一种矿热炉电极位置测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及直接位置测量技术领域，公开了一种矿热炉电极位置测量装置及方法。所述装置包括设置在矿热炉炉壁上的至少一个磁场传感器、电极电流测量组件、与所述磁场传感器和电极电流测量组件分别连接的数据采集处理器以及与数据采集处理器连接的控制器。本发明专利技术矿热炉电极测量装置及方法，通过在矿热炉的炉壁上设置磁场传感器，磁场传感器可以对矿热炉内电极电流的瞬时磁场强度进行测量，从而可以根据实时工况的电极电流磁场强度推算出电极的具体位置。

Device and method for measuring electrode position of ore heating furnace

The invention relates to the technical field of direct position measurement, and discloses a device and a method for measuring the electrode position of a hot furnace. The device comprises a furnace furnace wall is arranged in at least one of the magnetic field sensor and electrode current measurement component, and the magnetic field sensor and electrode current measurement unit are respectively connected with the data processor and the controller is connected with a data acquisition processor. Electrode measuring device and method of the invention is provided with a magnetic field sensor furnace, through the furnace wall in the furnace on the magnetic field sensor can measure the intensity of magnetic field of instantaneous electrode current arc furnace, which can calculate the specific location of the electrode electrode current according to the real-time working condition of magnetic field strength.

【技术实现步骤摘要】
一种矿热炉电极位置测量装置及方法
本专利技术涉及直接位置测量
，尤其涉及一种矿热炉电极位置测量装置及方法。
技术介绍
矿热炉是一种功率高达数万千瓦的工业矿热炉，其工作的安全性、稳定性、能耗水平都取决于矿热炉电极在炉内的工作位置。矿热炉工作在电弧条件下，坩埚区温度很高，加上炉料为多种固体矿物混合而成，界面不固定，且目前世界各国的矿热炉都没有电极位置直接测量装置，因此矿热炉操作一直都是通过经验来判断电极的工作位置，经常出现由于判断失误造成事故发生或能耗过高的现象。针对主观判断失误的情况，一些国家的矿热炉采用埋在炉墙中的热电偶测量矿热炉温度场的方式，描述矿热炉内温度分布，但是由于温度从电极传导到炉墙中部隔着碳砖及保温耐材，热惯性大，所以热电偶测量的温度分布难以反映矿热炉瞬时工况；加上矿热炉电极电弧较长，更加难以反映电极的实际工作长度，所以还是无法实现精准控炉。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术提供一种矿热炉电极测量装置及方法，以解决现有矿热炉电极难以精准定位的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种矿热炉电极位置测量装置，包括与电极连接的电极电流测量组件、设置在矿热炉炉壁外侧面上的至少一个磁场传感器、与所述磁场传感器和所述电极电流测量组件分别连接的数据采集处理器以及与所述数据采集处理器连接的控制器；其中，所述磁场传感器的数量与电极的相数一致，所述电极电流测量组件能够分别测量每相电极的电流值，所述控制器接收所述数据采集处理器采集处理的所述磁场传感器测量的磁场强度值以及所述电极电流测量组件的测量值并计算每相电极的位置。进一步地，所述矿热炉内设置有三相电极，所述磁场传感器包括三个，每个磁场传感器分别设置在靠近所述矿热炉的炉壁到其中一相电极最短距离的位置，且所述磁场传感器与所述电极一一对应设置；或每个磁场传感器分别正对所述矿热炉的炉壁到其中一相电极最短距离的位置设置，且所述磁场传感器与所述电极一一对应设置。进一步地，所述矿热炉为圆形，每个磁场传感器偏离炉壁到其对应的电极距离最短的位置的方向相同且角度相同。进一步地，所述磁场传感器设置在所述矿热炉的炉壁靠近底部的位置。进一步地，所述电极电流测量组件为电流传感器，或所述电极电流测量组件包括功率传感器以及二次电压测量组件，所述二次电压测量组件包括电压互感器以及与所述电压互感器连接的电压传感器。进一步地，还包括测量冶炼物料的深度、电极顶端到炉底的长度、以及磁场传感器与电极中心轴线水平长度的距离测量组件。进一步地，所述磁场传感器为双向磁场传感器。作为本专利技术的另一方面，为解决上述问题，本专利技术提供一种矿热炉电极位置测量方法，包括如上述所述的矿热炉电极位置测量装置，具体方法为：测量电极顶端至炉底的距离H、冶炼物料的深度HL、磁场传感器到该相电极中心轴线的水平距离R、电极电流测量组件测量该相电极的电机电流I，获取该相电极电流产生的水平磁场强度B，控制器根据求解LX，再根据HX＝HL+LX-H求解电极的入料深度HX，其中，LX为电极长度，μ0为真空磁导率，α为电极最低点与磁场传感器的连线与水平面形成的夹角，β是电极最高点与磁场传感器的连线与水平面形成的夹角。进一步地，磁热炉内只有一相电极，所述该相电极电流产生的水平磁场强度B等于磁场传感器直接测量的磁场强度Ba；所述磁热炉内设置至少两相电极，所述该相电极电流产生的水平磁场强度B＝k*Ba，其中，k为修正系数，Ba为所述磁场传感器直接测量的磁场强度。进一步地，修正系数k的获得方法为：将已知长度为L0的电极放置在待测量电极工作时所处的矿热炉内的位置处，将已知长度的电极通电后记录电流测量组件测量的已知长度电极的电流值I0以及磁场传感器测量的已知长度电极在该处的磁场强度B0，将已知电极长度L0、I0带入下述公式，求得该已知长度电极产生的磁场强度B',再根据B'＝k*B0求得修正常数k，其中，H0为已知长度电极顶端至炉底的距离、μ0为真空磁导率，R0为磁场传感器到已知长度电极中心轴线的水平距离，α0为已知长度电极最低点与磁场传感器的连线与水平面形成的夹角，β0是已知长度电极最高点与磁场传感器的连线与水平面形成的夹角。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下优点：本专利技术矿热炉电极测量装置及方法，由于矿热炉炉壳的钢板无法屏蔽掉矿热炉电极电流的磁力场，所以通过在矿热炉的炉壁上设置磁场传感器，通过磁场传感器对矿热炉磁场强度的测量，可以瞬时反映电极电流磁场的工况，从而可以根据实时工况的电极电流磁场推算出电极的具体位置。除了上面所描述的本专利技术解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本专利技术的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。附图说明图1是本专利技术实施例1矿热炉电极位置测量装置的示意图图2是本专利技术实施例1矿热炉电极位置测量装置的矿热炉内电极安装的剖视示意图；图3是本专利技术实施例1矿热炉电极位置测量装置的磁场传感器的安装俯视示意图；图4是本专利技术实施例2矿热炉电极位置测量方法的计算原理图。图中：1：矿热炉，2：电极，21：第一电极，22：第二电极，23：第三电极；3：磁场传感器，31：第一磁场传感器，32：第二磁场传感器，33：第三磁场传感器；4：电极电流测量组件；5：二次电压测量组件；6：数据采集处理器；7：控制器；8：炉料。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。此外，在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。如图1所示，本专利技术实施例提供的矿热炉电极位置测量装置，包括控制器7、数据采集处理器6、磁场传感器3以及电极电流测量组件4。如图3所示，所述磁场传感器3安装在所述矿热炉1的炉壁的外侧面上，且所述磁场传感器3的数量与矿热炉1内电极2的数量一致；所述数据采集处理器6与所述磁场传感器3、电极电流测量组件4分别连接，并将采集到的所述磁场传感器3测量的磁场值以及所述电极电流测量组件4的测量值处理后输送给控制器7；所述控制器7根据磁场传感器测量的磁场值以及电极电流测量组件4的测量值以及矿热炉1的尺寸等计算电极的位置。在实际过程中，电极2在矿热炉1内的水平安装位置是确定的，唯一不能确定的是电极2的入料深度，而电极2的入料深度是电极在矿热炉1内工作的重要参数。本实施例矿热炉电极位置测量装置利用矿热炉1炉壳的钢板无法屏蔽掉矿热炉的电极电流的磁力线的性质，通过磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿热炉电极位置测量装置，其特征在于：包括与电极连接的电极电流测量组件、设置在矿热炉炉壁外侧面上的至少一个磁场传感器、与所述磁场传感器和所述电极电流测量组件分别连接的数据采集处理器以及与所述数据采集处理器连接的控制器；其中，所述磁场传感器的数量与电极的相数一致，所述电极电流测量组件能够分别测量每相电极的电流值，所述控制器接收所述数据采集处理器采集处理的所述磁场传感器测量的磁场强度值以及所述电极电流测量组件的测量值并计算每相电极的位置。

【技术特征摘要】
1.一种矿热炉电极位置测量装置，其特征在于：包括与电极连接的电极电流测量组件、设置在矿热炉炉壁外侧面上的至少一个磁场传感器、与所述磁场传感器和所述电极电流测量组件分别连接的数据采集处理器以及与所述数据采集处理器连接的控制器；其中，所述磁场传感器的数量与电极的相数一致，所述电极电流测量组件能够分别测量每相电极的电流值，所述控制器接收所述数据采集处理器采集处理的所述磁场传感器测量的磁场强度值以及所述电极电流测量组件的测量值并计算每相电极的位置。2.根据权利要求1所述的矿热炉电极位置测量装置，其特征在于：所述矿热炉内设置有三相电极，所述磁场传感器包括三个，每个磁场传感器分别设置在靠近所述矿热炉的炉壁到其中一相电极最短距离的位置，且所述磁场传感器与所述电极一一对应设置；或每个磁场传感器分别正对所述矿热炉的炉壁到其中一相电极最短距离的位置设置，且所述磁场传感器与所述电极一一对应设置。3.根据权利要求2所述的矿热炉电极位置测量装置，其特征在于：所述矿热炉为圆形，每个磁场传感器偏离炉壁到其对应的电极距离最短的位置的方向相同且角度相同。4.根据权利要求1所述的矿热炉电极位置测量装置，其特征在于：所述磁场传感器设置在所述矿热炉的炉壁靠近底部的位置。5.根据权利要求1所述的矿热炉电极位置测量装置，其特征在于：所述电极电流测量组件为电流传感器，或所述电极电流测量组件包括功率传感器以及二次电压测量组件，所述二次电压测量组件包括电压互感器以及与所述电压互感器连接的电压传感器。6.根据权利要求1所述的矿热炉电极位置测量装置，其特征在于：还包括测量冶炼物料的深度、电极顶端到炉底的长度、以及磁场传感器与电极中心轴线水平长度的距离测量组件。7.根据权利要求1所述的矿热炉电极位置测量装置，其特征在于：所述磁场传感器为双向磁场传感器。8.一种矿热炉电极位置测量方法，包括权利要求1-7任一项矿热炉电极位置测量装置，其特征在于：测量电极顶端至炉底的距离H、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张保成，张宗有，
申请(专利权)人：内蒙古鄂尔多斯电力冶金集团股份有限公司，青岛菲特测控节能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15