JPS63229385A - 高炉口部におけるガス流速測定装置 - Google Patents
高炉口部におけるガス流速測定装置Info
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- JPS63229385A JPS63229385A JP62065354A JP6535487A JPS63229385A JP S63229385 A JPS63229385 A JP S63229385A JP 62065354 A JP62065354 A JP 62065354A JP 6535487 A JP6535487 A JP 6535487A JP S63229385 A JPS63229385 A JP S63229385A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明はＦＭレーダを用いた高炉口部におけろガス流
速測定装置に関する。
速測定装置に関する。
（従来技術とその問題点）
炉口ガス流速測定の従来技術としてはタービン式流速計
や熱線式流速計が知られている。
や熱線式流速計が知られている。
これらの従来技術は高温・高圧で粉塵か多く、還元性雰
囲気の高炉内における劣化が激しく保守性に問題があっ
た。
囲気の高炉内における劣化が激しく保守性に問題があっ
た。
即ち、
■タービン（羽根車）の回転部におけるダストによる詰
まり、タービンの付着物による影響■測定感度を向上さ
せるために熱線径を細くする必要があり、そのため破損
し易い。
まり、タービンの付着物による影響■測定感度を向上さ
せるために熱線径を細くする必要があり、そのため破損
し易い。
（発明が解決しようとする問題点）
この発明は上述の問題を解決するためになされたもので
あって、常に正確に、かつ簡易に高炉口部のガスの流速
を測定できる装置を提供することを目的とする。
あって、常に正確に、かつ簡易に高炉口部のガスの流速
を測定できる装置を提供することを目的とする。
（問題点を解決する手段）
この発明のガス流速計は高炉炉口部において、炉径方向
に駆動可能なランスとそのランスを炉内の任意の測定点
で停止させることが可能なランス制御装置とランス先端
に配置し、一定の周波数を発振するマイクロ波レーダと
レーダより得られるドツプラー信号より炉口ガス流速を
算出する信号処理装置より成ることを特徴とする。
に駆動可能なランスとそのランスを炉内の任意の測定点
で停止させることが可能なランス制御装置とランス先端
に配置し、一定の周波数を発振するマイクロ波レーダと
レーダより得られるドツプラー信号より炉口ガス流速を
算出する信号処理装置より成ることを特徴とする。
（作用）
高炉炉口部において、送信した電磁波は、炉内の装入物
粉塵により一部散乱および吸収される。
粉塵により一部散乱および吸収される。
また、炉内中を通過した電磁波は装入物により一部反射
され、他は吸収されろ。したがって受信アンテナにより
、粉塵による散乱波と装入物による反射波を受信する。
され、他は吸収されろ。したがって受信アンテナにより
、粉塵による散乱波と装入物による反射波を受信する。
本発明は、前者の信号を抽出し、これにより炉内ガス流
速を算出する。
速を算出する。
まず、炉内粉塵による電磁波の散乱について述べろ。粉
塵の大きさく半径ａ）が電磁波の波長（λ）に比べて非
常に小さい（半径ａ＜０．１人）の場合には、レーリー
の散乱論理が成立する。それによると、第１図に示すよ
うに粉塵に波長λの平行ヒームが入射した時、散乱角θ
で粉塵からＱの距離における散乱波強度Ｅ は（１）式
となる。
塵の大きさく半径ａ）が電磁波の波長（λ）に比べて非
常に小さい（半径ａ＜０．１人）の場合には、レーリー
の散乱論理が成立する。それによると、第１図に示すよ
うに粉塵に波長λの平行ヒームが入射した時、散乱角θ
で粉塵からＱの距離における散乱波強度Ｅ は（１）式
となる。
θ
ただし、■（は粉塵の誘電率で定まる常数である。
上式で散乱角θ＝πとすると、受信アンテナによる受信
波強度Ｅ ′は（２）式となる。
波強度Ｅ ′は（２）式となる。
θ
（２）式より、受信波は波長λの４乗に逆比例する。
（実施例）
本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
第３図に本発明の装置構成を示す。本装置は、炉径方向
に走査可能なランスｌとランスＩの駆動装置２と、ラン
スｌの先端部に搭載したマイクロ波レーダ３と、その信
号処理装置４より成る。ランスｌは、駆動装置２により
炉６内を半径方向に移動させることにより、炉内の任意
の測定位置を選択でき、設定時間だけ測定位置に停止し
てマイクロ波を装入物に向けて発射する。
に走査可能なランスｌとランスＩの駆動装置２と、ラン
スｌの先端部に搭載したマイクロ波レーダ３と、その信
号処理装置４より成る。ランスｌは、駆動装置２により
炉６内を半径方向に移動させることにより、炉内の任意
の測定位置を選択でき、設定時間だけ測定位置に停止し
てマイクロ波を装入物に向けて発射する。
第４図にマイクロ波レーダの構成を示す。レーダ３は、
フランツ３ａを介してランスｌの先端に固定される。レ
ーダは、マイクロ波の送・受信を兼用するりフレツト・
ホーンアンテナ８とマイクロ波回路を収納するノヤケッ
ト１０から成る。炉６内の粉塵がアンテナ内へ侵入する
ことを防止するため、アンテナ８の開口部８ａを防塵可
能にンールするマイクロ波窓９を設けている。マイクロ
波窓９としては、例えば石英ガラスを用いることができ
る。また、炉内の高温からマイクロ波回路を保護するた
めに回路部分はジャケット１０内に収納されジャケット
ＩＯは水冷パイプ１１を介して送られる水による水冷方
式となっている。なお１２はマイクロ波回路部分に関す
る電気信号送受用のケーブルを示す。
フランツ３ａを介してランスｌの先端に固定される。レ
ーダは、マイクロ波の送・受信を兼用するりフレツト・
ホーンアンテナ８とマイクロ波回路を収納するノヤケッ
ト１０から成る。炉６内の粉塵がアンテナ内へ侵入する
ことを防止するため、アンテナ８の開口部８ａを防塵可
能にンールするマイクロ波窓９を設けている。マイクロ
波窓９としては、例えば石英ガラスを用いることができ
る。また、炉内の高温からマイクロ波回路を保護するた
めに回路部分はジャケット１０内に収納されジャケット
ＩＯは水冷パイプ１１を介して送られる水による水冷方
式となっている。なお１２はマイクロ波回路部分に関す
る電気信号送受用のケーブルを示す。
炉内ガス流速測定の原理はドツプラー効果に塙づく。こ
こで測定対象は、炉口ガス流れに沿って流れる装入物の
ダスト（粉塵）である。ダスト径は約φＩｍｎである。
こで測定対象は、炉口ガス流れに沿って流れる装入物の
ダスト（粉塵）である。ダスト径は約φＩｍｎである。
使用する電磁波の波長がダスト径に比べ十分長い場合、
例えばＵ Ｉ−Ｉ Ｆ系（λとＩＯｃｍ）を使用する場
合、ダストによる散乱波の強度はλ“に比例するため、
ダストによる散乱はほとんどない。逆に使用するＴｉ１
ｔ磁波の波長かダスト径に比へ短い場合、例えば光を使
用する場合、ダストによる１″ｒ！ｌ乱が非常に強いが
、窓への付着物により保全性が問題となる。そこでマイ
クロ波或いはミリ波領域（λ＝１〜２０ｍｍ）の電磁波
が適している。得られるドツプラー信号には、ダストに
よる散乱信号の他に装入物の降下速度に比例した周波数
成分が含まれるが、ここで装入物降下速度は約１０ｃｍ
／分、ガス流速は約１０ｍ／秒と両者は約３ケタ以上の
ドツプラー周波数の差が生じろため、その分離はフィル
タを用いれば容易に可能である。
例えばＵ Ｉ−Ｉ Ｆ系（λとＩＯｃｍ）を使用する場
合、ダストによる散乱波の強度はλ“に比例するため、
ダストによる散乱はほとんどない。逆に使用するＴｉ１
ｔ磁波の波長かダスト径に比へ短い場合、例えば光を使
用する場合、ダストによる１″ｒ！ｌ乱が非常に強いが
、窓への付着物により保全性が問題となる。そこでマイ
クロ波或いはミリ波領域（λ＝１〜２０ｍｍ）の電磁波
が適している。得られるドツプラー信号には、ダストに
よる散乱信号の他に装入物の降下速度に比例した周波数
成分が含まれるが、ここで装入物降下速度は約１０ｃｍ
／分、ガス流速は約１０ｍ／秒と両者は約３ケタ以上の
ドツプラー周波数の差が生じろため、その分離はフィル
タを用いれば容易に可能である。
本発明は」二足の考察により、電磁波としてマイクロ波
或いはミリ波領域のものを使用し、測定感度の向上およ
び保全性の向上を図っている。
或いはミリ波領域のものを使用し、測定感度の向上およ
び保全性の向上を図っている。
また本発明では、炉口ガス流と共に流れる装入物の粉塵
の流速を測定するため、これより炉口ガス流速に換算す
る必要がある。
の流速を測定するため、これより炉口ガス流速に換算す
る必要がある。
今、ガス流速をｖｇ１粉塵流速をＶｓとおき、とする。
ｋは速度比あり、粉塵の性状や運動過程により決まる値
であり、実験により得ることかできる。
であり、実験により得ることかできる。
第１図にＩ”Ｍレーダ部と信号処理装置の実施例を示す
。ＦＭレーダ部は、マイクロ波発振器３１、サーキュレ
ータ３２、スタブチューナ３３、検波器３４、リフレク
トホーンアンテナ８及びアンテナ内へ粉塵が侵入するこ
とを防止するマイクロ波窓８ａより成る。
。ＦＭレーダ部は、マイクロ波発振器３１、サーキュレ
ータ３２、スタブチューナ３３、検波器３４、リフレク
トホーンアンテナ８及びアンテナ内へ粉塵が侵入するこ
とを防止するマイクロ波窓８ａより成る。
発振器３Ｉより発振されたマイクロ波は、サーキュレー
タ３２、スタブチューナ３３を経てアンテナ８より高炉
内のガスに向かって送信される。
タ３２、スタブチューナ３３を経てアンテナ８より高炉
内のガスに向かって送信される。
炉内の粉塵により、後方散乱されたマイクロ波は、アン
テナ８により受信され、スタブチューナ３３、サーキュ
レータ３２を経て検波器３４へ導かれろ。
テナ８により受信され、スタブチューナ３３、サーキュ
レータ３２を経て検波器３４へ導かれろ。
一方、送信波の一部は、スタブチューナ３３により反ｑ
・ｉされサーキュレータ３２を経て検波器３４へ入力さ
れる。したがって検波器３４では、送信波の一部と粉塵
による散乱波が課金検波され、粉塵流速に比例した周波
数をＧつドツプラー信号が得られる。
・ｉされサーキュレータ３２を経て検波器３４へ入力さ
れる。したがって検波器３４では、送信波の一部と粉塵
による散乱波が課金検波され、粉塵流速に比例した周波
数をＧつドツプラー信号が得られる。
ドツプラー信号は、増幅器３７により増幅された後、高
域通過フィルタ３８により装入物降下に対する比較的低
周波のドツプラー信号成分が除去される。次に信号は微
小時間毎にサンプル／ホールド回路３９によりサンプリ
ングされ、デジタル変換した後メモリ回路４０に１次的
にストアし、さらにこの信号はフーリエ変換器（ＦＦ’
Ｔ）４１でフーリエ変換される。これによりドツプラー
信号の周波数成分を調べる。
域通過フィルタ３８により装入物降下に対する比較的低
周波のドツプラー信号成分が除去される。次に信号は微
小時間毎にサンプル／ホールド回路３９によりサンプリ
ングされ、デジタル変換した後メモリ回路４０に１次的
にストアし、さらにこの信号はフーリエ変換器（ＦＦ’
Ｔ）４１でフーリエ変換される。これによりドツプラー
信号の周波数成分を調べる。
そして、このフーリエ変換出力と平均値演算回路４２で
得られた平均値と定数回路４３で得られる速度換算用定
数Ｃとを乗算器４４で乗算し、さ乗算器４６で乗算を行
ない（４）式で表わされる粉塵流速Ｖｓを算出する。
得られた平均値と定数回路４３で得られる速度換算用定
数Ｃとを乗算器４４で乗算し、さ乗算器４６で乗算を行
ない（４）式で表わされる粉塵流速Ｖｓを算出する。
その結果、測定点でのマイクロ波ビーｌ、方向の粉塵流
速分布が得られる。
速分布が得られる。
Ｖｓ：粉塵流速 Ｃ：光速（３Ｘ Ｉ ０８ｍ／ ｓ
）ｒ・マイクロ波発振周波数、 ｆｄ： ｉツプラー信号の周波数 最後にガス流速を求めるために速度比を乗算し、（（３
）式）、求まったガス流速分布をモニタ４７へ出力する
。
）ｒ・マイクロ波発振周波数、 ｆｄ： ｉツプラー信号の周波数 最後にガス流速を求めるために速度比を乗算し、（（３
）式）、求まったガス流速分布をモニタ４７へ出力する
。
の計算を行う。
ここでａ（ｆｄ）は、ドツプラー信号の周波数ｆｄでの
スペクトル強度である。またガス流速分布によりガス流
速のピーク値ら容易に得られる。
スペクトル強度である。またガス流速分布によりガス流
速のピーク値ら容易に得られる。
前記実施例では、Ｆ Ｆ Ｔ （高速フーリエ変換）処
理によりマイクロ波ビーム方向のガス流速分布を求めた
が、平均流速のみ求めるためには以下の簡便な信号処理
装置で良い。
理によりマイクロ波ビーム方向のガス流速分布を求めた
が、平均流速のみ求めるためには以下の簡便な信号処理
装置で良い。
叩も、第３図に示すように高域通過フィルタの後にカウ
ノタ回路５０を設け、ドツプラー信号の′ｇ交差点数Ｎ
を求める。平均流速の算出は（３）式を用いて行う。
ノタ回路５０を設け、ドツプラー信号の′ｇ交差点数Ｎ
を求める。平均流速の算出は（３）式を用いて行う。
ここでｈは、校正係数であり、校正実験により求めるこ
とができる。
とができる。
本装置による高炉炉口部での測定結果を第７図に示す。
使用したマイクロ波の発振周波数は２４゜１ＧＩ［ｚ１
発振パワーは１０ｍＷである。
発振パワーは１０ｍＷである。
得られたドツプラー信号の周波数スペクトルを第８図に
示す。明らかに低周波の成分と高周波の成分が存在し、
萌者が装入物降下に後者が炉内粉塵流に対応する。第８
図で炉内に粉塵流によるスペクトルは、約１．２ＫＨｚ
をピークとして広がりを乙っている。
示す。明らかに低周波の成分と高周波の成分が存在し、
萌者が装入物降下に後者が炉内粉塵流に対応する。第８
図で炉内に粉塵流によるスペクトルは、約１．２ＫＨｚ
をピークとして広がりを乙っている。
ドツプラー信号を高域通過フィルタにより低周波成分を
除去し、（６）式によりガス流速を求めた結果とタービ
ン式流速計による測定結果を第７図に示す。測定点と測
定時間に違いがあるが、はぼ同傾向を示し本装置のａ幼
性が確認できた。
除去し、（６）式によりガス流速を求めた結果とタービ
ン式流速計による測定結果を第７図に示す。測定点と測
定時間に違いがあるが、はぼ同傾向を示し本装置のａ幼
性が確認できた。
（発明の効果）
この発明のガス流測定装置は回転等の機構がなく耐久性
に潰れており、かっｌ測定点での炉口ガス流速の垂直方
向成分の分布が測定できる。
に潰れており、かっｌ測定点での炉口ガス流速の垂直方
向成分の分布が測定できる。
第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は池の実施例を示すブロック図、第３図はレーダ装置の
全体を示す図、第４図はアンテナ部分を示す断面図、第
５図はこの発明の測定装置の高炉内での使用状態を示す
断面図、第６図はこの発明のガス流測定に用いる原理を
示す図。第７図は本発明装置によって得た測定結果を示
すグラフ、第８図はドツプラー波の分布を示す図である
。 Ｉ・・ランス、訃・・アンテナ、３４・・・検波器、３
８・・・高域通過フィルタ、４０・・メモリ回路、４２
・平均値回路、４３・・・速度変換用定数、４４．４６
・乗算器。 特許出願人 株式会社神戸製鋼所 代理人 弁理士 前出 葆 外２名 言７図 ＋１こからの距既 （ｍ） 第 ６ 図 第５図
は池の実施例を示すブロック図、第３図はレーダ装置の
全体を示す図、第４図はアンテナ部分を示す断面図、第
５図はこの発明の測定装置の高炉内での使用状態を示す
断面図、第６図はこの発明のガス流測定に用いる原理を
示す図。第７図は本発明装置によって得た測定結果を示
すグラフ、第８図はドツプラー波の分布を示す図である
。 Ｉ・・ランス、訃・・アンテナ、３４・・・検波器、３
８・・・高域通過フィルタ、４０・・メモリ回路、４２
・平均値回路、４３・・・速度変換用定数、４４．４６
・乗算器。 特許出願人 株式会社神戸製鋼所 代理人 弁理士 前出 葆 外２名 言７図 ＋１こからの距既 （ｍ） 第 ６ 図 第５図
Claims (1)
- （１）高炉口部において炉径方向に駆動可能なランスと
、そのランスを炉内の任意の測定点で停止させることが
可能なランス制御装置と、ランス先端に配置され、一定
の周波数を発振するマイクロ波レーダと、レーダより得
られるドップラー信号より炉口ガス流速を算出する信号
処理装置より成ることを特徴とする炉口ガス流速測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62065354A JPS63229385A (ja) | 1987-03-18 | 1987-03-18 | 高炉口部におけるガス流速測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62065354A JPS63229385A (ja) | 1987-03-18 | 1987-03-18 | 高炉口部におけるガス流速測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63229385A true JPS63229385A (ja) | 1988-09-26 |
Family
ID=13284536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62065354A Pending JPS63229385A (ja) | 1987-03-18 | 1987-03-18 | 高炉口部におけるガス流速測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63229385A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0481679A (ja) * | 1990-07-25 | 1992-03-16 | Japan Radio Co Ltd | 窯炉耐熱レンガ厚測定装置 |
| FR2756312A1 (fr) * | 1996-11-28 | 1998-05-29 | Parra Robert | Dispositif de coffrage de tunnel |
| EP0863294A1 (de) * | 1997-03-07 | 1998-09-09 | Ed. Züblin Ag | Verfahren und Vorrichtung für das industrielle Erstellen bewehrter Deckenkonstruktionen |
| CN102816883A (zh) * | 2012-06-18 | 2012-12-12 | 北京科技大学 | 一种雷达、视频、激光系统组合的测量高炉料面的装置 |
| JP2013011582A (ja) * | 2011-05-30 | 2013-01-17 | Jfe Steel Corp | 遠隔ガス流速計測方法及び遠隔ガス流速計測装置 |
| JP2014134447A (ja) * | 2013-01-10 | 2014-07-24 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | マイクロ波距離測定装置 |
| JP2015132580A (ja) * | 2014-01-15 | 2015-07-23 | 株式会社ワイヤーデバイス | 管内を流れる粉体の流速測定方法及び測定装置 |
-
1987
- 1987-03-18 JP JP62065354A patent/JPS63229385A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0481679A (ja) * | 1990-07-25 | 1992-03-16 | Japan Radio Co Ltd | 窯炉耐熱レンガ厚測定装置 |
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| CN102816883A (zh) * | 2012-06-18 | 2012-12-12 | 北京科技大学 | 一种雷达、视频、激光系统组合的测量高炉料面的装置 |
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| JP2015132580A (ja) * | 2014-01-15 | 2015-07-23 | 株式会社ワイヤーデバイス | 管内を流れる粉体の流速測定方法及び測定装置 |
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