【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高炉热风炉内衬侵蚀建模
,特别基于分布式光纤温度传感技术和热风炉内衬及炉壳传热建模技术,主要完成高炉热风炉内衬侵蚀模型的建立。
技术介绍
随着我国节能减排政策的推进及落后产能淘汰进程的加快,高炉大型化及其冶炼强度的提高是现代化高炉发展的主要趋势,热风炉是高炉主要附属设备之一。它将鼓风机送来的鼓风(约180℃)进行升温(加热到1200℃~1250℃),并按高炉需要的风温稳定连续地供给高炉。高炉使用热风使炉况改善,并且热风带入的大量显热替代了作为发热剂的部分焦炭,从而增产、降焦、提高生铁质量和降低生铁成本。不断提高鼓风温度是保证高炉强化、降低焦比的重要措施。风是高炉冶炼过程的物质基础之一,同时又是高炉行程的运动因素,风在热风炉内进行周期性的聚集和排出而使热风炉内衬承受复杂的物理破坏和化学侵蚀,如果不及时对内衬砌体进行修复,长期高温运行会使炉壳填料损坏,发生窜火,造成炉壳烧红、漏风,甚至发生炉壳烧穿。这不仅严重地影响生产,而且会造成严重的经济损失,甚至直接导致人员伤亡。对热风炉炉体热状态的有效监测是减小热风炉内衬侵蚀和避免热风炉事故发生的前提,目前主要采用红外热成像法对热风炉炉体热状态进行监测,红外热成像法存在以下无法克服的缺陷:(1)测量结果容易受空气能见度、被测目标与物镜的距离、电磁干扰、环境温度等的影响:采用红外热成像法对热风炉炉体热状态进行监测,从其输出电压与被测温度场的函数关系可看出,含有距离d,环境温度Te及目标发射率B等因素的影响。高炉热风炉处在高炉炉体附近,空气粉尘浓度高且浓度随天气的 ...
【技术保护点】
一种基于分布式光纤的高炉热风炉内衬侵蚀建模系统,其特征在于:包括侵蚀模型求解单元、显示及报警模块、分布式光纤传感器和分布式光纤,所述的分布式光纤横向缠绕于热风炉炉顶部位,该分布式光纤的始端和末端均与分布式光纤传感器相连,所述的分布式光纤传感器通过工业以太网接口与侵蚀模型求解单元通信,分布式光纤传感器接收分布式光纤产生的背向散射信号,进行解调提取分布式光纤上各测量点的温度值发送至侵蚀模型求解单元,该分布式光纤传感器还与显示及报警模块电连接。
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.一种基于分布式光纤的高炉热风炉内衬侵蚀建模系统,其特征在于:包括侵蚀模型求
解单元、显示及报警模块、分布式光纤传感器和分布式光纤,所述的分布式光纤横向缠绕于
热风炉炉顶部位,该分布式光纤的始端和末端均与分布式光纤传感器相连,所述的分布式光
纤传感器通过工业以太网接口与侵蚀模型求解单元通信,分布式光纤传感器接收分布式光纤
产生的背向散射信号,进行解调提取分布式光纤上各测量点的温度值发送至侵蚀模型求解单
元,该分布式光纤传感器还与显示及报警模块电连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于分布式光纤的高炉热风炉内衬侵蚀建模系统,其特征
在于:所述的分布式光纤传感器包括激光发射源、光脉冲调制器、光脉冲同步驱动电路、光
纤耦合器、光路选择开关、分光器、2个光滤波器、2个光电转换和放大器、高速数据采集卡
和DSP单元;所述的DSP单元经光脉冲同步驱动电路控制光脉冲调制器,光脉冲调制器调
制激光发射源发出的激光并输送给光纤耦合器;所述的光纤耦合器与光路选择开关电连接,
分布式光纤的始端和末端均与光路选择开关相连;所述的光纤耦合器还与分光器电连接,分
光器的输出端分别与第一光滤波器、第二光滤波器相连,所述的第一光滤波器经第一光电转
换和放大器与高速数据采集卡相连,所述的第二光滤波器经第二光电转换和放大器与高速数
据采集卡相连,高速数据采集卡的输出端与DSP单元的输入端相连。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于分布式光纤的高炉热风炉内衬侵蚀建模系统,其
特征在于:所述侵蚀建模系统还包括风速传感器和温度传感器,该风速传感器和温度传感器
均与分布式光纤传感器电连接,风速传感器检测热风炉外界环境风速,温度传感器检测热风
炉外界环境温度。
4.根据权利要求1~3任一项所述的一种基于分布式光纤的高炉热风炉内衬侵蚀建模方法,
其步骤为:
步骤一、分布式光纤传感器接收分布式光纤产生的背向散射信号,通过双端单路解调法
对接收信号进行解调,提取分布式光纤上各测量点的温度值;
步骤二、分布式光纤传感器结合风速传感器、温度传感器采集的热风炉外界环境风速、
温度值,对采集到的温度数据进行补偿修正;
步骤三、分布式光纤传感器将修正后的温度数据通过工业以太网接口发送至侵蚀模型求
解单元,并将修正后温度数据输送至显示及报警模块进行在线显示和异常报警提示;
步骤四、侵蚀模型求解单元采用有限元法求解热风炉炉体内侧边界实际形状及尺寸,在
求解过程中,采用虚拟绝热内外边界修正法处理热风炉内衬侵蚀模型的边界问题。
5.根据权利要求4所述的一种基于分布式光纤的高炉热风炉内衬侵蚀建模方法,其特征
\t在于:步骤一所述的双端单路解调法具体过程为:
1)控制分布式光纤传感器中的光路选择开关,使入射光从分布式光纤的始端进入,末端
射出,得分布式光纤上各测量点的温度矩阵:
Γ1(T)=m·r(x1)+ϵ·v·ΔT+am·r(x2)+2ϵ·v·ΔT+a...m·r(xn)+ϵ·n·v·ΔT+a]]>2)控制分布式光纤传感器中的光路选择开关,使入射光从分布式光纤的末端进入,始端
射出,得分布式光纤上各测量点的温度矩阵:
技术研发人员:方挺,欧阳强强,吴宏亮,杨进,张建军,
申请(专利权)人:马鞍山市安工大工业技术研究院有限公司,
类型:发明
国别省市:安徽;34
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