专利名称：干式转炉煤气柜活塞倾斜检测预警装置的制作方法
技术领域：
本发明所属技术领域为冶金企业的转炉煤气系统，特别涉及干式转炉煤气柜活塞的倾斜 程度以及倾斜方位的在线检测及安全预警。
背景技术：
干式转炉煤气柜由于采用橡胶皮膜密封，活塞四周并没有油沟，因此无法通过油沟内的 油位来判断活塞的水平度，而活塞是否水平对于煤气柜的安全运行有着至关重要的作用，所 以如何判断活塞的水平度并在其倾斜度超过一定范围时提醒操作人员做好预防及补救措施就 显得尤其重要。目前有一种光纤式测量装置，其特点是在煤气柜顶四个或八个角上装有光纤 传感器，钢丝绳一端连在活塞上，另一端在连着配重在煤气柜外，检测到的光信号经光纤传 输到控制室，再经过光电转换器经计算后判断活塞状态。但这种检测方法存在着投资较大、 光纤传感器易坏且不易维护，同时施工难度较大等不足之处
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种干式转炉煤气柜活塞倾斜检测预警装置，克服现 有技术传感器复杂、数量多，并含有多个机械运动部件，故障点多的缺点。
为解决上述技术问题，本发明提供一种干式转炉煤气柜活塞倾斜检测预警装置，其技术 特征在于，在煤气柜活塞顶面安装四个底部互通、顶部开放的垂直管，四个垂直管在煤气柜 活塞顶面的位置点呈正方形，该正方形的中心为煤气柜活塞顶部上平面的圆心；所述四个垂 直管内安装智能微差压变送器，并注入不易挥发的液体，所述四台变送器信号引至计算机， 所述计算机计算出活塞的倾斜角度、幅度及方位，并在人机界面上显示。
作为优选方案，所述四个垂直管在煤气柜活塞顶面的位置点在煤气柜活塞的圆周上。
本发明与现有技术相比结构简便，无任何机械运动部件，传感器通用且数量少，投资省 ，精度高，性能稳定，易操作且维护工作量极小，是一种全新的解决方法，可在实践中获得 广泛应用。
图l为活塞顶面连通管安装结构示意图。 图2为垂直管内液面高度变化计算示意图。 图3为活塞倾斜角度、幅度及方位计算示意图。 图4为本装置的控制使用过程示意图。
具体实施例方式
如图1所示，以煤气柜活塞顶部中心(通过测量确定)为圆心，在活塞顶部通过沿该圆 心O的水平基准面向东E、南S、西W、北N四个方向向活塞边缘等半径敷设连通的镀锌钢管， 并在四个方向边缘处连通一定高度的垂直镀锌钢管l，垂直管l上部弯头向地心方向并敞口通 大气。向管道中注入某种密度大、冰点低、不易挥发的液体至某一基准面，并在每根垂直管 上安装精度高、零漂小的智能微差压变送器，变送器正压室接至垂直管底部并保证取压口在 同一水平高度，负压室均连通至大气或接至垂直管顶端。四台变送器信号引至PLC/DCS后， 由PLC/DCS计算出活塞的倾斜角度、幅度及方位，并在人机界面HMI上动态显示出活塞状态。
垂直管内液面高度变化计算如图2所示，^为初装液体的基准高度，^为初装液体的基 准压强。当活塞倾斜时，垂直管中液面高度发生变化，液位高度为^^^+^^ ，同时差压变 送器所测得压强为"=^+"^。根据物理学压强公式，a^^^'S'^可计算出液面高度变化
式中各单位均取国际标准单位，其中
aA——液位高度变化，即活塞某方向高度(有正有负)
"——压差变化(有正有负)
P——所注液体密度
g——重力加速度
活塞倾斜角度、幅度及方位计算如图3所示，根据上述式(1)计算出活塞倾斜后其上 A、 A两点距原水平面的垂直距离、&， H为活塞倾斜后其上最高点距水平面的垂直距离
，R为活塞半径。活塞原水平面为平面e，倾斜后的平面^为，设平面e与"司夹角为^。在
平面^中，设B点为活塞最高点且z^^为a，从B点向平面q故一条垂线，垂足为C，因此在 直角a^^^中，根据三角函数可计算出 ^&mZWC"sm^ (2)
在平面？中，从^点向半径AB—条垂线万、，则，1' = ^。^。由于M4丄M、 A万;丄朋且 M4cr、 "^cr，故AM〃S^;同时由于A^C且A《C"，故"A〃P。从^点向平面W做
4s;c;恭ra4".则5;《=々，在"^《由.^《=^;sm， v—=《
垂线。"，垂足为1'，则-
万A = Acos o; sin w
g卩& = A cos a sin w
同理从&点向半径^B做一条垂线
中，
(3)
2，贝"s""
，又'
，故
，因此可求得
A2 == Asin o; sin
根据(2) (3) (4): =A2 sm2cos2 a+sin2 a ■
(4)
A + ^ = (A cos asin p) + (丑sin a sm p)
故最终可得结论①H^^^ (活塞最高点倾斜高度)
p= sm
W ^」(活塞倾斜角度)
③° ^ L^」(活塞最高点偏离A点角度)
如图4所示本装置的控制使用过程示意图。装置开始运行后，进入步骤IO，检测活塞东 、南、西、北四个方向偏离高度；
然后进入步骤ll，计算活塞倾斜角度、幅度及方位； 进入步骤12，比较活塞直径方向最高点与最低点距离差；
进入步骤13，距离差大于30mm时，进入步骤14，由人机界面HMI发出预报警，通知操作 人员注意活塞状态；否则返回步骤10;
继续步骤15，距离差大于40mm时，进入步骤16，发出一般报警并关闭入口阀门，待稳定 之后再打开入口阀；否则返回步骤10;
继续步骤17，距离差大于50mm时，进入步骤18，发出严重报警并关闭入口阀门，通知技 术人员及时到现场处理情况。
最后所应说明的是，以上具体实施方式
仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参 照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的 技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本 发明的权利要求范围当中。
权利要求
权利要求1一种干式转炉煤气柜活塞倾斜检测预警装置，其特征在于，在煤气柜活塞顶面安装四个底部互通、顶部开放的垂直管，四个垂直管在煤气柜活塞顶面的位置点呈正方形，该正方形的中心为煤气柜活塞顶部上平面的圆心；所述四个垂直管内安装智能微差压变送器，并注入不易挥发的液体，所述四台变送器信号引至计算机，所述计算机计算出活塞的倾斜角度、幅度及方位，并在人机界面上显示。
2.根据权利要求l所述的干式转炉煤气柜活塞倾斜检测预警装置，其 特征在于，所述四个垂直管在煤气柜活塞顶面的位置点在煤气柜活塞的圆周上。
全文摘要
本发明涉及干式转炉煤气柜活塞的倾斜程度以及倾斜方位的在线检测及安全预警。其特征在于，在煤气柜活塞顶面安装四个底部互通、顶部开放的垂直管，四个垂直管在煤气柜活塞顶面的位置点呈正方形，该正方形的中心为煤气柜活塞顶部上平面的圆心；所述四个垂直管内安装智能微差压变送器，并注入不易挥发的液体，所述四台变送器信号引至计算机，所述计算机计算出活塞的倾斜角度、幅度及方位，并在人机界面上显示。本发明结构简便，无任何机械运动部件，传感器通用且数量少，投资省，精度高，性能稳定，易操作且维护工作量极小，是一种全新的解决方法，可在实践中获得广泛应用。
文档编号F17B1/14GK101451646SQ20081030664
公开日2009年6月10日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年12月30日
发明者磊 万, 代玉平, 何立音, 健 强, 钱宝能 申请人:中冶南方工程技术有限公司