SE445492B - Anordning for detektering av kylvetskeleckage - Google Patents

Description

. 40 7907220-5 2 Det inses att på grund av de temperaturer, vid vilka bläster- luften cirkulerar inuti munstyckena, och pâ grund av kontakten mellan dessas mynningar och det inre av ugnen erfordras ett kyl- _system för att hindra de material, av vilka munstyckena är fram- ställda, från att smälta. Munstyckena utförs i olika modeller, ehuru variationerna mellan dessa ej pâ något sätt ändrar funktio- nen; samtliga typer har en kylmantel med inre cirkulering av vat- ten, och de flesta tillverkarna använder en kopparlegering med hög värmeledningsförmâga. Fig 3, 4, 5 och 6 visar ett karakteristiskt utförande av ett munstycke. 7 För några få år sedan hade munstyckena en enda kylkrets, vil- ken - såsom tidigare nämnts - krävdes för att hindra munstyckena från att smälta på grund av den-hetta, för vilken de utsattes.

Vidare måste man räkna med att slitage kan åstadkommas på grund av 'erosion av på munstyckena fallande partiklar, vilkas temperatur är mycket hög. Enligt den nyare tekniken vid masugnar bör större mängd luft med högre temperatur och högre tryck inblâsas, varför kylningen av munstyckena bör vara alltmer precis, större och fram- föral it mer' känslig. Således sker under kylningstekniken betydande för- ändringar, i det att när ett munstycke bränns eller perforeras, blir kylvattnet fritt och kan införas i ugnen med alla de risker, som detta innebär.

En nästan allmänt inom den nuvarande tekniken nyttjad lösning består i att förse munstyckena med dubbla kylkretsar, som är full-' ständigt oberoende av varandra. Den ena kretsen, nämligen den för mynningarna avsedda för kylning av den i närmare kontakt med ugnen stående delen, tenderar att ge vattnet högre hastighet på grund av trycket, och den är skild från resten av munstycket, där den andra kylkretsen är inrymd, vilken kyler munstycket med praktiskt taget samma tryck och hastighet som vid den första kylkretsen. Om munstyckets mynning är perforerad, bör vattenkretsen vara isolerad för att hindra vatten från att inträda i ugnen, medan den andra kretsen skulle kunna fortsätta fungera och kyla munstycket. Därför är det ej nödvändigt att stoppa ugnen i syfte att byta munstycke, och detta innebär mycket betydande besparingar i stilleståndstider och ökar produktivitetsfaktorn, eftersom ett stoppande av mas- ugnen är mycket dyrbart. Munstycket skulle därför kunna bytas och repareras blott vid programmerade stillestånd.

Eftersom mynningarnas kylkrets, vilken kan ses i fig 7, arbetar i ett slutet kretslopp, eftersom vattnet bör ha mycket strikta . 40 3 7907220-5 data, blir direkt och omedelbar observering av vattnet i varje munstycke för ugnen omöjlig. Tidigare avgavs vatten fritt från varje munstycke till en samlare, i vilket fall möjlig brist på vatten i varje återgång kunde iakttas genom direkt betraktande.

Med dagens teknik är detta omöjligt på grund av det slutna krets- loppets karaktär och på grund av de höga hastigheter, med vilka dessa typer av munstycken för närvarande arbetar (30-40 m3/h/mun- stycke). Därför blir ej blott riskerna för explosion utan även för de konsekvenser, vilka inkommande vatten kan få på ugnens funktion, större. _ Till följd av strävan hos teknikerna med ansvar för masugns- anläggningar att finna en effektiv metod för upptäckande av läck- age har en mångfald typer av procedurer framkommit. Den vanligaste består i placering av en manometer i kretsen för varje munstycke och tvâ snabba ventiler, den ena framför manometern och munstycket och den andra baktill i vatteninlopps- och utloppsrörledningarna, så att ventilerna periodiskt och i tur och ordning sluts för iso- lering av munstycket från kretsen. Så snart denna manöver har ut- förts, ger en observering av manometern en indikering om huruvida läckage föreligger eller ej. Emellertid är denna observation mycket subjektiv, eftersom den blott bör pågå under ett par sekun- der, eftersom mynningen av munstycket skulle brännas, om den ej innehåller vatten. Denna metod är knappast säker, eftersom i det fall mynningen perforeras efter det-att inspektionen har utförts, kommer vatten att inträda i ugnen ända tills ny observation äger rum. Å andra sidan kan systemet med observation med hjälp av ut- rustning, som befinner sig i omgivningarna av den i bruk varande ugnen, ej rekommenderas. Man måste även ta med i räkningen att registreringar med hjälp av vissa manometrar är desamma som andra etc. Sammanfattningsvis kan sägas att ehuru denna metod för när- varande är den praktiskt taget normala, bör andra mera tillför- litliga och - framförallt - snabbare procedurer insättas.

I riktning mot detta används vid dagens teknik en annan proce- dur, som består i detekteringen av H2 i ugnshalsen. Denna metod kan emellertid, förutom att den är långsam på grund av reaktionen .hos själva ugnen, ej indikera vilket munstycke som ger vatten- läckaget. Den kontinuerliga undersökningen av H2 ger besked om eller kan ge besked om ej blott vattenläckage i munstyckena utan även läckage i mantlar och plattor samt variationer i förbrukning- en av bränsleolja. Allt detta är en indikering på att denna metod P0 IIIIAI |'rv ' 40 7907220-3 4 är en metod för bekräftelse men ej för direkt detektering. Följ- aktligen fortsätter studiet av system, som kan användas, och vissa normer, som skall uppfyllas av de praktiserade systemen, har upp- ställts; De mest intressanta villkoren är de följande: _ - Nollförskjutning. Denna består i det faktum, att om det nominella värdet på kylningshastigheten för munstyckets mynning är Q, bör början och slutet av skalan ligga inom området i 1 m3 av värde: på Q.

- Repeterbar mätning. Detta villkor är långt mer intressant än precisionen i mätningen. e För närvarande uppfyller ej något känt system det första.vill- koret. Därför uppfyller storleken av de läckage, som systemet kan detektera, ej masugnsoperatörernas behov. De huvudsystem, som för närvarande prövas vid vissa masugnar, där samtliga av de ovannämnda problemen föreligger, är de följande: - Propellermätare. Dessa förorsakar relativt höga förluster i beskickningarna med åtföljande behov av pumpar med större tryck, ett faktum som yttrar sig i högre initialkostnader och som leder till en långt dyrbarare drift.

- Mätning av variationer i ultraljudsfält eller magnetfält.

Föroreningen av vattnet (oxider, gasbubblor etc) inverkar störande på apparaten och ger därmed felaktiga mätningar. Å andra sidan bör denna mycket känsliga apparat monteras på själva röret och för att förhindra hastig försämring av detta under extrema omgivningsför- hållanden genom närheten till ugnen bör rören förlängas till att placera apparaten i en konditionerad omgivning, vilket leder till att initialkostnaderna för anläggningen avsevärt ökas.

- Mätning av differentialtrycket med Venturirör eller membran.

De enligt denna princip arbetande systemen i bruk uppfyller ej ovannämnda villkor med nollförskjutning.

Vid det enligt uppfinningen förbättrade arrangemanget för de- tektering av läckande kylvätska används en detektor, som svarar mot de detektorer, som används vid systemet för mätning av varia- tionerna i vätskans differentialtryck, vilken detektor genom kon- ventionell teknik eliminerar ovannämnda nackdelar hos de tidigare förekommande lösningarna och i jämförelse med dessa ger följande fördelar: a) Detektorn har stor nollförskjutning, vilket gör det möjligt att detektera läckage av storleksordningen D,2%; b) Mätningarna är fullständigt repeterbara påfgrund av det ..- ._ J. I» .f .».«-a--.. Q-u' Du -.. .- , 40 7907220-3 speciella utförandet av anordningen enligt uppfinningen; c) De utrustningar, som skall befinna sig direkt i rören, är mycket robusta och skulle därför kunna installeras i masugnen utan behov av speciella omgivningar. Å andra sidan är de vid upp- finningen nyttjade elektroniska utrustningarna förlagda direkt till ugnens centrala manöverpanel och blir därför fullständigt säkra och skyddade, varjämte de kopplas till de mekaniska utrust- ningarna genom enkla ledarkablar, vilka är lätta att installera och skydda; I I -d) De medelst arrangemanget enligt uppfinningen erhållna mät- ningarna blir ej förfalskade genom mindre föroreningar i vattnet; och e) Arrangemanget störs ej av pulser från den hydrauliska kretsen. ” Detta sker genom att anordningen enligt uppfinningen erhållit de i patentkravet 1 angivna kännetecknen.

Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till bi- fogade ritningar. Där visar jig_l en vertikalvy av en med anord- ningen enligt uppfinningen utrustad masugnsanläggning, jig_§ i större skala en vertikalvy av en detalj av anläggningen, jig_§ en vertikalvy av ett munstycke, som visar de olika kanalerna för cirkulering av kylvätskan, fig_í ett snitt utmed linjen A-B i fig 3, jig_§ ett snitt utmed linjen C-D i fig 3, jig_§ ett snitt genomtmunstycket enligt linjen E-F i fig 5, fjg_1 ett schema över munstyckets kylsystem, jig_§ ett vertikalsnitt genom den i uppfin- ningen ingâende anordningen, som verkar som medel för detektering av läckage av kylvätska i masugnsmunstycken, och jig_2 ett schema över ettmasugnskylsystem, ekvivalent med det i fig 7 visade och innehållande en eller flera detekteringsanordningar enligt uppfin- ningen.

I den i fig 1 visade typiska masugnsanläggningen betetknar 1 ugnens beskickningszon, 2 de malmskikt, som införs i denna zon, 3 skikt av koks, 4 den zon, där malmen och koksen blandas, 5 den zon där materialet smälts och 6 den undre delen av ugnen ifråga, där den smälta malmen erhålls. 7 representerar luftsamlare, som ger inblâsningen genom munstyckenas 8 mynningar.

I detaljvyn enligt fig 2 visas en luftblåsningssamlare 7, som omges av eldfast material 9 och ett kallvattensinloppsrör 10 för kylning av munstyckets 8 mynning 11. Likaså visas ett retursam- lingsrör 12 för kylvätskan. De olika kanalerna i munstycket 8 för . 40 7907220-3 6 cirkulering av kylvätskan visas, såsom redan tidigare nämnts, i fig 3.

I schemat enligt fig 7 över kylsystemet för masugnens munstycke visas munstycket 8 och dettas vidaste del 13, det munstycket om- givande eldfasta materialet 14 samt ugnens hölje 15. Linjerna 16 och 17 representerar de varmvattensretursamlare, som kommer från den vidaste delen 13 av munstycket 8 respektive munstyckenas 8 kroppar, linjen 18 svarar mot inkommande kylvatten till munstyckets 8 mynningar il och linjen 19 ytterligare inkommande kylvatten till munstyckets kroppar och den vidaste delen av munstycket.

Arrangemanget för detektering av läckande kylvätska i masugns- munstycken utmärker sig av att i kylanläggningen är inlagd åt- minstone en anordning av den typ, som schematiskt visas i fig 8.

Medelst denna anordning eller mätningsinstrument är det möjligt att detektera de mindre läckage av kylvätska, som kan uppstå i masugnsmunstycken, och vilka ej kan upptäckas medelst de hittills förekommande konventionella styranordningarna.

'Anordningen enligt uppfinningen består av ett cylindriskt hölje 20, inuti vilket befinner sig en ringformad huv 21, som har dubbel vägg och bildar en hermetiskt tillsluten inre kammare 22.

De huven 21 bildande väggarna är fyllda med kvicksilver 23 och tjänar som styrning för rörelsen hos ännu en huv 24, vilken är upp-och nedvänd relativt huven 21 och har sin vägg införd mellan väggarna hos huven 21. Kvicksilvret tjänar som tätning mellan den sålunda bildade kammaren 22 och den de båda huvarna omgivande kammaren 25. Huven 24 är försedd med en motvikt 26 och en uppåt- riktad axel 27, som nära änden uppbär en ferritkärna 28 inom verk- ningsomrâdet för en induktiv spole eller krets 29, som matas med högfrekvent ström.

Kamrarna 25 och 22 kommunicerar med kylanläggningenvia rör 30 resp 31 med inlagda ventiler 32 resp 33. Dessutom förekommer en droppventil 34.

Genom detta utförande kommer variationer i det differential- tryck, som råder i den kamrarna 25 och 22 fyllande vätskan, att omvandlas till motsvarande förskjutningar av huven 24,vilket pá grund av förskjutningen av ferritkärnan 28 ger en ändring i det elektromagnetiska fältet från spolen 29. Dessa fältändringar över- förs till en anordning 35 för omvandling av dem till en modulerad elektrisk signal, som är i stånd att aktivera optiska eller akustiska larmorgan 36 och registreringsorgan 37. w 7 7907220-3 I detta sammanhang bör framhållas den viktiga funktionen hos kvicksilvret 23 som tätande och åtskiljande element för de båda kamrarna 22 och 23, varvid kvicksilvret bildar ett trögflytande stödelement för huven 24 samt förhindrar möjliga skillnader i det mellan kamrarna rådande trycket från att utjämnas av läckage, som skulle kunna uppträda vid användandet av andra tätningsarrangemang.

Inbyggnaden av anordningen framgår av fig 9, där det i fig 7 visade konventionella kylsystemet har modifierats, eftersom de- tekteringsenheter 37 och 38 har införts. Den ena av dessa enheter är inlagd i inloppskylkretsen, medan den andra är inlagd i utlopps- kylkretsen. De av dessa detekteringsenheter utförda mätningarna kan jämföras med användande av konventionella metoder, och om skillnader mellan mätningarna uppträder, aktiveras larmorganen.

Emellertid skulle, i det fall anläggningen har en kylkrets med' konstant strömning, inloppsdetekteringsenheten kunna undvaras, eftersom en enda detekteringsenhet i utloppskretsen skulle vara tillfyllest.

Av det ovanstående framgår att uppfinningen ger ett detekte- ringssystem, som har en mycket robust anordning, vilken kan place- ras nära masugnen utan problem med överhettning eller försämring, ' vilket faktum skiljer den från de flesta konventionella systemen. Å andra sidan elimineras till följd av det speciella utförandet inverkan av pulser från kylkretsen och härifrån härrörande fel, varigenom man får ett detekteringssystem med en precision, som medger upptäckande av vätskeläckage mindre än 0,2%.

Slutligen elimineras på grund av det enkla utförandet av an- ordningen enligt uppfinningen behovet av konstant tillsyn och underhåll, eftersom anordningen, när den väl en gång har installe- rats, ej så enkelt kan rubbas och därför är redo för obegränsat bruk.

Claims (3)

7907220-3 e I Patentkrav

1._Anordning för detektering av kylvätskeläckage i masugns- munstycken, varvid variationerna i kylvätskans differentialtryck mäts under användande av en elektronisk informationsutrustning med den normalt nyttjade tekniken vid induktiva arrangemang, k ä n n e t e c k n a d *av att detekteringsenheter (37,38) är inlagda i anläggningens kylvätskeinlopps- och utloppskretsar, varvid varje detekteringsenhet innefattar ett cylindriskt hölje (20), som omger en fast, ringformig huv (21) med dubbel vägg, som är fylld med kvicksilver (23), vilket tjänar som styrning för förskjutningar hos en andra, rörlig huv (24), som är upp och nedvänd i förhållande till den fasta huven (21) och försedd med en motvikt (26) och en utskjutande axel (27), vars fria ände upp- bär en kärna (28) av magnetmateríal inom påverkningszonen för en högfrekvent induktiv krets (29), varvid kvicksílvret (23) i den fasta huvens (21) dubbla vägg håller volymerna av kylvätskan inuti och utanför båda huvarna åtskilda och oberoende av varand- ra, vilka bàda vätskor intränger i sina respektive kamrar (22 resp 25) genom med motsvarande shuntventiler (33 resp 32) för- sedda kanaler (31 resp 30), vilka är förbundna med kylanlägg- ningen, varjämte elektroniska organ (35) är anordnade för att be- handla de elektriska signalerna från den índuktiva kretsen (29) ' i syfte att aktivera optiska och/eller akustiska larmorgan (36) samt informationsregistreringsorgan (37).

2. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att i det fall kylanläggningen är konstruerad att ge konstant vätske- hastighet, är detekteríngsenheten (37 eller 38) blott inlagd i kylvätskans utloppskrets.

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av en högfrekvensströmmatad spole (29) för behandling av de variationer i det elektromagnetiska fältet, som åstadkommes av en ferritkärna (28), vilken förskjuts samtidigt med en enhet (24) för detektering av kylvätskans differentialtryck.