JP2007263478A - トンネル炉における台車上積載物の異常検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トンネル炉内における台車上の積載物の傾倒や位置ずれなどの異常を早期に検知し、積載物が倒壊するのを事前に防ぐことができるトンネル炉における積載物の異常検知方法を提案する。
【解決手段】トンネル炉内を走行する台車上の積載物の異常を検知する方法であって、トンネル炉内の炉長方向側壁に発光部と受光部とからなる遮光式センサを、発光部と受光部が相対するよう設置し、台車がトンネル炉内を走行する際、上記受光部で、上記発光部から発せられた光の受光および遮光の繰返しパターンを測定し、その繰り返しパターンと、予め記憶させておいた積載物が台車上に正常に載置されている状態における繰返しパターンとを比較することにより異常を検知する。
【選択図】図１

Description

本発明は、酸化鉄を粗還元して粉末冶金等に用いられる海綿鉄粉の製造や、陶磁器、瓦、煉瓦などの加熱焼成等に用いられるトンネル炉において、該炉内を移動する台車上に載置された積載物の傾倒や位置ずれ等の異常を検知する方法に関するものである。

トンネル炉は、一方の端に入口を、他方の端に出口を有し、通常、入口から出口に向かって予熱帯（加熱帯）、焼成帯および冷却帯からなるトンネル状の長い炉であり、熱の浸透が均一でムラがなく、大量に処理できるという特長がある。上記トンネル炉における還元処理あるいは加熱焼成処理は、トンネル炉の入口から、被処理物を積載した台車を装入して、トンネル炉内に既に装入されている数十台の台車をトコロテン式に出口方向に走行させ、還元処理あるいは加熱焼成が完了した台車を出口から押し出することによって行われる。

例えば、海綿鉄の製造は、以下のようにして行われる。台車上に載置されたサガー容器内に、主原料（ミルスケール）と副原料（コークス・石炭）とを充填し、その後、この台車を、長さが約１６０ｍ程度あるトンネル炉内に装入して粗還元する。炉内には、同様の台車が数十台装入されており、新たな台車が入口から装入されるごとに、トコロテン式に炉内の台車は出口方向に移動する。このようにして、台車は約５〜６日かけて予熱帯（加熱帯）、焼成帯および冷却帯を通過し、その間に、上記サガー内の主原料は、還元され、焼結されて海綿鉄となる。

トンネル炉は、上記のように炉長が長く、炉内温度も１０００℃以上の高温に達することから、炉内の入口から出口までを目視で見通すことができず、また、常時、炉内全体を監視することが難しいため、台車上の積載物に傾倒や位置ずれ等の異常が生じたとしても、これを早期に検知することが難しいという問題がある。

そのため、しばしば、積載物が倒壊し、重大トラブルとなる場合があった。例えば、積載物が倒壊した場合には、倒壊した積載物によって、台車の走行が不可能となるため、すべての台車を停止させて、炉温を下げ、それから、トンネル炉の側壁のレンガをはつり、倒壊した積載物をトンネル炉外に除去し、その後、トンネル炉のレンガを復旧し、炉温を上げてから操業を再開することになる。そのため、積載物の品質低下のみならず、稼働率や生産性の著しい低下を招いていた。

上記問題点を解決する技術として、特許文献１には、海綿鉄製造用のトンネル炉において、トンネル炉の一方の口から他方の口へ、トンネル炉の左右側壁の内側に沿って、それぞれレーザ光線を発信し受信させることにより、台車上のサガーがトンネル炉の側壁側へ傾倒した時のレーザ光線の遮断を検知し、もってサガーの傾倒を検知する方法が提案されている。
特開昭６４−４１８５９号公報

しかしながら、特許文献１の方法は、傾倒を監視するための検知器を、トンネル炉の炉長方向に向けて設置する方法であるため、監視範囲（長さ）が長く、使用する検知器は高出力かつ高精度である必要があり、高価であるという問題点があった。

また、レーザ光線をトンネル炉内の左右側壁の内側に沿って発信させる方法であるため、積載物の倒壊方向が台車の進行方向に対して直角方向のみに限定されると共に、積載物がレーザ光線を遮る位置まで傾倒しないと異常を検知することができないという問題点があった。

さらに、この方法では、異常発生場所までは特定できないため、異常個所を人力で特定する必要があり、時間と労力を要するという問題点があった。

そこで、本発明は、従来技術が抱える上記の問題点を解決することを課題とするものであり、その目的とするところは、トンネル炉内における台車上の積載物の傾倒や位置ずれなどの異常を早期に検知し、積載物が倒壊するのを事前に防ぐことができるトンネル炉における台車上積載物の異常検知方法を提案することにある。

発明者らは、上記課題を達成するために検討を重ねた。その結果、トンネル炉内の炉長方向の側壁に、炉幅方向に向けた遮光式センサあるいは距離センサを設置することにより、上記課題を達成できること、また、上記センサを炉長方向および／または炉高方向に複数設置することにより、より精度を向上することができることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、トンネル炉内を走行する台車上の積載物の異常を検知する方法であって、トンネル炉内の炉長方向側壁に発光部と受光部とからなる遮光式センサを、発光部と受光部が相対するよう設置し、台車がトンネル炉内を走行する際、上記受光部で、上記発光部から発せられた光の受光および遮光の繰返しパターンを測定し、その繰り返しパターンと、予め記憶させておいた積載物が台車上に正常に載置されている状態における繰返しパターンとを比較することにより異常を検知することを特徴とするトンネル炉における台車上積載物の異常検知方法である。

本発明の台車上積載物の異常検知方法は、前記遮光式センサを、トンネル炉内の炉長方向および／または炉高方向に、複数組設置することを特徴とする。

また、本発明は、トンネル炉内を走行する台車上の積載物の異常を検知する方法であって、トンネル炉内の炉長方向側壁の少なくとも一方に、相対する側壁方向の距離を測定する距離センサを設置し、上記距離センサで、台車がトンネル炉内を走行する際における側壁および台車上の積載物までの距離の繰返しパターンを測定し、その繰り返しパターンと、予め記憶させておいた積載物が台車上に正常に載置されている状態における繰返しパターンとを比較することにより異常を検知することを特徴とするトンネル炉における台車上積載物の異常検知方法。

本発明の台車上積載物の異常検知方法は、前記距離センサを、トンネル炉内の炉長方向および／または炉高方向に、複数設置することを特徴とする。

本発明によれば、トンネル炉内の炉長方向側壁に炉幅方向に向けた遮光式センサあるいは距離センサを設置することにより、台車上に載置した積載物の傾倒や位置ずれ等の異常を早期に検知することができるので、積載物が倒壊に至ることがなく、トンネル炉の稼働率向上や生産性の向上に寄与する。

以下、図を用いて、本発明について説明する。
図１は、本発明の一実施例であるトンネル炉１の幅方向断面図を示したものである。このトンネル炉１内には、入口から出口に向かって、海綿鉄の原料を充填したサガーや陶磁器などの積載物２を載せた台車３が、数十台連なって配置され、１台入ると、トコロテン方式で１台が押し出されるようにして走行している。

トンネル炉１内の炉長方向左右の側壁には、センサ４、５が設置されている。本発明では、炉幅方向に向けてセンサ４、５を設置するため、検知距離がトンネル炉の炉幅相当の短距離で済むため、従来よりも安価な検知器を使用することできる。なお、センサ４、５としては、光やレーザ光などを用いた遮光式センサあるいは非接触式の距離センサを用いるのがよく、特に、遮光式の光電管センサは、安価であり、好ましい。なお、遮光式センサを用いる場合には、センサ４、５の一方を発光部、他方を受光部として対で設ける必要がある。一方、距離センサを用いる場合には、トンネル炉の炉長方向側壁の左右いずれかに設けた各センサがそれぞれ独立して検出を行うため、対で設ける必要はない。距離センサは、異常発生位置が炉幅の右側なのか左側なのかを特定できる他、炉幅方向のどの位置で異常が発生しているかをも特定できる点で、遮光式センサよりも優れている。

本発明において、センサ４、５をトンネル炉１の炉幅方向に向けて設置する理由は、走行中の台車３上の積載物２が傾倒する場合、一般にはトンネル炉１の炉長方向、特に、入口方向に傾き易いため、センサ４、５を炉幅方向に向けて設置すれば、積載物２が炉長方向に傾いたことを早期に検知することができるからである。

なお、台車上の積載物の異常発生場所は、異常を検知したセンサ位置より少なくとも出側であるので、上記センサ４、５は、炉長方向の複数箇所に設置すれば、異常発生場所の特定が容易となる他、積載物の異常をより早期に検知することが可能となる。したがって、センサの設置箇所は多いほどよく、具体的には、炉長方向に３０〜４０ｍ間隔で設置するのが好ましく、より好ましくは１０〜２０ｍおきに設置することが好ましい。

さらに、本発明では、センサ４、５をトンネル炉１の炉長方向に加えて、炉高方向に複数箇所設置してもよい。これは、炉高方向にセンサを設けることにより、背の高い積載物や低い積載物２の監視が可能となり、さらに台車の高さ相当にセンサを設置すれば、台車耐火物の位置ずれも検知することができるようになり、異常発生箇所の特定が容易になるためである。

次に、本発明のトンネル炉における積載物の積載異常検知方法について説明する。
まず、センサ４、５として、遮光式センサを用いた場合について図２を用いて説明する。図２は、トンネル炉１の水平方向の断面図である。
トンネル炉１内には、例えば台車３上に円筒状の積載物２が規則正しく（例えば、縦４本×横６本）載置され、各台車３は連続的に約５０台連結されている。なお、センサ４は、光またはレーザ光の発光部、センサ５は受光部とする。

積載物２に異常がない場合、台車３が進行方向に移動することによって、センサ４（発光部）から発光された光７が、センサ５（受光部）へ到達する場合（図２（ａ））と、センサ４（発光部）から発光された光７が積載物２に遮られる場合（図２（ｂ））とが、所定のパターン（正常パターン）で繰り返されることになる。
しかし、台車３の進行方向に傾倒した積載物２’が発生すると（図２（ｃ））、センサ４からセンサ５への受光と遮光の間隔が短くなり、上記した正常パターン（図２（ａ）と（ｂ）の繰返しパターン）が崩れることになる。

したがって、予め積載物２を正常に載置した状態で、受光・遮光のパターンを求めておき、その正常時のパターンと、走行中の台車３の受光・遮光パターンとを常時、比較・監視することにより、台車３上の積載物２の積載状態に異常が生じたことを早期に検知することができるのである。

次に、センサ４、５として、レーザ光や超音波などを利用した距離センサを用いる場合について説明する。図３は、トンネル炉１の水平方向の断面図である。トンネル炉１内には、図２と同様に、台車３上に円筒状の積載物２が、例えば、縦４本×横６本規則正しく並んでおり、各台車３は連続的に約５０台が連結されている。

積載物に異常がない場合、台車３が進行方向に移動することによって、センサ４からのレーザ光等８により、相対する側壁部までの距離およびその測定時間を検出する場合（図３（ａ））と、センサ４からのレーザ光等８により、積載物２までの距離およびその測定時間を検出する場合（図３（ｂ））とが、所定のパターン（正常パターン）で繰り返されることになる。
しかし、台車３の進路方向に傾倒した積載物２’が発生すると（図３（ｃ））、積載物２までの距離や、その測定時間が短くなるなど、上記の正常パターンが崩れてしまう。したがって、予め正常に積載物２を載置した状態で、正常パターンを求めておき、その正常パターンと、走行中の台車３から求められる側壁あるいは積載物２までの距離や、その測定時間とを常時、比較・監視することにより、台車３上の積載物２の積載状態に異常が生じたことを早期に検知することができるのである。

次に、積載物２の異常を検出する制御フローの一例を、センサ４、５に距離センサを用いた場合について、図４に示す。まず、センサ４、５からの検出信号が変換器１０で距離に換算され、測定時間と距離の変動パターンを求める。そして、このパターンが予め測定し、記憶させておいた正常パターン（距離およびその測定時間）と比較される。その結果、上記変動パターンが、正常パターンと異なると認識された場合には、警報盤１２に警報信号１１が入力され、オペレータにガイダンスすると共に、台車駆動盤１４にインタロック信号（台車走行停止指令）１３が出力される。なお、上記正常パターンとして、傾倒や位置ずれなどの程度に応じて、何レベルかのパターンを入力しておけば、異常の程度も把握することが可能となる。

本発明の技術は、海綿鉄や陶磁器、瓦、煉瓦などの製造分野に限定されるものではなく、トンネル炉を利用する他のあらゆる技術分野にも適用するこができる。

本発明にかかるトンネル炉の一例を示す炉幅方向断面図である。 本発明のトンネル炉における積載物の積載異常検知方法を示す図である。 本発明のトンネル炉における積載物の積載異常検知方法を示す図である。 本発明の積載異常を検出する方法の制御フローを示す図である。

符号の説明

１ トンネル炉
２、２’ 積載物
３ 台車
４、５ センサ
７ 光
８ レーザ光
１０ 変換器
１１ 警報信号
１２ 警報盤
１３ インタロック信号
１４ 台車駆動盤

Claims (4)

1. トンネル炉内を走行する台車上の積載物の異常を検知する方法であって、トンネル炉内の炉長方向側壁に発光部と受光部とからなる遮光式センサを、発光部と受光部が相対するよう設置し、台車がトンネル炉内を走行する際、上記受光部で、上記発光部から発せられた光の受光および遮光の繰返しパターンを測定し、その繰り返しパターンと、予め記憶させておいた積載物が台車上に正常に載置されている状態における繰返しパターンとを比較することにより異常を検知することを特徴とするトンネル炉における台車上積載物の異常検知方法。
2. 前記遮光式センサを、トンネル炉内の炉長方向および／または炉高方向に、複数組設置することを特徴とする請求項１に記載のトンネル炉における台車上積載物の異常検知方法。
3. トンネル炉内を走行する台車上の積載物の異常を検知する方法であって、トンネル炉内の炉長方向側壁の少なくとも一方に、相対する側壁方向の距離を測定する距離センサを設置し、上記距離センサで、台車がトンネル炉内を走行する際における側壁および台車上の積載物までの距離の繰返しパターンを測定し、その繰り返しパターンと、予め記憶させておいた積載物が台車上に正常に載置されている状態における繰返しパターンとを比較することにより異常を検知することを特徴とするトンネル炉における台車上積載物の異常検知方法。
4. 前記距離センサを、トンネル炉内の炉長方向および／または炉高方向に、複数設置することを特徴とする請求項３に記載のトンネル炉における台車上積載物の異常検知方法。

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