一种适用于海绵钛还原反应的液位及温度的测量装置的制作方法

本发明属于海绵钛生产技术领域，具体涉及一种适用于海绵钛还原反应的液位及温度的测量装置。

背景技术

还原过程是克劳尔法生产海绵钛的重要阶段，还原期间反应器内液位和温度控制又是影响整个还原过程的主要因素，因为还原期间反应器内液位过高或过低，或还原反应温度过高或过低，都会对产品质量和生产效率造成严重影响。而在生产过程中反应器是密封的，反应器内温度在800℃以上，很难用常规设备直接测量反应器内液位高度。

目前，生产过程中为了测量反应器内液面的位置，经常采用将一根圆钢做成测量液位标尺，打开大盖上部的预留法兰，将标尺从法兰插入，等待数秒钟后快速取出标尺，利用反应器内液体和非液体空间温度差造成标尺烧红程度不同进行液位测量，但是在测量过程中容易出现异常爆鸣、液镁飞溅，烫伤操作工等问题。因此，为了获取反应器内的温度，经常采用在反应器外壁放置热电偶间接推测，但是这种方法的测量精度和实时性都较差。在公开号为cn205655886u专利中，公开了一种海绵钛还原反应初始液面测量装置，由于，该专利申请公开的装置是采用与熔融金属液体接触电路导通的原理实现液位测量，因此存在的主要问题是只能检测初始液位、难以测量液位的连续变化过程的问题。

技术实现要素：

针对以上现有技术存在的不足之处，本发明提供了一种适用于海绵钛还原反应的液位及温度的测量装置，本装置能够实现海绵钛还原反应器内液面位置和液面附近还原反应温度的连续测量。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的一种适用于海绵钛还原反应的液位及温度的测量装置，包括：

温度监测模块，其包括温度测量单元、以及沿所述温度测量单元的长度方向上设置的若干个测温点，所述测温点的分布区域覆盖反应器内液面位置的变化范围，所述温度监测模块用于监测反应器内分别与全部所述测温点高度相对应的所述液面上及所述液面下的温度；

分析模块，其用于接收所述温度监测模块监测到的与全部所述测温点高度相对应的液面上及液面下的温度信号，并对所述温度信号进行分析来确定所述反应器内液面的位置和还原反应温度。

进一步的，所述温度测量单元包括多点热电偶，所述测温点沿所述多点热电偶的长度方向分布设置。

进一步的，所述温度监测模块还包括保护套管，所述保护套管的两端分别为开口和封口，所述多点热电偶设置在所述保护套管内，且所述测温点靠近所述保护套管的封口端。

进一步的，所述保护套管在与从所述封口端至与离所述封口端最远的所述测温点相对应位置的部分采用耐侵蚀材料制成。

进一步的，所述保护套管在与从所述封口端至与离所述封口端最远的所述测温点相对应位置的表面上设置有抗侵蚀的保护层。

进一步的，所述保护套管在与从所述封口端至与离所述封口端最远的所述测温点相对应位置的管体为至少两层结构，且位于最外层为由耐侵蚀材料制备的保护层。

进一步的，所述多点热电偶上设置的所述测温点的个数为5-300个。

进一步的，所述测温点的分布区域l0与所述液面位置的变化范围l的比值l0/l＝1.05～5。

本发明还提供了一种适用于海绵钛还原反应的液位及温度的测量装置的测量方法，包括：

将所述温度监测模块竖直地插入到所述反应器内；

将所述温度测量单元上至少有1个测温点设在所述反应器内液面以下、且将所述温度测量单元上至少有1个测温点设在所述反应器内液面以上，以便所述反应器内的液面在全部所述测温点的分布区域的对应的高度内进行位置变化；

将所述温度监测模块固定在所述反应器的顶盖上后，通过所述温度监测模块监测所述反应器内分别与全部所述测温点高度相对应的液面上及液面下的温度；

利用所述分析模块对全部所述测温点测得的温度信号进行计算分析，从而获得所述液面的位置和所述液面附近的还原反应温度。

本发明提供了一种适用于海绵钛还原反应的液位及温度的测量装置及其测量方法，根据反应器内液面附近发生还原反应放热引起液面附近温度特征变化的特点，通过温度监测模块和分析模块分别对反应器内液面附近的温度特征进行监测和分析，来实现海绵钛还原反应器内液面位置和液面附近还原反应温度的连续测量，进而为控制四氯化钛的加入量和氯化镁的排放量提供依据，促进海绵钛的生产效率和产品质量的提高。

附图说明

图1为本发明示例性实施例的一种适用于海绵钛还原反应的液位及温度的测量装置的结构示意图；

图2为本发明示例性实施例的分析模块的模块连接示意图；

图3为本发明示例性实施例的一种适用于海绵钛还原反应的液位及温度的测量装置的测量方法的流程图。

图中：1-多点热电偶，2-保护套管，3-分析模块，4-测温点，5-反应器，6-液面，7-反应液，8-顶盖。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，一种适用于海绵钛还原反应的液位及温度的测量装置，包括温度监测模块和分析模块3，温度监测模块包括温度测量单元、以及沿温度测量单元的长度方向上设置的若干个测温点4，测温点4的分布区域覆盖反应器5内液面6位置的变化范围，当温度测量单元对液面6的液位及温度进行测量时，反应器5内的液面6在全部测温点4的分布区域的对应的高度内进行位置变化，温度监测模块用于监测反应器5内分别与全部测温点4高度相对应的液面6上及液面6下的温度；分析模块3与温度监测模块相连接，分析模块3用于接收温度监测模块监测到的与全部测温点4高度相对应的液面6上及液面6下的温度信号，并对温度信号进行分析来确定反应器5内液面6的位置和还原反应温度。

根据反应器5内液面6附近发生还原反应放热引起液面6附近温度特征变化的特点，通过温度监测模块和分析模块3分别对反应器内液面6附近的温度特征进行监测和分析，来实现海绵钛还原反应器内液面位置和液面附近还原反应温度的连续测量，进而为控制四氯化钛的加入量和氯化镁的排放量提供依据，促进海绵钛的生产效率和产品质量的提高。

作为一优选实施方式，如图2所示，分析模块3包括存储单元301、温度标定模块302和数据分析单元303。存储单元301用于存储反应器5内的液面6在不同高度时，全部测温点4分别检测的温度特征信号；温度标定模块302与存储单元301相连接，用于将全部测温点4、及液面6在反应器5内任一高度时对应的每个测温点4的温度进行数据整理后，形成液面6在反应器5内此高度时的参照标定数据；数据分析单元303分别与温度测量单元和温度标定模块302相连接，用于将全部测温点4检测到的待测量液面6附近所有测温点4对应的温度进行数据处理后，与温度标定模块302内的液面6在不同高度时的参照标定数据进行对比，来确定反应器5内的液面6的位置、以及在液面6附近的还原反应温度。

本发明是根据反应器5内液面6在不同位置发生还原反应放热引起的液面6附近温度特征变化的特点，通过全部测温点4测量反应器5内液面6在不同位置时的温度特征，对温度特征进行数据分析和处理后，得到液面6在不同位置时温度特征的参照标定数据，进而使每一组参照标定数据来对应某一液面6的位置，因此，通过将检测到的数据与所有参照标定数据对比后，找到与所有参照标定数据中最为相似的一组参照标定数据，便能够确定反应器5内的液面6的位置，并根据此位置找到与其对应的液面6附近的还原反应温度。

其中，温度标定模块302在形成参照标定数据时，是根据全部测温点4在温度测量单元上的位置、及反应器5内的液面6在某一高度时所对应的每个测温点4的温度，来进行标定绘制成的标定曲线，同时还可以将液面6在反应器5内在不同位置处的标定曲线分别进行存储来形成标定曲线库；其中，标定曲线的横坐标为测温点4的对应的位置编号，标定曲线的纵坐标为对应每个位置编号的测温点4的温度；例如：温度监测模块上设置有15个测温点4，将15个测温点4从上到下进行依次编号并绘制横坐标(如最上面的测温点4为1号，最下面的测温点4为15号)，而与1至15号相对应的温度分别绘制在与其对应的横坐标上方的数值上，最后形成的曲线为标定曲线；进而，数据分析单元303是将全部测温点4的位置、及温度测量单元检测到的对应每个测温点4对应的温度进行数据整理后绘制成分析曲线，其中，分析曲线的横坐标为测温点4的对应的位置编号，分析曲线的纵坐标为对应每个位置编号的测温点4的温度；例如：温度监测模块上设置有15个测温点4，将15个测温点4从上到下进行依次编号并绘制横坐标，而与1至15号相对应的温度分别绘制在与其对应的横坐标上方的数值上，最后形成的曲线为分析曲线。将分析曲线与标定曲线库内的标定曲线进行一一对比，来找到与分析曲线最为相似的标定曲线后，并根据最为相似的标定曲线对应的液面6在反应器5内位置，来确定反应器5内的液面6的位置、以及在液面6附近的还原反应温度。

作为一优选实施方式，分析模块3上还设置有显示模块，显示模块用于显示反应器5内液面6的位置。

作为一优选实施方式，温度测量单元包括多点热电偶1，测温点4沿多点热电偶1的长度方向分布设置，同时测温点4可以在多点热电偶1的长度方向上等间距的分布，来便于计算反应器5内液面6的位置。

进一步的，温度监测模块还包括保护套管2，保护套管2的两端分别为开口和封口，多点热电偶1设置在保护套管2内，且测温点4靠近保护套管2的封口端，保护套管2由耐900℃以上温度的高温金属材料制成，如：310s不锈钢，或金属钛，或钛合金。

更进一步的，保护套管2在与从封口端至与离封口端最远的测温点4相对应位置l1的表面上设置有抗侵蚀的保护层，保护层由金属钛或钛合金制备而成。

其中，温度测量单元(本实施例温度测量单位为多点热电偶1)上设置的测温点4的个数为5-100个。

作为一优选实施方式，测温点4的分布区域l0与液面6位置的变化范围l的比值l0/l＝1.05～5。

基于一种适用于海绵钛还原反应的液位及温度的测量装置的测量方法，包括：

s100、将温度监测模块竖直地插入到反应器5内；

s200、将温度测量单元上至少有1个测温点4设在反应器5内液面6以下、且将温度测量单元上至少有1个测温点4设在反应器5内液面6以上，以便反应器5内的液面6在全部测温点4的分布区域的对应的高度内进行位置变化；

s300、将温度监测模块固定在反应器5的顶盖8上后，通过温度监测模块监测反应器5内分别与全部测温点4高度相对应的液面6上及液面6下的温度；

s400、利用分析模块3对全部测温点4测得的温度信号进行计算分析，从而获得液面6的位置和液面6附近的还原反应温度。

实施例2

参照实施例1，本实施例提供的测量装置与之不同之处在于，保护套管2在与从封口端至与离封口端最远的测温点4相对应位置l1的部分采用耐侵蚀材料制成。

实施例3

参照实施例1，本实施例提供的测量装置与之不同之处在于，保护套管2在与从封口端至与离封口端最远的测温点4相对应位置l1的管体为至少两层结构，且位于最外层为由耐侵蚀材料制备的保护层。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。