RU2003021C1 - Способ определени толщины футеровки теплового агрегата - Google Patents

Description

где хдоп координаты сечени , соответствующего значению предельно допустимой толщине эксплуатации футеровки.

Благодар  тому, что устанавливают в футеровке перпендикул рно ее поверхно- сти теплоотвод щий элемент, измер ют температуру не менее чем в трех сечени х по длине теплоотвод щего элемента, по которым определ ют функцию запаздывани  распространени  экстремума температур- ного пол  по длине теплоотвод щего элемента , по которой определ ют место расположени  рабочей поверхности футеровки , а также тому, что теплоотвод щий элемент выполнен из материала, теплостой- кость которого соответствует теплостойкости футеровки, а коэффициент теплопроводности превышает коэффициент теплопроводности футеровки не менее чем в 10 раз, а координаты точек измерени  температуры по длине х в сечени х теплоотвод щего элемента устанавливают по математическому выражению

,

ДОП

а-х.

; х е 0, хдоп.

становитс  возможным исключить вли ние погрешности температурных измерений в среде огнеупорных материалов на точность определени  толщины футеровки теплового агрегата, что повышает точность способа.

Одновременно, поскольку определ ют функцию запаздывани  распространени  экстремума температурного пол  по длине теплоотвод щего элемента, по которой определ ют место расположени  рабочей поверхности футеровки, становитс  возможным с приемлемой степенью точности проводить измерени  и в случае медленного изменени  температурного режима теплового агрегата.

Сравнение за вл емого технического решени  с прототипом позволило установить соответствие его критерию новизна. При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие за вл емое изобретение от прототипа, не были вы влены и поэтому они обеспечивают за вленному техническому решению соответствие признаку изобретательский уровень.

Проверка работоспособности способа позвол ет считать, что за вл емое техническое решение соответствует критерию промышленна  применимость.

. Нафиг.1 приведена теплова  схема устройства дл  реализации предложенного способа; на фиг.2 - графическа  завмси5 10 15 0

5

0

5

0

5

0

5

мость, по сн юща  определение границы футеровки; на фиг.1 и 2 обозначено: 1 - начальное положение внутренней (тепло- воспринимающей) поверхности контролируемого участка футеровки; 2 - текущее положение границы футеровки; 3 - футеровка; 4 - теплоотьод щий элемент; 5 - термодатчики; 6 - кожух теплового агрегата; xi - координата установки i-ro термодатчика.

Способ по сн етс  конкретным примером его реализации на КМК Криворож- сталь при диагностировании состо ни  футеровки фурменных каналов доменной печи ДП-9 с построением функции запаздывани  гз 3 f(x) распространени  экстремума температурного пол  по длине теплоотвод щего элемента и определени  толщины футеровки,

В футеровке 3 канала перпендикул рно ее поверхности, как это показано на фиг.1, устанавливали теплоотвод щий элемент 4, снабженный ХА термопэрами 5. В качестве теплоотвод щего элемента использовалс  стержень из графитового материала, коэффициент теплопроводности которого Я 70 Вт/м-К (коэффициент теплопроводности шамотного материала футеровки канала Л 2-8 Вт/м-К).

Дл  измерени  температуры по сечени м теплоотвод щего элемента использовались четыре ХА термопары, рассто ние установки которых от тепловоспринимаю- щей поверхности составл ло; xt 75 мм; Х2 150 мм; хз 200 мм; Х4 225 мм. Таким образом, шаг установки термопар составл л 75 мм; 50 мм; 25 мм.

Такие услови  ввод т с целью обеспечени  возможности одновременного измерени  температур в заданных сочетани х футеровки 3 и использовани  этих результатов дл  вычислени  ее износа; выравнивани  интенсивности износа теплоотвод щих элементов 4 и футеровки 3 (за счет установки теплоотвод щих элементов, изготовленных из материалов, теплостойкость которых соответствует теплостойкости футеровки); снижени  интенсивности перерегулируемого теплообмена с боковых поверхностей теплоотвод щих элементов 4 (за счет того, что коэффициент теплопроводности материала теплоотвод щих элементов не менее чем в 10 раз превышает коэффициент теплопроводности футеровки 0,1 обеспечиваетс  близкой к одномерному тепловой поток через теплоотвод щ ие элементы); повышени  точности определени  толщины футеровки по мере приближени  текущего положений границы футеровки к предельной допустимой при ее эксплуатации (за счет уменьшени  шага Ах установки термодатчиков в направлении распространени  теплового потока q до сечени  с координатой хдоп, соответствующего значению предельно допустимой толщине эксплуатации Футеровки).

При подаче газа, а также изменении параметров подачи на границе футеровки проходило тепловое возмущение. При этом не требуетс  обеспечивать резкое (скачкообразное ) изменение температурного режима афегага. Достаточно формирование медленно периодического возмущени . В этом случае на внутренней поверхности футеровки 3 формируютс  граничные услови , которые имеют ьид

Т(т, 0) A COS cor,

(1)

где Т - температура;

А -- амплитуда; а - частота; г - врем ;

Возмущающий сигнал, представл ющий собой температурное изменение в тепловом агрегате, распростран етс  в глубину футеровки 3, а реакци  на такое возмущение в каждой точке измерени  xi по сечению футеровки выражаетс  в изменении температуры Т через определенное врем  г3 (вре- м  запаздывани ), завис щее от расположени  точки измерени  относительно внутренней поверхности стенки футеровки 3. При этом профиль температуры на футеровке 3 описываетс  следующим уравнением теплопроводности

- Х-аах2 (2)

где Т - температура футеровки на рассто нии х от внутренней поверхности футеровки;

а - - коэффициент температуропро- рс

водности;

Я - коэффициент теплопроводности;

Q - удельна  плотность;

С - удельна  теплоемкость.

При условии (1) решение уравнени  (2) имеет вид

Т (т, х) Аехр(- xVg) COS(WT - xvg)

Врем  запаздывани , характеризующее приход максимума сигнала в точку X, получим из услови 

«r-xVg 0.

Отсюда имеем

г3 (х)

(3)

Соотношение (3) показывает зависимость времени запаздывани  от параметров , его определ ющих.

При подаче газа, а также изменении параметров подачи на границе футеровки проходило тепловое возмущение.

Измер ют температуру не менее чем в трех точках по длине теплоотвод щего элемента , по которым определ ют функцию запаздывани  распространени  экстремума температурного пол  гэ f(x) по длине теплоотвод щего элемента и путем экстрапол ции , как это показано на фиг.2, наход т хп, при котором Г3 f(xn} 0, что соответствует

положению поверхности футеровки.

Результаты термометрировани  дл  рассматриваемого случа  реализации представлены на фиг.З.

В качестве критери  дл  регистрации

времени распространени  температурного пол  принималось изменение температуры в месте установки термопары на 1,5 К, что превышает погрешность проводимых термопарных измерений. Определ  , как это

показано выше, координаты точки Хп. дл  которой врем  запаздывани  равно f(Xn) 0, получено, что износ футеровки составил Ах 26 мм.

Дл  определени  достоверности результатов измерений, полученных предложенным способом, в футеровке канала одновременно проводились измерени  по длине теплоотвод щего элемента из полуграфитового материала, снабженного термопарами с шагом установки Ах 5 мм. В этом случае износ футеровки контролировали на основании данных о прогаре и выходе из стро  температурных датчиков при известных координатах их расположени . На основании полученных данных установлено, что износ футеровки составил Ах 25 мм. Таким образом, различие результатов непосредственных измерений и результатов определени  толщины футеровки предложенным способом составл ет д 1 мм.

Таким образом становитс  возможным непрерывный оперативный контроль одновременно теплового состо ни  футеровки и положени  границы ее износа.

Одновременно, поскольку становитс  возможным исключить вли ние погрешности температурных измерений в среде материала футеровки на точность получаемых результатов, повышаетс  точность способа.

Кроме того, поскольку определ ют врем  запаздывани  гэ распространени  экстремума температурного возмущени  по длине х теплоотвод щих элементов, становитс  возможным устранить погрешности измерений , характерные дл  медленно мен ющихс  процессов распространени  теплового возмущени  по толщине футеровки.

Предлагаемый способ, устран ющий вли ние таких неопределенностей, позвол ет снизить погрешность получаемых результатов до уровн  погрешности непосредственных измерений температуры ( -5%).

Предлагаемый экономический эффект от предложенного способа, позвол ющего с высокой точностью проводить непрерывные оперативные измерени  толщины футеровки теплового агрегатч. выражаетс  в увеличении срока службы футеровки, межремонтного пробега теплового агрегата (нагревательных , обжиговых, плавильных, роторных печей), снижени  затрат на их обслуживание и ремонт.

(56) Авторское свидетельство СССР Nb282363,toi. F 27 D 1/16, 1971.

Claims (3)

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ФУТЕРОВКИ ТЕПЛОВОГО АГРЕГАТА, включающий измерение температуры в нескольких точках по сечению футеровки агрегата , определение промежутка времени между изменением температурного режима агрегата и изменением температур в контролируемых точках футеровки, оценку толщины футеровки агрегата, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, устанавливают в футеровке перпендикул рно к ее поверхности теплоотвод щий элемент, измер ют температуры не менее чем в трех сечени х по длине теплоотвод - щего элемента, по которым определ ют функцию запаздывани  распространени  экстремума температурного пол  по длине теплоотвод щего элемента, по которой оп ,

х7 хп t i XM /ff л

Фие.1

20

25

30

35

редел ют место расположени  рабочей поверхности футеровки.

2.Способ по п.1, отличающийс  тем, что теплоотвод щий элемент выполн ют из материала, теплостойкость которого соответствует теплостойкости футеровки, а коэффициент теплопроводности превышает коэффициент теплопроводности футеровки не менее чем в 10 раз.

3.Способ по пп, 1,и 2, отличающийс  тем, что координаты точек измерени  температуры по длине А о сечени х теплоотвод щего элемента устанавливают по математическому выражению

Ј ХДоп-е-х; ,ХДопГ где Хдоп - координатьгсечьни , соответствующего значению предельно допустимой толщины эксплуатации футеровки.

ЬМ

Фыг.З