专利名称：干式煤气柜活塞倾斜度检测方法及测量系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气柜倾斜度检测方法及系统，特别是涉及一种橡胶膜干式煤气柜活塞倾斜度检测方法及测量系统。
背景技术：
煤气柜作为钢铁企业重要的设施之一，在贮存煤气、调节煤气管网压力、合理使用能源、减少环境污染等方面发挥着重要作用。目前国内外采用的煤气柜可分为干式煤气柜和湿式煤气柜两种类型。干式煤气柜与湿式煤气柜相比，具有使用寿命长、贮气压力稳定、 污染小、操作方便及运转安全等优点。转炉煤气的回收通常采用的威金斯型煤气柜对转炉回收的煤气具有储存、稳压、混合的作用，具有吞吐量大、日常维护及检修工作量少和使用寿命长等优点。煤气柜的安全运行对转炉煤气的回收利用、降低转炉冶炼能耗作用重大、意义深远。活塞作为威金斯型煤气柜的关键部件之一，在煤气柜工作过程中，活塞的升降垂直度直接影响到气柜正常工作和运行安全。如橡胶布帘破损将造成大量煤气泄漏，给人员和设备的安全带来严重的安全隐患，煤气回收生产将停止，将给活塞飘移量和倾斜度过大的，公司生产造成很大经济损失。活塞在上下升降过程中会出现颤动、扭动等现象，造成橡胶布帘产生皱褶，这是橡胶布帘破损的重要原因。特别是T挡板与柜体侧板之间的活塞飘移量偏大， 特别是高柜容时，活塞飘移量经常出现超过最大允许飘移量的情况，致使外圈橡胶布帘在柜体一侧翻卷不畅，甚至发生机械碰撞、挤压现象，这是造成橡胶布帘破损的主要原因。目前，对于气柜活塞倾斜度的监测一直是依靠一套环形水管系统，采用人工定期监测的方式来进行的。该环形水管系统主要包括环形水管、橡胶软管、透明玻璃管和钢板直尺等零件。具体工作原理为在活塞外围安装了一环形水管，并将多根竖直的水管均布在活塞周围，各竖直水管与环形水管直接联通。橡胶软管下接竖直水管，上与透明玻璃管连接， 透明玻璃管与钢板直尺一同固定在一槽钢上。正常情况下一般每隔一周时间，停止气柜运行4-5小时，岗位工定期地爬上三四十米高的气柜，再从检查孔钻入气柜内部，通过肉眼观察气柜周围竖直水管的水位高度差，从而掌握气柜活塞的倾斜程度。而对于活塞飘移量的检测利用气柜停止运行时，人员进柜目测尺量的方法。这种活塞倾斜度监测方法存在诸多缺点，采集到的数据极为不全，冬季会导致玻璃管水柱结冰而无法测量，存在精度低、误差大(人员循环读数时对活塞平衡产生扰动)、不能及时监测柜位活塞运行情况，无法得出活塞在上下升降过程中运动状态，无法预测橡胶布帘破损事故的发生，造成橡胶布帘破损时有发生。另外，由于进柜检查时，气柜必须停止回收煤气，造成大量的煤气释放，既浪费能源，又污染环境，缺乏安全性。因此，对活塞倾斜度、飘移量在线监测系统研制，对煤气柜安全的运行具有重要意义。近年来有些同仁在干式煤气柜活塞倾斜度在线监测方面也做了一些研究，一种方法是在活塞上做环形水槽再等分的插入4台电容式液位计，实时的测出4点的水面变化情况，从而得到活塞上4个点倾斜度，通过PLC画面显示，实现干式煤气柜活塞倾斜度在线监测报警。该方法的问题是1.在活塞上制作环形水槽工程量太大，只有在煤气柜建造时制作，后期增加水槽十分困难，且施工很不安全(煤气柜投运后动火是不允许的，一是易燃易爆，二是焊渣容易烧坏橡胶布帘)；2.冬季会导致水槽中的水结冰而无法测量，其他季节水分易蒸发致使液面降低测量失准；3.电容式液位计的精度低，重复性较差，安装4台成本较高；4.检测到的数据没有充分开发利用，不能做到4点以外其他任意点的倾斜越限报警。另一种方法是柜顶部周边等分的安装4台激光(或编码器)测距仪，在活塞上相对应的位置上安装4个靶子，实时的测出4个靶位点的升降距离变化情况，从而得到活塞上4个靶位点的倾斜度，该方法因它的基准不稳定，测不到真实的数据。据有关实验数据大型钢结构由于温度变化而引起线性膨胀或收缩，线性膨胀又分为环向膨胀和竖向膨胀。夏季，引起柜体温度变化的主要原因是日光曝晒，气柜向阳侧侧板的温度明显升高，背阳侧及活塞温升则滞后，两侧温差最高可达20°C以上。气柜在环向膨胀的同时，垂直方向也会产生线性膨胀， 结果是整个气柜向背阳面发生倾斜，倾斜度随高度的增加而增加。柜体两侧温差为20°C时， 10万m3柜倾斜12mm，加上穹顶顶板受热变形，所测得的数据已无法使用，加之该方案成本太高，需要动火而不宜实施。
发明内容
本发明针对现有技术不足，提出一种干式煤气柜活塞倾斜度检测方法及测量系统，技术方案简单，经济可靠。本发明所采用的技术方案一种干式煤气柜活塞倾斜度检测方法，采用两台差压变送器和显示仪表、PLC或工控机实现煤气柜活塞倾斜度检测和判定，具体包括1)采用四个测量油杯分别固定在煤气柜内活塞圆周的走台上圆形活塞中心上十字交叉位置；2)两台差压变送器安装在煤气柜内活塞圆周的走台上，位于圆形活塞同一直径两端的两个测量油杯下端部的出油口分别通过导压管和三阀组接入一台差压变送器的正压室和负压室；所述差压变送器连接显示仪表或工控机；3)在煤气柜活塞归位情况下，在线调校两个差压变送器的输出零点，然后关闭三阀组中的平衡阀投入运行。所述的干式煤气柜活塞倾斜度检测方法，四个测量油杯采用相同的规格，导压介质采用硅油或变压器油，所述测量油杯为直径大于80mm、不大于150mm ；高度大于800mm、不大于1600mm的开口容器，测量油杯的直径不小于导压管通径的5倍。所述的干式煤气柜活塞倾斜度检测方法，通过下述方法，实现气柜活塞任意点倾斜角的判定通过两台差压变送器得到气柜相互垂直四个方向对应的两组4个倾斜度数据，则气柜活塞周边两个相邻的测点实测值(相对水平面的最高点)两个数值之间存在如下的关系，以A、C两点为例
权利要求
1.一种干式煤气柜活塞倾斜度检测方法，其特征是采用两台差压变送器和显示仪表、PLC或工控机实现煤气柜活塞倾斜度检测和判定，具体包括1)采用四个测量油杯分别固定在煤气柜内活塞圆周的走台上圆形活塞中心上十字交叉位置；2)两台差压变送器安装在煤气柜内活塞圆周的走台上，位于圆形活塞同一直径两端的两个测量油杯下端部的出油口分别通过导压管和三阀组接入一台差压变送器的正压室和负压室；所述差压变送器连接显示仪表或工控机；3)在煤气柜活塞归位情况下，在线调校两个差压变送器的输出零点，然后关闭三阀组中的平衡阀投入运行。
2.根据权利要求1所述的干式煤气柜活塞倾斜度检测方法，其特征是四个测量油杯采用相同的规格，导压介质采用硅油或变压器油，所述测量油杯为直径大于80mm、不大于 150 mm;高度大于800mm、不大于1600mm的开口容器，测量油杯的直径不小于导压管通径的 5倍。
3.根据权利要求1或2所述的干式煤气柜活塞倾斜度检测方法，其特征是通过下述方法，实现气柜活塞任意点倾斜角的判定通过两台差压变送器得到气柜相互垂直四个方向对应的两组4个倾斜度数据，则气柜活塞周边两个相邻的测点实测值(相对水平面的最高点)两个数值之间存在如下的关系，以 A、C两点为例
4.根据权利要求3所述的干式煤气柜活塞倾斜度检测方法，其特征是通过在煤气柜内圆形活塞圆周的走台上安装测距仪或物位变送器实现柜体的漂移量检测，采用两台测距仪或物位变送器相互垂直成90°角安装在煤气柜内圆形活塞圆周的走台上，垂直测量活塞与气柜外壁间的间隙，两台测距仪或物位变送器输出信号分别连接显示仪表、PLC或工控机。
5.根据权利要求4所述的干式煤气柜活塞倾斜度检测方法，其特征是根据工艺要求确定测距仪或物位变送器的量程，设测距仪或物位变送器的量程为W，通过零点迁移，调整测距仪或物位变送器的测量范围为-1/2W 1/2W，则测距仪或物位变送器的输出电流4 20mA分别对应于测距仪或物位变送器的零点、中间点及量程。
6.根据权利要求4或5所述的干式煤气柜活塞倾斜度检测方法，其特征是通过二台测距仪或物位变送器的配合测量柜位各个方向的漂移量，通过下述方法，实现活塞上任意点漂移量的判定通过测距仪或台物位变送器得到气柜活塞漂移量相互垂直四个方向对应的两组4个数据，则气柜活塞周边两个相邻的测点漂移量实测值(两点区间内缝隙的最小点)两个数值之间存在下面的关系
7.一种实现权利要求1所述干式煤气柜活塞倾斜度检测方法的气柜活塞倾斜度测量系统，含有气柜活塞倾斜度检测变送装置，信号显示或报警装置，所述信号显示或报警装置采用显示仪表、PLC或工控机，其特征是所述气柜活塞倾斜度检测变送装置采用两台差压变送器，和两台差压变送器配套设四个测量油杯，四个测量油杯分别固定在煤气柜内活塞圆周的走台上圆形活塞中心上十字交叉位置，位于圆形活塞同一直径两端的两个测量油杯下端部的出油口分别通过导压管和三阀组接入一台差压变送器正压室和负压室，两台差压变送器安装在煤气柜内活塞圆周的走台上，差压变送器输出信号分别连接显示仪表、PLC或工控机。
8.根据权利要求7所述的干式煤气柜活塞倾斜度测量系统，其特征是所述测量油杯为直径大于80mm、不大于150 mm，高度大于800mm、不大于1600mm的开口容器，测量油杯的直径不小于导压管通径的5倍；导压管路采用快速连接管件连接并用金属绑扎带固定。
9.根据权利要求7所述的干式煤气柜活塞倾斜度测量系统，其特征是含有气柜漂移量检测变送装置，所述气柜漂移量检测变送装置采用测距仪或物位变送器，采用两台测距仪或物位变送器分别安装在煤气柜内圆形活塞圆周的走台上相互垂直成90°角位置，两台测距仪或物位变送器输出信号分别连接显示仪表、PLC或工控机。
10.根据权利要求7、8或9所述的干式煤气柜活塞倾斜度测量系统，其特征是现场检测变送装置差压变送器、测距仪或物位变送器采用两线制本安型防爆仪表，控制室和现场检测变送装置差压变送器、测距仪或物位变送器之间配用防爆型安全栅，本安型防爆仪表的输出信号经屏蔽电缆在煤气柜顶防爆接线箱汇集，经过垂直屏蔽拖缆、防爆型安全栅和显示仪表、PLC或工控机连接，或者现场检测变送装置差压变送器、测距仪或物位变送器采用现场总线通讯方式和控制室通讯连接，组成现场总线控制系统。
全文摘要
本发明涉及一种气柜倾斜度的在线检测方法，特别是涉及一种橡胶膜干式煤气柜活塞倾斜度检测方法及测量系统。采用两台差压变送器和显示仪表、PLC或工控机实现煤气柜活塞倾斜度检测和判定，具体包括1)采用四个测量油杯分别固定在煤气柜内活塞圆周的走台上；2)两台差压变送器位于圆形活塞同一直径两端的两个测量油杯下端部的出油口分别通过导压管和三阀组接入一台差压变送器；所述差压变送器连接显示仪表或工控机；3)在煤气柜活塞归位情况下，在线调校两个差压变送器的输出零点，然后投入运行。本发明首次采用差压变送器用于柜位平衡的测量，技术方案简单，成本低，安全可靠，经济实用。使用最少的检测设备，结合专用数学模型，可完成任意点的越限报警。
文档编号G01C9/00GK102305619SQ20111021401
公开日2012年1月4日 申请日期2011年7月28日 优先权日2011年7月28日
发明者周旭鹏, 杨建国, 郑贵堂, 顾林 申请人:安钢集团自动化有限责任公司