的主视图II；

图7是本实用新型中频炉水循环监测装置的侧视图II。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例1

如图1-图4所示：

中频炉水循环监测装置，中频炉1上设有水循环系统，水循环系统包括主进水管2、主出水管3、分进水管21和分出水管31，每条主进水管2与中频炉1 之间设有一排分进水管21，每条主出水管3与中频炉1之间设有一排分出水管 31，其特征在于，所述的分进水管21和分出水管31二端高，中间低的安装结构，在分进水管21和分出水管31上的低端处设有计量装置，所述的计量装置包括流量计22-1、温度计22-2和压力计22-3，所述的分进水管21上设有电磁阀23，流量计22-1、温度计22-2、压力计22-3和电磁阀23通过有线传输电缆与控制器连接通信，流量计22-1、温度计22-2、压力计22-3安装一个隔磁外壳22，电磁阀23和节流阀2-1安装隔磁外壳，有线传输电缆装有防磁管套，所述的分出水管31的结构与分进水管21的结构相同，所述的流量计22-1、温度计22-2 和压力计22-3均配置通信模块，控制器接收每条分进水管21及分出水管31的流量、温度和压力，控制器连接并控制电磁阀23。控制器包括PLC板和显示屏， PLC板与显示屏相连接，流量计22-1、温度计22-2、压力计22-3和电磁阀23 通过有线传输电缆与PLC板相连接，控制器与中控室相连接通信，本实用新型中的流量计22-1、温度计22-2和压力计22-3可以用一体式流量计替代，控制器与中控室相连接，现场控制器接收每条分进水管道及分出水管的流量、温度、压力，并计算每一条进水管道及对应的出水管道的流量差、温度差、压力差，如果这些检测值及差值超过一定的范围，则进行报警。现场控制器根据需要控制电磁阀23对水流进行控制。现场控制器与中控室进行通信。当分进水管和分出水管的数量为13根时，控制器采集的数据如下：

实施例2

如图5-图7所示：

所述的分进水管和分出水管的结构相同，分进水管和分出水管中的流量计的前后安装水管，所述的分进水管21的水管为直管I2-1与圆弧状水管I2-2相连接，圆弧状水管I2-2与直管II2-3相连接，所述的直管II2-3右侧是圆弧状水管I2-2末端的切线方向，所述的直管II2-3的左侧是弯管II2-4，所述的弯管 II2-4与直管III2-5相连接，所述的计量装置安装在直管II2-3上，弯管II2-4 是两个四分之一圆管连接而成。

我们采用4种方式进行试验。

方式1：流量计进水方向的直管以90度角接另外一个直管，两个直管长度和为1.5米；

方式2：流量计进水方向的直管以120度角接另外一个直管，两个直管长度和为1.5米；

方式3：流量计进水方向的直管接一个圆弧状水管，直管的安装方向是圆弧末端的切线方向，直管加圆弧弧长为1.5米；

方式4：流量计进水方向的直管1.5米；

上述4种连接方式，流量计出水方向均为直管，且直管长度为1米。

分别在水压为0.05MP、0.1MP、0.15MP、0.2MP、0.25MP、0.3MP下，对上述 4种水管进行测试。测量20次，获得20组误差数据，然后平均获得误差数据如表所示。

表格：误差表格(百分比)

可以看到，采用圆弧+直线方式，在狭窄的安装空间内，可以有效降低测量误差。

实施例3

如图7所示：

在安装分进水管道及其对应的分出水管道的流量计前，选择误差最接近的两块流量计，可以有效提高每个分水管进出口流量差的测量精度。

在中频炉安全监控中，一个重要的指标就是监测一条分水管道的进口和出口的流量差值。一般仪表均有误差，比如工业上流量计1％，则进出管的流量差就可能达到2％。为了满足快速降温的效果，分水管道的压力较大，水流速度较快，且水量较大。由于可能多达2％的测量误差，分水管道局部发生轻微破裂的情况可能监测不出来。我们的方法是：把一批流量计接到同一个水路中进行测量，根据测量数据，对这批流量计，进行两两组合，选取流量计数最接近的两个水表为一组。这样两个水表的误差接近，其测量一条分水管道的进出流量差值的误差就很低。

按照这种方法，我们进行实验。A组是没经挑选配对的两块表作为一条分水管道的进口及出口流量计。B组是用我们的方法，经挑选后的两块表，分别作为一条分水管道的进口及出口流量计。

流量/流量差

1吨

5吨

10吨

20吨

50吨

100吨

A组

15.27Kg

76.19Kg

151.43Kg

293.8Kg

742.8Kg

1427.63Kg

B组

0.24Kg

1.21Kg

2.37Kg

3.98Kg

11.35Kg

22.28Kg

可以看出，这种方法可有效降低流量差的测量误差。有效提高准确报警的概率，降低误报率，降低由于误报、漏报带来的经济损失。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.中频炉水循环监测装置，中频炉(1)上设有水循环系统，水循环系统包括主进水管(2)、主出水管(3)、分进水管(21)和分出水管(31)，每条主进水管(2)与中频炉(1)之间设有一排分进水管(21)，每条主出水管(3)与中频炉(1)之间设有一排分出水管(31)，其特征在于：所述的分进水管(21)和分出水管(31)二端高，中间低的安装结构，在分进水管(21)和分出水管(31)上的低端处设有计量装置，所述的计量装置包括流量计(22-1)、温度计(22-2)和压力计(22-3)，所述的分进水管(21)上设有电磁阀(23)，流量计(22-1)、温度计(22-2)、压力计(22-3)和电磁阀(23)通过有线传输电缆与控制器连接通信，流量计(22-1)、温度计(22-2)、压力计(22-3)安装一个隔磁外壳(22)，有线传输电缆装有防磁管套，所述的分出水管(31)的结构与分进水管(21)的结构相同，所述的流量计(22-1)、温度计(22-2)和压力计(22-3)均配置通信模块，控制器接收每条分进水管(21)及分出水管(31)的流量、温度和压力，控制器连接并控制电磁阀(23)。

2.根据权利要求1所述的中频炉水循环监测装置，其特征在于，为尽量减少流量计安装环境狭窄对流量计测量精度的影响，所述流量计(22-1)的前后端分水管管道采用圆弧状，且圆弧段接口处再接一段切线方向的直管。

3.根据权利要求1或2所述的中频炉水循环监测装置，其特征在于，所述的分进水管(21)的水管为直管I(2-1)与圆弧状水管I(2-2)相连接，圆弧状水管I(2-2)与直管II(2-3)相连接，所述的直管II(2-3)右侧是圆弧状水管I(2-2)末端的切线方向，所述的直管II(2-3)的左侧是弯管II(2-4)，所述的弯管II(2-4)与直管III(2-5)相连接，直管II(2-3)和直管III(2-5)均安装在弯管II(2-4)终点的切线方向，所述的计量装置安装在直管II(2-3)上。

4.根据权利要求1所述的中频炉水循环监测装置，其特征在于，所述的流量计(22-1)采用涡街流量计。

5.根据权利要求1所述的中频炉水循环监测装置，其特征在于，一体式流量计替代流量计(22-1)、温度计(22-2)和压力计(22-3)，能同时检测输出温度、压力、流量。

6.根据权利要求1所述的中频炉水循环监测装置，其特征在于，所述的分进水管(21)和分出水管(31)为U形，或任意两端高，中间低的结构，所述的计量装置安装在中间低的区域，且中间低区域要水平且有一定长度，以保证流量计测量准确。

7.根据权利要求1所述的中频炉水循环监测装置，其特征在于，所述的控制器包括PLC板和显示屏，PLC板与显示屏相连接，流量计(22-1)、温度计(22-2)、压力计(22-3)和电磁阀(23)通过有线传输电缆与PLC板相连接。

8.根据权利要求1所述的中频炉水循环监测装置，其特征在于，所述的控制器与中控室相连接，控制器与中控室连接通信，中控室里设有上位机，对工厂所有中频炉监测数据进行汇总、存储、分析。

9.根据权利要求1所述的中频炉水循环监测装置，其特征在于，在安装分进水管及其对应的分出水道的流量计前，选择误差最接近的两块流量计。

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