回轉(zhuǎn)窯爐內(nèi)溫度測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)屬于窯爐溫度測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種回轉(zhuǎn)窯爐內(nèi)溫度測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 回轉(zhuǎn)窯是一種連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的高溫窯爐，回轉(zhuǎn)窯窯內(nèi)各點(diǎn)溫度檢測(cè)的準(zhǔn)確與否，對(duì)產(chǎn) 物的質(zhì)量產(chǎn)量、能源消耗、成本及設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)起著決定性的作用?；剞D(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)動(dòng)特性給準(zhǔn) 確測(cè)量旋轉(zhuǎn)窯體內(nèi)的溫度帶來(lái)諸多不便。因此選擇測(cè)量準(zhǔn)確、可靠的回轉(zhuǎn)窯測(cè)溫系統(tǒng)對(duì)回 轉(zhuǎn)窯爐內(nèi)部溫度的測(cè)定和控制是保證回轉(zhuǎn)窯正常生產(chǎn)操作的重要手段。目前常用的溫度儀 盡管有的精度較高，如貝克曼溫度計(jì)，QJ-85直流比較式測(cè)溫電橋等，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用起來(lái) 十分麻煩，不方便，無(wú)法在回轉(zhuǎn)窯爐內(nèi)進(jìn)行高溫測(cè)量且溫度信號(hào)傳輸十分復(fù)雜，更不能作為 遠(yuǎn)距離傳輸監(jiān)控，很難滿足生產(chǎn)操作的要求。
[0003] 在DCS主控室采用儀表連續(xù)檢測(cè)回轉(zhuǎn)窯各反應(yīng)帶物料的溫度，不僅對(duì)了解回轉(zhuǎn)窯 內(nèi)加熱物料溫度狀況，改進(jìn)工藝操作水平，提高熟料產(chǎn)品質(zhì)量，降低燃料消耗，延長(zhǎng)回轉(zhuǎn)窯 運(yùn)轉(zhuǎn)周期等具有重要作用，而且在實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)窯自動(dòng)化控制過(guò)程中也是必不可少的參數(shù)。
[0004] 目前測(cè)量手段主要是袋式測(cè)溫器，在需要測(cè)量物料溫度的胴體部位，開(kāi)一圓孔，將 外包銅板、內(nèi)嵌輕質(zhì)耐火磚的袋體焊在胴體外壁上。輕質(zhì)耐火磚及窯內(nèi)襯之耐火磚通過(guò)加 工修整使成為一個(gè)袋狀空腔（俗稱袋子），用作盛放待測(cè)溫度之物料，袋內(nèi)插入感溫元件一 熱電偶。
[0005] 袋體隨回轉(zhuǎn)窯旋轉(zhuǎn)，當(dāng)回轉(zhuǎn)窯旋轉(zhuǎn)使袋體處于窯胴體下部時(shí)，袋內(nèi)即裝滿需要測(cè) 量溫度之物料。在回轉(zhuǎn)窯繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，物料對(duì)熱電偶加熱，使熱電偶迅速達(dá)到物料所 具有的溫度，并將此溫度值變換為相應(yīng)的電勢(shì)毫伏值，經(jīng)補(bǔ)償導(dǎo)線、集電環(huán)、炭刷、輸送導(dǎo)線 送至回轉(zhuǎn)窯頭儀表屏上，由電子電位差計(jì)指示并記錄出來(lái)。當(dāng)回轉(zhuǎn)窯旋轉(zhuǎn)到使袋體處于窯 胴體上部時(shí)，袋內(nèi)已被測(cè)過(guò)溫度之物料，即靠重力由袋內(nèi)掉落，使袋子倒空，為袋體繼續(xù)轉(zhuǎn) 至窯體下部裝入新的待測(cè)溫度之物料作好準(zhǔn)備。按照這種裝入物料一檢測(cè)一倒空一重新裝 入物料的順序周而復(fù)始，循環(huán)下去，即可連續(xù)檢測(cè)出該反應(yīng)帶物料的溫度。
[0006] 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行后，由于塊狀物料擠卡在袋內(nèi)或粉狀物料在袋體內(nèi)堆集粘結(jié)， 將袋子堵死，妨礙了袋內(nèi)物料的更新，致使檢測(cè)無(wú)法進(jìn)行。尤其是當(dāng)窯的操作需要臨時(shí)停 窯，而這時(shí)袋體又恰巧處于窯胴體下部時(shí)，這種現(xiàn)象就更為嚴(yán)重。
[0007] -旦發(fā)生袋子堵死的故障，由于袋體是一整體，且焊死在胴體上，所以無(wú)法在窯外 排除，必須等窯定期檢修時(shí)進(jìn)入窯內(nèi)方能排除。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)了一種回轉(zhuǎn)窯紅外線掃描儀測(cè)溫技術(shù)，利用紅外線掃描儀接收窯 皮發(fā)射的紅外線，測(cè)量窯皮的溫度，然后通過(guò)一定的換算公式將外皮溫度轉(zhuǎn)換為窯內(nèi)的溫 度，可以間接了解窯內(nèi)物料的情況。但該技術(shù)的間接測(cè)量方法滯后性比較大，通過(guò)推算的物 料溫度誤差較大。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009] 本實(shí)用新型主要針對(duì)回轉(zhuǎn)窯爐類似生產(chǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備內(nèi)部溫度測(cè)量。回轉(zhuǎn)窯爐生產(chǎn)操 作的關(guān)鍵在于對(duì)溫度的控制，溫度控制范圍一般為±25°C左右，如果溫度太低，則各種物理 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行得非常緩慢，難以達(dá)到回轉(zhuǎn)窯爐操作效果；當(dāng)反應(yīng)溫度超過(guò)回轉(zhuǎn)窯爐設(shè)定溫 度時(shí)會(huì)帶來(lái)產(chǎn)品變性，得不到所需要產(chǎn)品，而且裝置能耗也會(huì)相應(yīng)增加，溫度過(guò)高對(duì)設(shè)備損 耗程度較大，嚴(yán)重影響設(shè)備的使用壽命。只有測(cè)量好回轉(zhuǎn)窯爐設(shè)備內(nèi)部溫度，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)回 轉(zhuǎn)窯爐燃料量、窯速和排煙量的控制，滿足生產(chǎn)的要求。
[0010] 本實(shí)用新型提供一種回轉(zhuǎn)窯爐內(nèi)溫度測(cè)量系統(tǒng)，采用激光誘導(dǎo)熒光溫度測(cè)量回轉(zhuǎn) 窯內(nèi)部的溫度，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部高溫物料溫度無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量的問(wèn) 題，能夠連續(xù)檢測(cè)回轉(zhuǎn)窯各反應(yīng)帶物料的溫度。
[0011] 所述溫度測(cè)量系統(tǒng)可以對(duì)回轉(zhuǎn)窯爐內(nèi)部位置進(jìn)行溫度測(cè)量，并可連接計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0012] 本實(shí)用新型的回轉(zhuǎn)窯爐內(nèi)溫度測(cè)量系統(tǒng)包括：回轉(zhuǎn)窯爐外壁上的熒光涂層，激光 發(fā)射器，熒光接收器，光譜儀，光電倍增管及圖像傳感器（CCD)，計(jì)算機(jī)主控單元，其中，激光 發(fā)射器通過(guò)光纖與計(jì)算機(jī)主控單元相連；熒光接收器、光譜儀、光電倍增管及圖像傳感器、 計(jì)算機(jī)主控單元通過(guò)光纖依次相連。
[0013] 本實(shí)用新型的回轉(zhuǎn)窯爐內(nèi)溫度測(cè)量系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)采集卡數(shù)模轉(zhuǎn)換傳輸系統(tǒng)，通 過(guò)數(shù)據(jù)采集卡數(shù)模轉(zhuǎn)換傳輸系統(tǒng)將光電倍增管及圖像傳感器的數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)主控單 J L 〇
[0014] 回轉(zhuǎn)窯爐外壁上的熒光涂層指的是回轉(zhuǎn)窯外壁涂有含有丁二烯高分子聚合物的 熒光涂層，該涂層具有比較穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)，對(duì)金屬材料具有良好的粘結(jié)性，耐高溫嚴(yán)寒， 在-60-+200度溫度范圍狀態(tài)下仍然能夠保持很好的激發(fā)熒光能力。
[0015] 激光器發(fā)射器可為ND: YAG激光發(fā)射器，激光器發(fā)射器的發(fā)射頭采用可旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)， 可以設(shè)置步進(jìn)電機(jī)精確控制發(fā)射角度以控制所要監(jiān)測(cè)的回轉(zhuǎn)窯的溫度控制點(diǎn)。
[0016] 熒光接收器可為卡塞格林望遠(yuǎn)鏡。光譜儀可為單色儀。
[0017] 本激光測(cè)溫系統(tǒng)投用前，根據(jù)需要選取回轉(zhuǎn)窯各部分位置點(diǎn)，設(shè)置爐內(nèi)接觸式熱 電偶對(duì)爐內(nèi)溫度測(cè)量，目的是對(duì)激光測(cè)溫系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，得到實(shí)測(cè)回轉(zhuǎn)窯外壁溫度與內(nèi)部 溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以便實(shí)際測(cè)量中獲得回轉(zhuǎn)窯的內(nèi)部溫度。其中，將信號(hào)傳入測(cè)溫主機(jī)，建 立測(cè)溫主機(jī)校正程序，通過(guò)實(shí)際的溫度場(chǎng)參數(shù)建立系統(tǒng)誤差修正算法、設(shè)定的計(jì)算程序及 數(shù)據(jù)修正公式等一系列方法保證激光誘導(dǎo)熒光探測(cè)技術(shù)間接測(cè)量回轉(zhuǎn)窯的爐內(nèi)溫度的精 度。
[0018] 本發(fā)明的回轉(zhuǎn)窯爐內(nèi)溫度測(cè)量步驟包括：
[0019] 1)激光發(fā)射器采用三倍頻355nm波長(zhǎng)激發(fā)熒光涂層的反射波；
[0020] 2)卡塞格林望遠(yuǎn)鏡（接收口徑200ram)系統(tǒng)同軸接收回轉(zhuǎn)窯熒光涂層的后向散射 焚光信號(hào)；
[0021] 3)光信號(hào)經(jīng)光纖耦合入單色儀和CXD ;
[0022] 4)分光后由光電倍增管轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；
[0023] 5)數(shù)據(jù)采集卡數(shù)模轉(zhuǎn)換傳輸系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)；
[0024] 6)計(jì)算機(jī)主控單元輸出溫度結(jié)果及反饋信號(hào)。
[0025] 本實(shí)用新型采用激光誘導(dǎo)熒光溫度測(cè)量回轉(zhuǎn)窯內(nèi)部的溫度，原理如下：
[0026] 由于回轉(zhuǎn)窯的外部溫度和內(nèi)部溫度有密切關(guān)系，因此通過(guò)測(cè)量外部溫度間接測(cè)量 內(nèi)部溫度是一個(gè)很好的方法。焚光是可發(fā)光物質(zhì)分子吸收能量后從電子第一激發(fā)態(tài)最低振 動(dòng)能級(jí)回到它的電子基態(tài)時(shí)發(fā)射的光，焚光的產(chǎn)生及焚光強(qiáng)度的強(qiáng)弱與分子結(jié)構(gòu)、溫度場(chǎng) 變化等參數(shù)緊密相關(guān)，即使在同一激發(fā)條件下，同一物質(zhì)分子在不同的溫度下具有不同的 熒光效率。當(dāng)一束紫外激光照射于一物體表面的熒光涂層即可誘發(fā)熒光，不同的溫度下吸 收的光能不同，其誘發(fā)的比入射光的波長(zhǎng)長(zhǎng)的出射光的強(qiáng)度有差異。分析計(jì)算的熒光強(qiáng)度 和反射波長(zhǎng)、熒光涂層吸光強(qiáng)度以及熒光物質(zhì)的熒光效率，其反射波長(zhǎng)、熒光涂層吸光強(qiáng)度 與溫度的變化關(guān)系呈線性相關(guān)。
[0027] 由于激光測(cè)溫是非接觸式的，會(huì)存在著誤差，影響誤差的因素很多，除了儀器本身 的因素外，還要考慮距離系數(shù)、目標(biāo)尺寸、響應(yīng)時(shí)間、環(huán)境因素等。
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