在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法及装置，以炉缸炉墙内测量点处的电动势信号作为参数，计算机对不同风口和出铁口处的电动势数据进行处理和分析，从而获得和耐材厚度相关信息。测量依据是液态渣铁储存能量的不同，能量在由炉缸内部向外通过炉墙耐火材料传递过程，存在变化规律，测量值为高炉炉缸的耐火材料和炉壳传递能量过程中产生的电动势。本发明专利技术装置由计算机数据可视化系统、数据传输线和电动势测量器部分组成，能实现对各测量点电动势直接进行分析和计算。本发明专利技术能实时在线监控炉缸炉墙厚度的变化，指导高炉及时进行上下部调节及冷却系统调整，这将有利于从日常操作上监控和实现炉缸的稳定和长寿。

The method and device of on-line measuring the thickness of blast furnace hearth and wall

【技术实现步骤摘要】
在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法及装置
本专利技术涉及一种高炉炉墙厚度测量方法和其装置，特别是涉及一种高炉炉缸炉墙厚度的方法及装置，应用于高炉监测

技术介绍
高炉是炼铁的主要设备，由于其黑箱、高压、高温、高煤气的特殊工作环境，获得高炉一些参数的手段非常有限，例如炉缸耐材厚度。炉缸耐材厚度是反映侵蚀情况的重要参数，已成为高炉长寿的限制性环节。目前炉缸炉墙厚度的测量方法有热电偶测温法和应力波法。热电偶测温利用传热原理建立耐材厚度和温度场的关系式，计算获得炉缸炉墙厚度。随着服役期的增加，损坏的热电偶数量增长，热电偶损坏后无法更换，这导致热电偶测温法在炉役后期无法有效测量炉缸炉墙厚度。应力波法是通过时间和应力波频率分析获得炉缸炉墙厚度。应力波法无法实现对炉缸炉墙厚度的连续监控，此外根据应力波信息计算炉缸炉墙厚度时需要耐材在常温和工作温度下的杨氏模量等信息，因此在标准耐材数据不能使用而使用替代耐材数据的条件下会增大测量误差。热电偶测温法和应力波法虽然已经获得应用，但是因其各自测量炉缸炉墙厚度局限，在炉缸炉墙服役期间无法实现对其厚度的有效测量。
技术实现思路
为了解决现有技术问题，本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法及装置，通过获取炉缸圆周指定位置上的电动势，得到反映炉缸炉墙厚度的数据，对数据处理、可视化和分析，从而达到高炉稳定顺行和高炉长寿的目的。为达到上述专利技术创造目的，本专利技术采用如下专利技术构思：由于比热容、传热系数、导电系数等物质物理性质的差异，炉缸内渣和铁水所具有的能量在经过陶瓷杯、炭砖、捣打料和炉壳的传递过程中，耐火材料所接受的能量存在的一定差异，此差异可以用电动势间接表征。炉缸内渣层和铁水层稳定时，不同厚度的耐火材料所接受的能量差异维持稳定；炉缸内渣层和铁水层变化时，不同厚度的耐火材料所接受的热量差异不稳定。这些稳定和非稳定差异可以用来间接表征耐火材料厚度的变化。根据上述专利技术构思，本专利技术采用如下技术方案：一种在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法，包括如下步骤：a.在高炉炉缸设定风口中心水平面高度位置和铁口中心的水平面高度位置的高炉炉缸炉墙位置处，分别对应设置一系列电动势测量点，各电动势测量点位于不同高度层位置，且各电动势测量点分别位于炉墙不同深度的耐火材料和炉壳上，使处于相同高度位置的同层的电动势测量点沿炉缸的水平圆周上对称、均匀分布安装，并且使处于高炉炉缸炉墙同一方位位置的电动势测量点在同层的不同深度的耐火材料和炉壳上等间距分布，从而组成测量器分布测量系统，分别采集高炉炉缸炉墙的对应测量点处电动势信号并输出，作为实时测量值；b.设置辅助电动势测量点，将其安装在炉缸底部良好接地位置处，辅助电动势测量点的安装垂直深度为200-600mm，采集炉缸底部的电动势信号并输出作为参考值；c.将在步骤a中采集的电动势信号测量值与在步骤b中采集的电动势信号参考值进行对比分析和计算处理，得到实时测量的高炉炉缸炉墙厚度信息，或得到实时测量的高炉炉缸炉墙厚度信息和渣铁液面高度变化信息。作为本专利技术优选的技术方案，在步骤a和步骤b中设置的测量点的测量值为高炉炉缸炉墙的耐火材料和炉壳传递热量过程中产生的电动势数据，通过绘制不同深度的耐火材料和炉壳上的电动势测量点电动势变化趋势图，得到实时测量的高炉炉缸炉墙厚度信息或渣铁液面高度变化信息。作为本专利技术优选的技术方案，对在步骤a中采集的电动势信号测量值与在步骤b中采集的电动势信号参考值进行对比分析和计算处理时，由每一个测量点获得的EMF信号，通过数据线传输到计算机系统，计算机系统利用数据可视化系统程序对EMF信号进行处理、分析和可视化，把不同位置的电动势数据进行处理；由各个测量器的电动势和参考电动势对比后，得到一个相对电动势数据，再进行消除相对电动势中的噪音信号的步骤；然后根据不同位置的EMF信号，实时呈现二维或三维炉缸炉墙厚度信息。作为本专利技术优选的技术方案，采用如下方法得到实时测量的高炉炉缸炉墙厚度信息或渣铁液面高度变化信息：在由炉壳和耐材做电阻组成的电路中，随着耐材被侵蚀，耐材电阻变小，耐材电阻的电压增大，在1个月以上长时间后的耐材电阻的电压变化反映耐材厚度变化，通过电压值和耐材厚度的负相关关系可以得到耐材厚度信息，而在1分钟至9天的短时间的耐材电阻的电压波动则是反映渣铁液面高度的变化，耐材电阻的电压计算公式如下：V耐材＝E/(R耐材+R炉壳)·R耐材作为本专利技术优选的技术方案，在步骤a中，风口中心水平面高度位置、铁口中心的水平面高度位置，及其他能获得稳定电动势信号或需重点监控炉缸炉墙厚度的位置均作为测量器安装位置，来采集高炉炉缸炉墙对应位置的电动势信号。一种在线测量高炉炉缸炉墙厚度的装置，利用本专利技术在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法进行在线测量，在线测量高炉炉缸炉墙厚度的装置包括计算机系统和一系列电动势测量点，各电动势测量点采集的信号向计算机系统输送；电动势测量点包括风口位置、出铁口位置及其他可获得稳定电动势信号或需重点监控炉缸炉墙厚度的位置，炉缸底部良好接地位置处，安装垂直深度为200-600mm，作为电动势参考点位置，一系列电动势测量点分别设置于炉缸炉墙的不同层的高度上，使处于相同高度层位置的同层电动势测量点沿炉缸的水平圆周上对称、均匀分布安装，并且使处于同一位置的电动势测量点在不同深度的耐火材料和炉壳上等间距分布，组成测量器分布测量系统；在风口位置、出铁口位置及其他可获得稳定电动势信号或需重点监控炉缸炉墙厚度的位置处，分别采集与炉缸炉墙的对应测量点处的信号，并将实时测量值向计算机系统输出；炉缸底部电动势测量点采集炉缸底部的电动势信号，并输出到计算机系统作为参考值；计算机系统将风口位置、出铁口位置及其他可获得稳定电动势信号或需重点监控炉缸炉墙厚度的位置分别采集的电动势信号测量值与炉缸底部电动势测量点采集的电动势信号参考值进行计算分析和数据处理，得到实时测量的炉缸炉墙的厚度变化信息或渣铁液面高度变化信息。作为本专利技术优选的技术方案，电动势测量点的感应端设置于炉缸炉墙不同深度的耐火材料和炉壳上，并使位于相同高度层的电动势测量点进行等间距分布；炉缸底部电动势测量点采集的电动势信号作为其他电动势测量点的参考值。作为本专利技术优选的技术方案，位于相同高度层的同一圆周方向电动势测量点包括4、8或16个。作为本专利技术优选的技术方案，电动势测量点为测量装置，包括安装于风口位置的风口处炉墙电动势测量器、安装于出铁口位置的铁口处炉墙电动势测量器、安装于炉缸炉墙的耐火材料层其他位置的炉墙辅助电动势测量器、安装在炉壳上的炉壳电动势测量器和炉缸底部电动势测量器；计算机系统为数据可视化系统，利用分析程序，得到实时测量的炉缸炉墙的厚度变化信息；各测量装置内部由线路及能测量对应炉墙深度的高灵敏度电动势测量探头组成；风口处炉墙电动势测量器、铁口处炉墙电动势测量器、炉墙辅助电动势测量器和炉壳电动势测量器分别采用多头电动势测量器，用于在炉缸横截面上沿着炉墙周向对称分布本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法，其特征在于，包括如下步骤：/na.在高炉炉缸设定风口中心水平面高度位置和铁口中心的水平面高度位置的高炉炉缸炉墙位置处，分别对应设置一系列电动势测量点，各电动势测量点位于不同高度层位置，且各电动势测量点分别位于炉墙不同深度的耐火材料和炉壳上，使处于相同高度位置的同层的电动势测量点沿炉缸的水平圆周上对称、均匀分布安装，并且使处于高炉炉缸炉墙同一方位位置的电动势测量点在同层的不同深度的耐火材料和炉壳上等间距分布，从而组成测量器分布测量系统，分别采集高炉炉缸炉墙的对应测量点处电动势信号并输出，作为实时测量值；/nb.设置辅助电动势测量点，将其安装在炉缸底部良好接地位置处，辅助电动势测量点的安装垂直深度为200-600mm，采集炉缸底部的电动势信号并输出作为参考值；/nc.将在所述步骤a中采集的电动势信号测量值与在所述步骤b中采集的电动势信号参考值进行对比分析和计算处理，得到实时测量的高炉炉缸炉墙厚度信息，或得到实时测量的高炉炉缸炉墙厚度信息和渣铁液面高度变化信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a.在高炉炉缸设定风口中心水平面高度位置和铁口中心的水平面高度位置的高炉炉缸炉墙位置处，分别对应设置一系列电动势测量点，各电动势测量点位于不同高度层位置，且各电动势测量点分别位于炉墙不同深度的耐火材料和炉壳上，使处于相同高度位置的同层的电动势测量点沿炉缸的水平圆周上对称、均匀分布安装，并且使处于高炉炉缸炉墙同一方位位置的电动势测量点在同层的不同深度的耐火材料和炉壳上等间距分布，从而组成测量器分布测量系统，分别采集高炉炉缸炉墙的对应测量点处电动势信号并输出，作为实时测量值；
b.设置辅助电动势测量点，将其安装在炉缸底部良好接地位置处，辅助电动势测量点的安装垂直深度为200-600mm，采集炉缸底部的电动势信号并输出作为参考值；
c.将在所述步骤a中采集的电动势信号测量值与在所述步骤b中采集的电动势信号参考值进行对比分析和计算处理，得到实时测量的高炉炉缸炉墙厚度信息，或得到实时测量的高炉炉缸炉墙厚度信息和渣铁液面高度变化信息。


2.根据权利要求1所述在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法，其特征在于：在所述步骤c中，在所述步骤a和步骤b中设置的测量点的测量值为高炉炉缸炉墙的耐火材料和炉壳传递热量过程中产生的电动势数据，通过绘制不同深度的耐火材料和炉壳上的电动势测量点电动势变化趋势图，得到实时测量的高炉炉缸炉墙厚度信息或渣铁液面信息。


3.根据权利要求2所述在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法，其特征在于：对在所述步骤a中采集的电动势信号测量值与在所述步骤b中采集的电动势信号参考值进行对比分析和计算处理时，由每一个测量点获得的EMF信号，通过数据线传输到计算机系统，计算机系统利用数据可视化系统程序对EMF信号进行处理、分析和可视化，把不同位置的电动势数据进行处理；由各个测量器的电动势和参考电动势对比后，得到一个相对电动势数据，再进行消除相对电动势中的噪音信号的步骤；然后根据不同位置的EMF信号，实时呈现二维或三维炉缸炉墙厚度信息。


4.根据权利要求3所述在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法，其特征在于：采用如下方法得到实时测量的高炉炉缸炉墙厚度信息或渣铁液面高度变化信息：
在由炉壳和耐材做电阻组成的电路中，随着耐材被侵蚀，耐材电阻变小，耐材电阻的电压增大，在1个月以上长时间后的耐材电阻的电压变化反映耐材厚度变化，通过电压值和耐材厚度的负相关关系可以得到耐材厚度信息，而在1分钟至9天的短时间的耐材电阻的电压波动则是反映渣铁液面高度的变化，耐材电阻的电压计算公式如下：
V耐材＝E/(R耐材+R炉壳)·R耐材。


5.根据权利要求1～4中任意一项所述在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法，其特征在于：在所述步骤a中，风口中心水平面高度位置、铁口中心的水平面高度位置，及其他能获得稳定电动势信号或需重点监控炉缸炉墙厚度的位置均作为测量器安装位置，来采集高炉炉缸炉墙对应位置的电动势信号。


6.一种在线测量高炉炉缸炉墙厚度的装置，利用权利要求1所述在线测量高炉炉缸炉墙厚度的方法进行在线测量，所述在线测量高炉炉缸炉墙厚度的装置包括计算机系统(7)和一系列电动势测量点，各所述电动势测量点采集的信号向计算机系统(7)输送，其特征在于：
所述电动势测量点包括风口(2)位置、出铁口(3)位置及其他可获得稳定电动势信号或需重点监控炉缸炉墙(5)厚度的位置，炉缸底部良好接地位置，安装垂直深度为200-600mm，作为电动势参考点位置，一系列电动势测量点分别设置于炉缸炉墙的不同层的高度上，使处于相同高度层位置的同层电动势测量点沿炉缸的水平圆周上对称、均匀分布安装，并且使处于...

【专利技术属性】
技术研发人员：于要伟，李映，葛谣，魏涵，昝磊，李萌，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31