一種光纖檢測高爐爐襯厚度的裝置的製作方法
2023-05-03 14:15:41 1
專利名稱：一種光纖檢測高爐爐襯厚度的裝置的製作方法
技術領域：
本裝置涉及一種高爐爐襯被燒蝕後厚度變化情況的在線檢測裝置儀器。
在本實用新型之前，高爐爐襯燒蝕情況的檢測，大多採用預埋多支熱電耦進行，其不足一是為有源器件；二是不能有效反映爐襯燒蝕情況，所測量數據不準確；另有一種是採用電阻法進行測量的裝置，該裝置不僅為有源器件，而且工藝複雜，維護困難，並只能測量爐身，不能測量爐底；還有一種是專利申請號為94228802.5、名稱為《高爐爐襯厚度檢測儀》的技術，即採用超聲波進行檢測，由於超聲波發射接收的關鍵器件是半導體接收發射裝置，它在高溫下常發生與傳感器接觸不良的現象，導致檢測數據不準，影響工作質量。
本實用新型的目的在於克服上述不足，提供一種由無源器件組成的、集探測與傳輸為一體，多功能檢測，且測量準確、耐高溫、維護方便、適合於任何允許鋪設光纖的高爐爐體上的爐襯燒蝕檢測裝置。
本實用新型的目的是這樣實現的主要由計算機、時域反射計、樹型耦合器、光開關、傳感器組成的光纖檢測高爐爐襯厚度的裝置，在於將檢測爐襯被燒蝕情況的厚度探測器、檢測爐內火焰強度的光纖光強探測器及檢測爐內溫度的探測器分別裝在傳感器內，與計算機用導線連接的厚度通道控制器，其相應的接口與此對應的光纖厚度探測器相接，與計算機用導線連接的光強測量儀與光強通道控制器進行連接，光纖光強探測器與光強通道控制器上的相應接口連接，與計算機用導線連接的溫度測量儀與溫度通道控制器進行連接，光纖溫度探測器與溫度通道控制器上的相應接口連接。
安裝時，該傳感器被埋入爐襯中，並與爐壁垂直，且與爐料成切向運動狀態布置。
如測量準確度要求高，則將光纖纏繞在耐火棒的凹槽裡，所纏繞的匝數與系統要求的精度成正比；如果要求的測量精度不太高，可將光纖同軸埋入耐火棒提前預留的孔內。
其工作原理時域反射計發出單脈衝光信號，該脈衝信號通過樹型耦合器、光開關傳到光纖厚度探測器的終端，該脈衝信號經終端反射，通過光開關及樹型耦合器，返回到時域反射計。時域反射計發出的信號與返回的反射信號之間的時間間隔，即反應為耐火棒被燒蝕情況信號，該信號經計算機計算，便為耐火棒燒蝕後的長度。由於在燒蝕時，耐火棒與爐襯同步進行，故耐火棒燒蝕後的長度也即為爐襯被燒蝕後的厚度。這樣重複檢測，便是爐襯厚度的變化情況。關於爐內火焰強度及溫度的檢測，經計算機選通測點後，則光纖光強探測器、光纖溫度探測器則將各自所測信號分別傳輸給光強測量儀及溫度測量儀，然後再輸給計算機即可得到所要測點的數據。
本裝置集探測與傳輸為一體，且採用無源器件，並為多點、多功能檢測，由計算機進行數據處理，故不受環境幹擾，使得檢測數據準確、結構簡單、維護方便。從而對高爐的安全運行起到了保證作用，是在線高爐爐襯被燒蝕後厚度變化情況的理想檢測裝置。
如下圖1為光纖測量高爐爐襯厚度裝置結構式示意圖圖2為傳感器結構圖圖3為與高爐安裝剖視圖
以下結合附圖進一步詳述如下由計算機1、時域反射計2、樹型耦合器3、光開關4、傳感器5組成的光纖檢測高爐爐襯厚度的裝置，為使得該裝置為無源器件，且集探測與傳輸為一體，用光纖作探測器件。為達到多功能檢測高爐內部的火焰強度、內襯被燒蝕及溫度變化情況，在傳感器5內裝有光纖厚度探測器7、光纖光強探測器8及光纖溫度探測器9。與計算機1用導線連接的厚度通道控制器6，其相應的接口與此對應的光纖厚度探測器7相接，與計算機1用導線連接的光強測量儀11與光強通道控制器10進行連接，光纖光強探測器8與光強通道控制器10上的相應接口連接，與計算機1用導線連接的溫度測量儀13與溫度通道控制器12進行連接，光纖溫度探測器9與溫度通道控制器12上的相應接口連接。
安裝時將傳感器5被埋入爐襯14中，並與爐壁15垂直安裝，與爐料成切向運動狀態布置。
為了使檢測的數據準確，即能準確反映爐襯燒蝕情況，故傳感器5中的光纖厚度探測器7由光纖並將其纏繞在耐火棒16上每隔一定間距所制的凹槽17製作而成，其凹槽"的間隔及在每個凹槽17裡纏繞的光纖匝數是根據精度要求而製作，一般凹槽17之間的間距為10～30毫米，光纖匝數為5～20。纏繞的密度越大，則測量的數據越準確。如果對於測量的數據要求不高，也可以直接將光纖埋入提前預留的耐火棒16的孔內。
為了能精確地反映整個高爐體內狀況，確保高爐安全運行，在爐底、爐體不同高度的同一平面設置若干個探測點，根據要求分別埋入若干個傳感器5，其中每個傳感器5上的光纖厚度探測器7與相應的光開關4連接，每個光開關4與樹型耦合器3上的相應接頭連接。光纖光強探測器8、光纖溫度探測器9分別與各自相應的光強通道控制器10、溫度通道控制器12連接。
工作原理；從時域反射計2發出的單個光脈衝信號，通過樹型耦合器3、光開關4傳輸到光纖厚度探測器7的終端，信號這時經該終端反射，再通過光開關4、樹型耦合器3，返回到時域反射計2，時域反射計2對發出的信號與返回信號之間的時間間隔進行測量，得到耐火棒16的長度，再傳輸到計算機1進行數據處理，便得到爐襯14的厚度數據。所得到的耐火棒16的長度即為爐襯被燒蝕後的厚度，是因為在爐襯14被燒蝕時，耐火棒16與它同步被燒蝕。這種重複檢測，即為高爐爐襯厚度變化的情況。關於爐內火焰強度及溫度的檢測，經計算機1選通測點後，則光纖光強探測器8、光纖溫度探測器9則將各自所測信號分別傳輸給光強測量儀11及溫度測量儀13，然後再輸給計算機1即可得到要測點的數據。
權利要求1.一種光纖檢測高爐爐襯厚度的裝置，主要由計算機1、時域反射計2、樹型耦合器3、光開關4、傳感器5所組成，其特徵在於傳感器5內分別裝有光纖厚度探測器7、光纖光強探測器8及光纖溫度探測器9，與計算機1用導線連接的厚度通道控制器6，其相應的接口與其對應的光纖厚度探測器7相接，與計算機1用導線連接的光強測量儀11與光強通道控制器10進行連接，光纖光強探測器8由導線與光強通道控制器10上的相應接口連接，與計算機1用導線連接的溫度測量儀13與溫度通道控制器12進行連接，光纖溫度探測器9由導線與溫度通道控制器12上的相應接口連接。
2.根據權利要求1所述的一種光纖檢測高爐爐襯厚度的裝置，其特徵在於光纖厚度探測器7為光纖纏繞在耐火棒16的凹槽17裡，或者將光纖同軸埋入耐火棒16的孔內。
3.根據權利要求1所述的一種光纖檢測高爐爐襯厚度的裝置，其特徵在於傳感器5中設置的光纖光強探測器8、光纖厚度探測器7的長度與高爐爐壁15的厚度相等，光纖溫度探測器9的長度稍長於高爐冷卻層的厚度。
專利摘要一種光纖檢測高爐爐襯厚度的裝置,主要由計算機1、時域反射計2、樹型耦合器3、光開關4、傳感器5所組成,其特徵在於傳感器5內分別裝有光纖厚度探測器7、光纖光強探測器8及光纖溫度探測器9,傳感器5所裝的光纖厚度探測儀與其相應的光開關4連接,其餘二個探測器與各自的系統連接。本裝置集探測與傳輸為一體,且採用無源器件,並為多點、多功能檢測,不受環境幹擾,測量準確、結構簡單、維護方便。
文檔編號C21B7/24GK2325400SQ9724167
公開日1999年6月23日 申請日期1997年12月29日 優先權日1997年12月29日
發明者王衛平, 王紹軍, 李維來, 張世爵, 慎乃光, 鄧棠, 文君, 沙明, 姜德生, 向亞平, 夏漢生, 楊先發 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司