用于焦?fàn)t烘爐溫度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域

《用于焦?fàn)t烘爐溫度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)》涉及應(yīng)用熱電元件的溫度測(cè)量裝置領(lǐng)域，具體為一種用于焦?fàn)t烘爐溫度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

圖1是《用于焦?fàn)t烘爐溫度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)》的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是《用于焦?fàn)t烘爐溫度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)》中上位監(jiān)控程序的流程圖。

用于焦?fàn)t烘爐溫度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)專(zhuān)利目的

《用于焦?fàn)t烘爐溫度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)》提供一種采集頻率快、監(jiān)測(cè)精度準(zhǔn)、作業(yè)效率高的溫度測(cè)量裝置，該發(fā)明公開(kāi)了一種用于焦?fàn)t烘爐溫度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

用于焦?fàn)t烘爐溫度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)方案

一種用于焦?fàn)t烘爐溫度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)、溫度采集模塊、屏蔽數(shù)據(jù)線(xiàn)、工控電源、導(dǎo)線(xiàn)和上位機(jī)，每一個(gè)溫度采集模塊和若干個(gè)熱電偶相連接，電源通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)和溫度采集模塊相連接，其特征是：還包括基座和采集箱，熱電偶通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)和溫度采集模塊相連接，溫度采集模塊插在基座上，基座基于R485分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)并有數(shù)據(jù)接口和電源接口，溫度采集模塊和基座都放置并固定于采集箱內(nèi)，采集箱之間通過(guò)屏蔽數(shù)據(jù)線(xiàn)連接數(shù)據(jù)接口并采用RS485總線(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)，采集箱之間通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)連接電源接口，并有一個(gè)采集箱通過(guò)屏蔽數(shù)據(jù)線(xiàn)和上位機(jī)相連接，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)和工控電源連接，上位機(jī)中駐留監(jiān)測(cè)溫度控制程序。

所述的用于焦?fàn)t烘爐溫度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是：熱電偶采用WRN型熱電偶，補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)選用的規(guī)格是KC系列2×1.5平方米，溫度采集模塊選用ADAM5000系列，屏蔽數(shù)據(jù)線(xiàn)選用的規(guī)格是帶屏蔽的RVVP系列4×1.5平方米，工控電源選用額定輸出電流為20安且額定輸出電壓為24伏的工控直流電源，每一個(gè)溫度采集模塊連接的熱電偶數(shù)量在25個(gè)至40個(gè)之間，每一個(gè)采集箱內(nèi)的基座的數(shù)量為3個(gè)至5個(gè)。

所述的用于焦?fàn)t烘爐溫度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是：有一個(gè)采集箱通過(guò)屏蔽數(shù)據(jù)線(xiàn)和上位機(jī)相連接，在該采集箱和上位機(jī)之間還串聯(lián)一RS485轉(zhuǎn)USB的轉(zhuǎn)換器，上位機(jī)控制溫度采集模塊監(jiān)測(cè)溫度的頻率在每隔5分鐘一次至每隔2小時(shí)一次。

所述的用于焦?fàn)t烘爐溫度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是：監(jiān)測(cè)步驟為：熱電偶將檢測(cè)到的溫度信息通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)傳遞至溫度采集模塊，經(jīng)溫度采集模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)再通過(guò)屏蔽數(shù)據(jù)線(xiàn)輸送至上位機(jī)，上位機(jī)在將溫度信息實(shí)時(shí)顯示的同時(shí)還和事先給定的溫度上下限值比對(duì)，當(dāng)溫度超出正常波動(dòng)范圍時(shí)即予以報(bào)警，并將接收到的溫度信息予以?xún)?chǔ)存。

所述的用于焦?fàn)t烘爐溫度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是：上位機(jī)還連接打印機(jī)。

用于焦?fàn)t烘爐溫度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有益效果

《用于焦?fàn)t烘爐溫度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)》采用了高精度的溫度采集硬件和功能完善的監(jiān)測(cè)軟件構(gòu)成的焦?fàn)t烘爐溫度自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，溫度采集的精度高，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及時(shí)、準(zhǔn)確，使整個(gè)烘爐具有連貫性和可比性，避免了人工測(cè)溫造成的誤差，實(shí)際溫度與計(jì)劃溫度擬合精度高，保證了烘爐溫度要求。能全面直接反映各測(cè)點(diǎn)溫度狀態(tài)，能全面掌握烘爐全過(guò)程監(jiān)測(cè)各點(diǎn)溫度和及時(shí)修正烘爐操作，提高烘爐質(zhì)量和效率，也改善了作業(yè)環(huán)境。

焦?fàn)t又稱(chēng)煉焦?fàn)t，是煤煉焦設(shè)備，也是焦化技術(shù)中的關(guān)鍵?，F(xiàn)代焦?fàn)t爐體由基礎(chǔ)平臺(tái)、蓄熱室、斜道、燃燒室和爐頂五個(gè)部分構(gòu)成，主要由硅磚砌筑。焦?fàn)t投產(chǎn)前必須進(jìn)行烘爐，烘爐的好壞對(duì)焦?fàn)t能否穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)、長(zhǎng)壽至關(guān)重要。在烘爐過(guò)程中，根據(jù)爐溫的不同階段對(duì)升溫速度有不同的要求，從常溫到800℃通常需要2個(gè)月天左右，尤其從常溫到300℃需要1個(gè)月左右，而且升溫時(shí)溫度精度要求控制在±1℃以?xún)?nèi)，因此，烘爐時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)焦?fàn)t各點(diǎn)的溫度變化十分重要。由于焦?fàn)t容積大，烘爐溫度監(jiān)測(cè)時(shí)測(cè)溫點(diǎn)多，爐溫通常采用熱電偶測(cè)量，而且熱電偶測(cè)溫時(shí)要求最高溫度在1000℃。傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法是：每支熱電偶通過(guò)毫伏計(jì)利用人工進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，測(cè)量頻率為2小時(shí)一次，而且還需將記錄每一個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)，并輸入電腦予以統(tǒng)計(jì)分析。這種人工操作的作業(yè)方法，溫度采集周期長(zhǎng)，系統(tǒng)誤差和人工讀數(shù)誤差大，不能及時(shí)掌握溫度情況，勞動(dòng)效率很低。

1.一種用于焦?fàn)t烘爐溫度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括熱電偶（1）、補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)（2）、溫度采集模塊（3）、屏蔽數(shù)據(jù)線(xiàn)（4）、工控電源（5）、導(dǎo)線(xiàn)（6）和上位機(jī)（7），每一個(gè)溫度采集模塊（3）和若干個(gè)熱電偶（4）相連接，工控電源（5）通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)（6）和若干溫度采集模塊（3）相連接，其特征是：還包括采集箱（9）內(nèi)的基座（8），熱電偶（1）通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)（2）和溫度采集模塊（3）相連接，溫度采集模塊（3）插在基座（8）上，基座（8）基于RS485分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)并有數(shù)據(jù)接口和電源接口，溫度采集模塊（3）和基座（8）都放置并固定于采集箱（9）內(nèi)，采集箱（9）之間通過(guò)屏蔽數(shù)據(jù)線(xiàn)（4）連接數(shù)據(jù)接口并采用RS485總線(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)，采集箱（9）之間通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)（6）連接電源接口，并有一個(gè)采集箱（9）通過(guò)屏蔽數(shù)據(jù)線(xiàn)（4）和上位機(jī)（7）相連接，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)（6）和工控電源（7）連接，工控機(jī)（7）中駐留監(jiān)測(cè)溫度控制程序。

2.如權(quán)利要求1所述的用于焦?fàn)t烘爐溫度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是：熱電偶（1）采用WRN型熱電偶，補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)（2）選用的規(guī)格是KC系列2×1.5平方米，溫度采集模塊（3）選用ADAM5000系列，屏蔽數(shù)據(jù)線(xiàn)（4）選用的規(guī)格是帶屏蔽的RVVP系列4×1.5平方米，工控電源（5）選用額定輸出電流為20安且額定輸出電壓為24伏的工控直流電源，每一個(gè)溫度采集模塊（3）連接的熱電偶（1）數(shù)量在25個(gè)至40個(gè)之間，每一個(gè)采集箱（9）內(nèi)的基座（8）的數(shù)量為3個(gè)至5個(gè)。

3.如權(quán)利要求1所述的用于焦?fàn)t烘爐溫度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是：有一個(gè)采集箱（9）通過(guò)屏蔽數(shù)據(jù)線(xiàn)（4）和上位機(jī)（7）相連接，在該采集箱（9）和上位機(jī)（7）之間還串聯(lián)一RS485轉(zhuǎn)USB的轉(zhuǎn)換器（10），上位機(jī)（7）控制溫度采集模塊（3）監(jiān)測(cè)溫度的頻率在每隔5分鐘一次至每隔2小時(shí)一次。

4.如權(quán)利要求1所述的用于焦?fàn)t烘爐溫度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是：監(jiān)測(cè)步驟為：熱電偶（1）將檢測(cè)到的溫度信息通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)（2）傳遞至溫度采集模塊（3），經(jīng)溫度采集模塊（3）轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)再通過(guò)屏蔽數(shù)據(jù)線(xiàn)（4）輸送至上位機(jī)（7），上位機(jī)（7）在將溫度信息實(shí)時(shí)顯示的同時(shí)還和事先給定的溫度上下限值比對(duì)，當(dāng)溫度超出正常波動(dòng)范圍時(shí)即予以報(bào)警，并將接收到的溫度信息予以?xún)?chǔ)存。

5.如權(quán)利要求1所述的用于焦?fàn)t烘爐溫度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是：上位機(jī)（7）還連接打印機(jī)（11）。

• 實(shí)施例1

以75孔5.5米搗固焦?fàn)t氣體燃料烘爐為例，全爐設(shè)置18個(gè)標(biāo)準(zhǔn)燃燒室和4個(gè)橫墻燃燒室，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)燃燒室設(shè)置8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)立火道，全爐所有溫度測(cè)點(diǎn)的設(shè)置見(jiàn)表1。

整個(gè)焦?fàn)t達(dá)450個(gè)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，爐頂分布362個(gè)點(diǎn)，爐下機(jī)、焦側(cè)分別44個(gè)點(diǎn)。絕大部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集頻率為5分鐘，需要實(shí)時(shí)對(duì)所監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示，同時(shí)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜的分析處理。

一種用于焦?fàn)t烘爐溫度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括熱電偶1、補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)2、溫度采集模塊3、屏蔽數(shù)據(jù)線(xiàn)4、電源5、導(dǎo)線(xiàn)6、上位機(jī)7、基座8、采集箱9、RS485轉(zhuǎn)USB的轉(zhuǎn)換器10和打印機(jī)11，上位機(jī)7選用微機(jī)，如圖1所示，具體結(jié)構(gòu)為：每一個(gè)溫度采集模塊3和若干個(gè)熱電偶4相連接，工控電源5通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)6和溫度采集模塊3相連接，其特征是：還包括，熱電偶1通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)2和溫度采集模塊3相連接，溫度采集模塊3插在基座8上，基座8基于RS485分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)并有數(shù)據(jù)接口和電源接口，溫度采集模塊3和基座8都放置并固定于采集箱9內(nèi)，采集箱9之間通過(guò)屏蔽數(shù)據(jù)線(xiàn)4連接數(shù)據(jù)接口并采用RS485總線(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)，采集箱9之間通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)6連接工控電源接口，并有一個(gè)采集箱9用屏蔽數(shù)據(jù)線(xiàn)4和上位機(jī)7相連接且之間還串聯(lián)一RS485轉(zhuǎn)USB的轉(zhuǎn)換器10，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)6和工控電源7連接，上位機(jī)7中駐留監(jiān)測(cè)溫度控制程序，上位機(jī)7還連接打印機(jī)11。熱電偶1采用WRN型熱電偶，補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)2選用的規(guī)格是KC系列2×1.5平方米，溫度采集模塊3選用ADAM5000系列，屏蔽數(shù)據(jù)線(xiàn)4選用的規(guī)格是帶屏蔽的RVVP系列4×1.5平方米，工控電源5選用額定輸出電流為20安且額定輸出電壓為24伏的工控直流電源，每一個(gè)溫度采集模塊3連接的熱電偶1數(shù)量為28個(gè)，每一個(gè)采集箱9內(nèi)的基座8的數(shù)量為4個(gè)。上位機(jī)7控制溫度采集模塊3監(jiān)測(cè)溫度的頻率在每隔5分鐘一次至每隔2小時(shí)一次。監(jiān)測(cè)步驟流程圖如圖2所示，具體步驟為：熱電偶1將檢測(cè)到的溫度信息通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)2傳遞至溫度采集模塊3，經(jīng)溫度采集模塊3轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)再通過(guò)屏蔽數(shù)據(jù)線(xiàn)4輸送至上位機(jī)7，上位機(jī)7在將溫度信息實(shí)時(shí)顯示的同時(shí)還和事先給定的溫度上下限值比對(duì)，當(dāng)溫度超出正常波動(dòng)范圍時(shí)即予以報(bào)警，并將接收到的溫度信息予以?xún)?chǔ)存。

2016年12月7日，《用于焦?fàn)t烘爐溫度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)》獲得第十八屆中國(guó)專(zhuān)利優(yōu)秀獎(jiǎng)。

焦?fàn)t烘爐是指將焦?fàn)t由常溫升溫到轉(zhuǎn)入正常加熱(或裝煤)溫度的焦?fàn)t操作過(guò)程。烘爐需配置烘爐設(shè)施，所需熱量由燃料燃燒供給；烘爐前制訂烘爐圖表，建立臨時(shí)機(jī)構(gòu)，準(zhǔn)備好所需材料;操作時(shí)按烘爐原則控制爐體升溫和膨脹;烘爐后期還需進(jìn)行熱態(tài)工程，以保證焦?fàn)t順利開(kāi)工和投入正常生產(chǎn)。烘爐初期排出砌體中水分，然后逐步提高立火道溫度，最后達(dá)到可以正常加熱(用氣體燃料烘爐時(shí))或開(kāi)始裝煤(用固體或液體燃料烘爐時(shí))的溫度 。

焦?fàn)t烘爐(heating-up of coke oven battery)是指將焦?fàn)t由常溫升溫到轉(zhuǎn)入正常加熱(或裝煤)溫度的焦?fàn)t操作過(guò)程 。烘爐需配置烘爐設(shè)施，所需熱量由燃料燃燒供給；烘爐前制訂烘爐圖表，建立臨時(shí)機(jī)構(gòu)，準(zhǔn)備好所需材料，操作時(shí)按烘爐原則控制爐體升溫和膨脹，烘爐后期還需進(jìn)行熱態(tài)工程，以保證焦?fàn)t順利開(kāi)工和投入止常生產(chǎn)。烘爐初期排出砌體中水分，然后逐步提高立火道溫度，最后達(dá)到可以正常加熱(用氣體燃料烘爐時(shí))或開(kāi)始裝煤(用固體或液體燃料烘爐時(shí))的溫度。

焦?fàn)t在烘爐過(guò)程中控制爐體升溫和爐體膨脹需遵循一定的規(guī)范，以避免爐體損壞、保證供爐質(zhì)量。烘爐時(shí)載熱氣體的流向?yàn)椋汉鏍t小灶(或爐門(mén))→炭化室→烘爐孔→立火道→蓄熱室→小煙道→煙道→煙囪，最后排入大氣。熱氣流在流動(dòng)過(guò)程中，不斷將熱量傳給砌體使之升溫，在烘爐過(guò)程中有節(jié)制地增加燃料燃燒量，以提高氣流的載熱量，維持傳熱過(guò)程連續(xù)運(yùn)行 。在整個(gè)烘爐過(guò)程中，隨著供爐燃料量的增加，空氣系數(shù)逐步減少，而單位時(shí)間所供給的空氣量則變化不大。