一种中频熔炼炉光纤测温预警系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种中频熔炼炉光纤测温预警系统及方法，在中频熔炼炉炉衬内布置螺旋状测温光缆，并使测温点形成矩形或菱形网格的结点，各个测温点的温度值由测温主机采集后，将采集的温度值分解为代表炉衬厚度的平均温度值和代表炉衬局部减薄的附加温度值两部分作为预警参数；并将测温结果经过处理后在显示器上以温度云图方式显示，能够直观

【技术实现步骤摘要】
一种中频熔炼炉光纤测温预警系统及方法


[0001]本专利技术涉及中频熔炼炉安全生产
，具体涉及一种中频熔炼炉光纤测温预警系统及方法
。

技术介绍

[0002]中频熔炼炉作为现代铸造企业熔炼金属及合金的主要设备，具有高效
、
低耗
、
环境友好等特点，是铸造企业尤其是中小型铸造企业的不二之选
。
但由于中频熔炼炉具有强力搅拌作用，虽然对提高温度和成分均匀性有极大好处，但同时也对炉衬造成严重侵蚀，使炉衬迅速减薄，再加上炉体出液时的倾翻所造成的炉衬机械损伤
、
反复激冷激热造成炉衬热应力损伤以及打炉衬时局部存在的缺陷，可能造成熔炼炉在使用过程中炉衬局部减薄
、
出现裂纹
、
穿孔等现象，严重时造成炉衬烧穿或漏炉事故，严重威胁中频熔炼炉的安全生产，给企业造成巨大的经济损失
。
[0003]为了防止事故发生，传统方法是在炉底加一电极测试漏电流大小以预测炉衬厚度，还有根据测量中频炉感应线圈阻抗预测炉衬厚度的，这两种方法对防止漏炉事故起到了一定的预防作用，但由于它们的测试结果受到的干扰比较大，并且只能反映炉衬的平均厚度，对出现炉衬局部减薄
、
出现裂纹
、
穿孔等局部损伤不敏感
。
因此，如何实现对中频熔炼炉炉衬厚度无盲区
、
全覆盖的监测，精准
、
快速定位炉衬局部损伤，确保中频熔炼炉安全生产是当前亟待解决的关键问题之一/>。
[0004]国内外有一些公司已将分布式光纤测温技术应用于中频熔炼炉炉衬温度测试中，通过测试炉衬温度反映炉衬的减薄情况，从而检测出炉衬缺陷出现情况，为防止中频熔炼炉事故起到了一定作用
。
但是，现有技术采用分布式光纤测温技术时，光缆以
S
形分层绕制，在炉衬高度方向上，沿高度方向分为3‑5层，处在每层内的缺陷
A
和处在两层之间的缺陷
B(
如附图
9)
，当缺陷
A
和
B
完全一样时，反映到光纤所测得的温度上是不同的，会出现错误判断；另外，在现有技术中，往往根据检测的最高温度值或最大温度升高速率值进行报警，存在一定问题，因为测出的温度反映的是炉衬的平均厚度和局部减薄的综合结果，而它们的危险性是不同的，因此，由必要将它们分开处理；再者，在现有技术中，采用雷达图或曲线图显示温度值，这种显示温度的方式即不直观，又减少了高度方向的有用信息，从而降低了判断缺陷性质的准确性
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的缺陷，本专利技术提供一种中频熔炼炉光纤测温预警系统及方法，通过改进光缆在炉衬中的布置方式
、
以及对温度值处理
、
显示和预警功能，实现中频熔炼炉炉衬厚度无盲区
、
全覆盖的监测，能够精准
、
快速定位炉衬局部损伤，确保中频熔炼炉安全生产
。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0007]一种中频熔炼炉光纤测温预警系统，在中频熔炼炉的炉衬内布置测温光缆，所述
测温光缆沿炉衬高度绕制成螺旋状，并在螺旋状测温光缆上形成矩形网格或菱形网格的测温点，各个测温点的温度值
T
i,j
由测温主机采集，并将采集的温度值
T
i,j
分解为代表炉衬厚度的平均温度值和代表炉衬局部减薄的附加温度值两部分作为预警参数，其中且
i、j
分别表示测温点所在行的编号和列的编号
。
[0008]进一步地，测得的温度值用在显示器上以温度云图方式显示，
[0009]进一步地，所述预警系统设有预警器，对平均温度值和附加温度值两部分预警参数分别设定阈值，当预测到未来
t0时刻的平均温度值或附加温度值中的一个值或多个值达到阈值时，预警器发出报警声，开始倒计时
t1＝
t0‑
t
，并实时计算达到阈值的时间
t2，
t
为从报警开始计时的时间，如果
t1>t2，表明温度升高速度大于预期，风险迅速增大，反之若
t1<t2，表明温度升高速度小于预期，风险在减小，如果
t2>t0，则可取消报警
。
[0010]进一步地，所述中频熔炼炉的炉体内部设有感应器，在感应器上设有第一永久炉衬，在第一永久炉衬的内侧设有所述螺旋状测温光缆，在螺旋状测温光缆的内侧设有第二永久炉衬，在第二永久炉衬的内侧设有可替换的炉衬
。
[0011]进一步地，所述第一永久炉衬在感应器的内表面的厚度
h
满足
0<h≤(T
光
‑
100)
×
h
衬
/(T
液
‑
100)
‑
d
光
/2(mm)
，其中
T
光
为光缆能长期使用的最高使用温度
℃
，
h
衬
为炉衬的最小使用厚度
mm
，
T
液
为金属熔化后的最高温度，
d
光
为光缆直径；光缆安装圆柱面的半径
r
光
＝
D
内
/2
‑
h
‑
d
光
/2
，其中
D
内
为感应器内径
。
[0012]进一步地，螺旋状测温光缆的测温点形成矩形网格节点的方式为：螺旋状测温光缆由一条光缆沿炉衬高度单方向绕制而成，平均螺距为
Δ
H(mm)
，匝数为
N
，总高度为
H(mm)
，即
H
＝
Δ
H
×
(N+1)
，每匝的光缆长度为
s
＝
n
×
Δ
l
，其中
Δ
l
为测温主机的取样间隔
(mm)
，
n
为大于1的整数且满足
s≥2
π
r
光
，
r
光
为光缆安装圆柱面的半径，把测温光缆安装圆柱面展开，则在高度为
H
，宽度为2π
r
光
矩形平面上形成
N
行和
n
列的矩形网格测温点，每点的温度用
T
i,j
表示，其中
i
表示行的编号，
0≤i≤N
‑1，
j
为列的编号，
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种中频熔炼炉光纤测温预警系统，其特征在于，在中频熔炼炉的炉衬内布置测温光缆，所述测温光缆沿炉衬高度绕制成螺旋状，并在螺旋状测温光缆上形成矩形网格或菱形网格的测温点，各个测温点的温度值
T
i,j
由测温主机采集，并将采集的温度值
T
i,j
分解为代表炉衬厚度的平均温度值和代表炉衬局部减薄的附加温度值两部分作为预警参数，其中且
i、j
分别表示测温点所在行的编号和列的编号
。2.
根据权利要求1所述的一种中频熔炼炉光纤测温预警系统，其特征在于，测得的温度值用在显示器上以温度云图方式显示，
3.
根据权利要求1所述的一种中频熔炼炉光纤测温预警系统，其特征在于，所述预警系统设有预警器，对平均温度值和附加温度值两部分预警参数分别设定阈值，当预测到未来
t0时刻的平均温度值或附加温度值中的一个值或多个值达到阈值时，预警器发出报警声，开始倒计时
t1＝
t0‑
t
，并实时计算达到阈值的时间
t2，
t
为从报警开始计时的时间，如果
t1>t2，表明温度升高速度大于预期，风险迅速增大，反之若
t1<t2，表明温度升高速度小于预期，风险在减小，如果
t2>t0，则可取消报警
。4.
根据权利要求1所述的一种中频熔炼炉光纤测温预警系统，其特征在于，所述中频熔炼炉的炉体内部设有感应器，在感应器上设有第一永久炉衬，在第一永久炉衬的内侧设有所述螺旋状测温光缆，在螺旋状测温光缆的内侧设有第二永久炉衬，在第二永久炉衬的内侧设有可替换的炉衬
。5.
根据权利要求4所述的一种中频熔炼炉光纤测温预警系统，其特征在于，所述第一永久炉衬在感应器的内表面的厚度
h
满足
0<h≤(T
光
‑
100)
×
h
衬
/(T
液
‑
100)
‑
d
光
/2
，其中
T
光
为光缆能长期使用的最高使用温度
℃
，
h
衬
为炉衬的最小使用厚度
mm
，
T
液
为金属熔化后的最高温度，
d
光
为光缆直径；光缆安装圆柱面的半径
r
光
＝
D
内
/2
‑
h
‑
d
光
/2
，其中
D
内
为感应器内径
。6.
根据权利要求1所述的一种中频熔炼炉光纤测温预警系统，其特征在于，螺旋状测温光缆的测温点形成矩形网格节点的方式为：螺旋状测温光缆由一条光缆沿炉衬高度单方向绕制而成，平均螺距为
Δ
H
，匝数为
N
，总高度为
H
，即
H
＝
Δ
H
×
(N+1)
，每匝的光缆长度为
s
＝
n
×
Δ
l
，其中
Δ
l
为测温主机的取样间隔，
n
为大于1的整数且满足
s≥2
π
r
光
，
r
光
为光缆安装圆柱面的半径，把测温光缆安装圆柱面展开，则在高度为
H
，宽度为2π
r
光
矩形平面上形成
N
行和
n
列的矩形网格测温点，每点的温度用
T
i,j
表示，其中
i
表示行的编号，
0≤i≤N
‑1，
j
为列的编号，
0≤j≤n
‑
1。7.
根据权利要求1所述的一种中频熔炼炉光纤测温预警系统，其特征在于，螺旋状测...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭延强，王顺兴，符毅，刘瑞芳，
申请(专利权)人：洛阳申耐电力设备有限公司，
类型：发明
国别省市：