高爐熱風爐拱頂熱風溫度測量裝置的製作方法

2023-10-30 18:23:57

專利名稱：高爐熱風爐拱頂熱風溫度測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量高爐熱風爐熱風溫度的輻射測溫儀表的 設計和製造。
背景技術：
高爐熱風爐拱頂等部位熱風溫度的正確測量，對於控制和提高風 溫、降低高爐能耗、優化高爐冶煉工藝有非常重要的意義。高爐熱風爐 環境惡劣，熱風溫度的測量不僅要解決被測目標的高溫高壓問題，還要 適應一年四季環境變化的要求。目前，用於高爐熱風爐熱風溫度測量的 儀表主要有三種。第一種是熱電偶測溫，它將熱電偶及其保護套管直接 插入爐內測量熱風溫度，屬於接觸測溫，是目前最為廣泛使用的測量方 式。它的優點是能夠連續測溫、精度較高，缺點是由於爐內溫度壓力上 下波動，熱電偶及其保護套管會產生熱震動現象，熱電偶為易耗品、損 壞較頻繁，熱電偶必須在休風狀態下更換，因此維護運行成本較高，另 外熱電偶本身的一致性差，也影響更換前後溫度測量值的一致性。第二 種是針對熱電偶測溫的不足而出現的光電輻射測溫儀，它是將裝有保護 裝置的光電探頭固定安裝在高爐熱風爐拱頂原來插熱電偶的位置上，使 探頭能夠通過密封的窗口和熱電偶插孔，瞄準熱風爐內部來測量熱風溫 度。這種儀表的探頭不接觸高溫目標，屬於非接觸測溫。它的優點是能 夠連續測溫、穩定性、測量的一致性和使用壽命較熱電偶測溫都有較大 地提高，可以減少熱電偶的消耗，降低儀表的運行維護成本。它的缺點 是安裝在現場的探頭即光電傳感器中的電子部件仍然處於高溫粉塵等 惡劣環境之中，不能長期正常工作，使用壽命大大縮短。第三種是針對 光電輻射測溫不足而出現的光纖光電輻射測溫儀。這種儀表通過傳光光纖將表達一定溫度的光信號送到遠離惡劣的現場的光電傳感器，使光電 傳感器在一個較好的環境中工作，從而實現儀器的長期正常工作。但是，
由於技術的原因，傳光光纖通常採用多股光纖且長度不超過10米。所
以，在實際運用中光電傳感器仍然不能遠離惡劣的現場環境，嚴重製約 了它在高爐熱風爐拱頂等惡劣環境下的使用壽命。

實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種高爐熱風爐拱頂熱風 溫度測量裝置，能夠準確測量熱風溫度，具有穩定、可靠、使用壽命長 的特點。
為解決上述技術問題，本實用新型提出以下技術方案 一種高爐熱 風爐拱頂熱風溫度測量裝置，保護窺視管插入熱風爐內，與測溫頭殼通 過同軸法蘭聯接，光纖的一端端面位於測溫頭殼內，另一端連接光電傳 感器，光電傳感器通過電纜連接單片機處理系統，單片機處理系統連接 數模轉換及輸出電路，其特徵在於測溫頭外殼內裝半球反射器，所述 反射半球器扣在保護窺視管的上方，聚焦物鏡通過套筒座安裝在所述半 球反射器的頂部，光纖的一端端面通過套筒座安裝在聚焦物鏡的焦距 處，另一端端面通過機械斬波調製盤與光電傳感器偶合，光電傳感器輸 出的電信號通過前置放大器和單片機處理系統運算，輸出與溫度對應的 模擬量或數字量。
作為優選的技術方案，所述光纖為單芯石英光纖。
進一步改進地，所述單片機處理系統還輸出4 20mA標準工業電信號。
本實用新型提供的高爐熱風爐拱頂熱風溫度測量裝置，能夠長距離 傳輸表達一定溫度的光信號，將光電傳感器在遠離惡劣現場處安裝，實 現熱風溫度的連續測量並保證測溫的一致性和準確性。它具有穩定、可 靠、使用壽命長的特點，減少熱電偶消耗，大幅降低儀表運行成本和維護工作量，達到完全取代熱電偶，完成測量高爐熱風爐熱風溫度的目的。

圖1為本實用新型高爐熱風爐拱頂熱風溫度測量裝置的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進一步說明。
如圖1所示，收集熱輻射光的保護窺視管7插入熱風爐9內，表面 拋光並鍍金的反射半球器5扣在保護窺視管7的上方，聚焦物鏡4通過 套筒座3安裝在所述半球反射器5的頂部，光纖1的一端端面通過套筒 座3安裝在聚焦物鏡4的焦距處，其另一端端面通過機械斬波調製盤8 與光電傳感器偶合，光電傳感器輸出的電信號通過前置放大器和單片機 處理系統運算，輸出與溫度對應的數字量，或通過D/A轉換電路輸出模 擬量，這樣就測出了高爐熱風爐拱頂熱風溫度。 實施例
某煉鐵廠3200m3高爐熱風爐拱頂熱風溫度測量，其中保護窺視管為
剛玉管導光體產生近紅外光，近紅外光經過其表面拋光並鍍金的反射半 球器及其頂部的聚焦物鏡聚焦在傳光光纖的端面，實現了近紅外光信號
的無少損耗傳輸、為使用單芯傳光光纖進行遠距離傳輸提供了保證。光 纖為直徑500um的單芯石英光纖，長度為100m。單芯石英光纖的另一 端輸出的近紅外光通過機械斬波調製盤與光電傳感器偶合，得到一交變 電信號，使用斬波器旨在提高系統的信噪比，並能避免後續電路中處理 小信號直流放大的難題。電信號通過前置放大器和單片機處理系統運 算，輸出與溫度對應的模擬量或數字量，並輸出4 20mA標準信號送記 錄儀或計算機進行處理。儀表的溫度測量範圍90(Tl40(TC，測量誤差小 於1%。由於採用長度為100m的單芯長光纖，使光電傳感器遠離惡劣的現場，實現了熱風溫度的連續測量並保證測溫的一致性和準確性。它具 有穩定、可靠、使用壽命長的特點，減少熱電偶消耗，大幅降低了儀表 運行成本和維護工作量，達到完全取代熱電偶，完成測量高爐熱風爐拱 頂熱風溫度的目的。
應該說明的是，本具體實施例只是對本實用新型所做的示例性說明 而並不限定它的保護範圍，本領域人員還可以對本實用新型做一些非實 質性的改變，只要是不經過創造性勞動而對本專利進行的改進，都在本 專利的保護範圍之內。
權利要求1、一種高爐熱風爐拱頂熱風溫度測量裝置，保護窺視管插入熱風爐內，與測溫頭殼通過同軸法蘭聯接，光纖的一端端面位於測溫頭殼內，另一端連接光電傳感器，光電傳感器通過電纜連接單片機處理系統，單片機處理系統連接數模轉換及輸出電路，其特徵在於測溫頭外殼內裝半球反射器，所述反射半球器扣在保護窺視管的上方，聚焦物鏡通過套筒座安裝在所述半球反射器的頂部，光纖的一端端面通過套筒座安裝在聚焦物鏡的焦距處，另一端端面通過機械斬波調製盤與光電傳感器偶合，光電傳感器輸出的電信號通過前置放大器和單片機處理系統運算，輸出與溫度對應的模擬量或數字量。
2、 根據權利要求l所述的高爐熱風爐拱頂熱風溫度測量裝置，其特 徵在於，所述光纖為單芯石英光纖。
3、 根據權利要求1所述的高爐熱風爐拱頂熱風溫度測量裝置，其特徵在於，所述單片機處理系統還輸出4 20mA標準工業電信號。
專利摘要本實用新型涉及測量高爐熱風爐熱風溫度的輻射測溫儀表設計和製造，它提供一種高爐熱風爐拱頂熱風溫度測量裝置，測溫頭外殼內裝半球反射器，所述反射半球器扣在保護窺視管的上方，聚焦物鏡通過套筒座安裝在所述半球反射器的頂部，光纖的一端端面通過套筒座安裝在聚焦物鏡的焦距處，另一端端面通過機械斬波調製盤與光電傳感器偶合，光電傳感器輸出的電信號通過前置放大器和單片機處理系統運算，輸出與溫度對應的模擬量或數字量。本實用新型具有穩定、可靠、使用壽命長的特點。
文檔編號C21B9/10GK201258340SQ20082019049
公開日2009年6月17日 申請日期2008年8月26日 優先權日2008年8月26日
發明者午 李 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司