一种焦炉炉顶立火道自动测温装置和方法与流程

本发明属于高温检测技术领域，具体地说，涉及一种焦炉炉顶立火道自动测温装置和方法。

背景技术：

焦炉炉温的测量与控制历来是炼焦行业中的关键环节之一，炉温测量的及时、准确与否直接影响到焦炭质量的好坏、焦炉炉体寿命的长短以及煤气消耗的高低。目前，国内外大多数的焦炉采用人工测温的方法，该方法通常每4小时重复一次，测温耗时长、测温环境恶劣、工人劳动强度大、测温人为误差大，遇到雨天则无法测温，炉温控制滞后严重，致使炉温波动大，安定系数低，而为了保证焦炭质量，常采用温度上限控制方法，煤气消耗量大。因此，人工测温已然不能满足焦炉自动化生产和节能环保的需求。

而通过焦炉自动测温控制系统实时测量炉温并反馈控制煤气的消耗，不仅测温准确，及时，而且可实时调节煤气的流量，减少煤气消耗，它符合我国节能环保的要求，是未来焦炉自动化加热控制的必然趋势。

目前，焦炉的自动测温控制有两大类方法：一类是在焦炉蓄热室顶部安装s型热电偶进行测温，然后将蓄热室顶部的温度通过数学模型来模拟焦炉立火道的温度，从而进行焦炉的自动加热控制。例如中国专利申请号为：200620072195.1，公开日为：2007年4月25日的专利文献，公开了一种焦炉拟合火道温度测定装置，其特征是从炉顶竖向钻与跨越孔相通的跨越孔通道，在此跨越孔通道中竖向设置热电偶i，深度直达跨越孔上方的第一层砖，在左侧的看火孔中竖向设置热电偶ii，深度直达上升立火道中并位于跨越孔的中心线，在左侧的蓄热室顶部空间中前后向设置热电偶iii，此外，在地下室底板左侧的砖煤气道的入口处设置比色仪测温器i，在地下室底板钻与循环孔下侧的第一层耐火砖相通的圆孔形循环孔通道，在此循环孔通道的下端设置比色仪测温器ii，测出的温度通过数学模型计算出实际火道温度，并由计算机实施自动优化串接控制，达到连续测温的目的，能够减轻劳动强度并节能降耗稳定炉温和提高焦炭的质量，该方法直接测量蓄热室顶部温度，投资小，施工安装方便，热电偶使用寿命长，但其需要大量的数据积累建立准确的数学模型来模拟，而非直接测量立火道的温度，测温技术难度大，测温不准确。

另一类方法是通过红外测温仪直接测量焦炉炉顶立火道内的温度，其具有快速、高效、准确反应立火道内实际温度等诸多优点，因而得到了广泛的研究。在已公开的中国专利文献中报道了红外测温的方法和装置，例如中国专利申请号为：200410012985.6，公开日为2015年1月12日的专利文献公开了一种焦炉自动测温方法及其测温系统，其测温系统包括设置在焦炉炉面装煤车轨道内侧或外侧的环形测温轨道、带光学探头的自动测温装置、电刷式通讯头和上位机。其测温方法是让自动测温装置在测温轨道上面行走，测温装置上的测温探头通过位于测温轨道内的标准立火道测温孔对炉内的温度进行扫描实测，自动测温装置将采集到的温度数据通过设置在测温轨道上方一点的电刷式通讯头，将测得的温度数据通过有线通讯线路传给地面上的上位机，上位机通过对采样曲线数据进行分析运算得出每个标准立火道的温度并进行焦炉加热系统的控制。但其为移动测温，由于立火道的孔盖直径仅有130mm左右，移动测温的时间受移动速度的影响明显，且移动中的红外测温仪定位的不准确将直接影响测温的准确性。又如：中国专利公告号为：cn2898789y的专利文献把红外测温仪直接安装在立火道上，虽然有氮气的吹脱冷却保护，但立火道内上升的超过1300℃的高温炉火常导致红外测温仪高温损坏，已有的实践证明，在6～12个月的时间内，有超过50％以上的红外测温仪损坏，代价高昂。

综上所述，显然现有的焦炉自动测温装置和系统存在着测温定位不准确，红外测温仪器易产生损坏等诸多缺点，限制了其广泛应用。

技术实现要素：

1.要解决的问题

针对现有焦炉自动测温装置和系统存在着测温定位不准确，红外测温仪器易损坏等诸多缺点，限制应用的问题，本发明提供一种焦炉炉顶立火道自动测温装置和方法，本发明实现了看火孔盖的自动打开和关闭以及自动连续测温，能够避免红外测温仪的高温损坏，极大的延长了其使用寿命。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种焦炉炉顶立火道自动测温装置，包括看火孔盖、移动控制机构和非接触式测温仪；所述的移动控制机构设置在焦炉炉顶上方，用于驱动看火孔盖沿水平方向和竖直方向移动，所述的非接触式测温仪位于看火孔盖的上方用于温度测量，其中，移动控制机构依据四边形的不稳定性实现看火孔盖的竖直方向移动。

优选地，所述的移动控制机构包括垂直推杆、连接杆、固定卡销、凹型连接器、横向推杆和传动机构；所述连接杆一端连接看火孔盖，另一端连接固定卡销；所述凹型连接器设置在横向推杆的动力输出端，与固定卡销配合；所述的传动机构用于将垂直推杆的推力传递给连接杆，实现连接杆的上下移动。

优选地，所述的连接杆为l形结构，包括沿水平方向设置的水平段和沿竖直方向设置的垂直段两段。

优选地，所述传动机构包括支撑连杆机构一、水平横轴一、支撑连杆机构二和水平横轴二；所述水平横轴二套设在连接杆的水平段上；所述支撑连杆机构一和支撑连杆机构二顶部固定在水平横轴二的两端，底部固定在炉顶上；所述水平横轴一两端固定在支撑连杆机构一和支撑连杆机构二上，中间某部位与垂直推杆的动力输出端连接；所述的支撑连杆机构一和支撑连杆机构二在垂直推杆的动力作用下可以向上拉伸或向下收缩，从而带动连接杆上下移动。

优选地，所述的支撑连杆机构一和支撑连杆机构二为“回”字形或“田”字形框架结构，构成框架的各个连接杆铰接。

优选地，所述的连接杆通过电磁铁吸盘与看火孔盖连接。

优选地，所述的非接触式测温仪为红外测温仪。

优选地，所述红外测温仪距离看火孔正上方的距离为400-800mm，且所述红外测温仪的测温探头与看火孔位于同一轴心。

一种焦炉炉顶立火道自动测温方法：包括以下步骤：

步骤一，看火孔盖的提升：移动控制机构驱动看火孔盖沿竖直方向向上移动；

步骤二，看火孔盖的右移：移动控制机构驱动看火孔盖沿水平方向向右移动；

步骤三，测温：非接触式测温仪进行自动测温，并将测温所得数据输出至数据处理中心；

步骤四，看火孔盖的左移：移动控制机构驱动看火孔盖沿水平方向向左移动；

步骤五，看火孔盖的下降：移动控制机构驱动看火孔盖沿竖直方向向下移动。

优选地，一种焦炉炉顶立火道自动测温方法，包括以下步骤：

步骤一，看火孔盖的提升：电磁铁吸盘通电产生磁力将看火孔盖紧密吸住；垂直推杆向上动作，驱动连接杆向上运动，将看火孔盖移出焦炉炉顶；

步骤二，看火孔盖的右移：横向推杆向右动作，驱动连接杆向右运动，将看火孔盖向右移动使立火道看火孔暴露在非接触式测温仪探头下；

步骤三，测温：非接触式测温仪进行自动测温，并将测温所得数据输出至数据处理中心；

步骤四，看火孔盖的左移：测温完毕，横向推杆向左动作，驱动连接杆向左运动，将看火孔盖向左移动至立火道看火孔正上方；

步骤五，看火孔盖的下降：垂直推杆向下动作，驱动连接杆向下运动，将看火孔盖垂直下移，使看火孔盖恢复原位，电磁铁吸盘断电。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明焦炉炉顶立火道自动测温装置采用电磁铁吸盘将看火孔盖紧密的吸住，利用垂直推杆和横向推杆驱动连接杆沿水平方向和竖直方向运动，实现看火孔盖的上下左右自动移动，并利用安装于看火孔正上方的非接触式测温仪对暴露后的看火孔进行及时准确的自动连续温度测量，能够实现看火孔盖的自动打开和关闭以及自动连续测温，同时避免了由于立火道内超过1300℃的上升火苗造成的测温仪的高温损坏，极大的延长了其使用寿命，为焦炉自动测温控制领域提供了一种新的技术；

(2)本发明焦炉炉顶立火道自动测温装置支撑连杆机构一和支撑连杆机构二为“回”字形或“田”字形框架结构，构成框架的各个连接杆铰接，在垂直推杆作用下，支撑连杆机构竖直对角线延长或减小，从而将垂直推杆的动力传递给连接杆，解决了垂直推杆与连接杆直接连接比较困难的问题，而且两组支撑连杆机构将动力输出端的动力分散，避免集中于一点，使连接杆的运动更加平稳；

(3)本发明焦炉炉顶立火道自动测温装置红外测温仪距离看火孔正上方的距离为400-800mm，既不会影响装煤车或除尘车工作，又能保证测温准确；

(4)本发明焦炉炉顶立火道自动测温装置结构简单，设计合理，易于施工。

附图说明

图1为本发明焦炉炉顶立火道自动测温装置的主视图；

图2为本发明焦炉炉顶立火道自动测温装置处于测温状态时的结构示意图；

图3为本发明焦炉炉顶立火道自动测温装置的a向视图；

图4为本发明焦炉炉顶立火道自动测温装置中固定卡销和凹型连接器连接示意图。

图中：1、看火孔盖；2、电磁铁吸盘；3、支撑连杆机构一；4、垂直推杆；5、水平横轴一；6、支撑连杆机构二；7、连接杆；8、水平横轴二；9、电磁阀一；10、电磁阀二；11、电磁阀三；12、电磁阀四；13、固定卡销；14、凹型连接器；15、横向推杆；16、电磁阀五；17、电磁阀六；18、电磁阀七；19、电磁阀八；20、压缩介质管；21、压力表；22、壳体；23、水平加强杆；24、红外测温仪；25、遮阳挡雨网。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

如图1和图2所示，一种焦炉炉顶立火道自动测温装置，包括看火孔盖1、红外测温仪24、移动控制机构、壳体22和遮阳挡雨网25；红外测温仪24设置在看火孔的正上方，其测温探头与看火孔位于同一轴心，且距离看火孔的距离为400-800mm；移动控制机构设置在焦炉炉顶上方，用于驱动看火孔盖1沿水平方向和竖直方向移动；壳体22设置在移动控制机构的四周，用于保护移动控制机构；遮阳挡雨网25设置在壳体22的顶部，用于避免阳光与雨水对装置产生破坏。

具体地，移动控制机构包括垂直推杆4、连接杆7、固定卡销13、凹型连接器14、横向推杆15和传动机构；连接杆7为l形结构，包括沿水平方向设置的水平段和沿竖直方向设置的垂直段两段，垂直段的一端连接看火孔盖1，水平段的一端连接固定卡销13；凹型连接器14设置在横向推杆15的动力输出端，与固定卡销13配合；传动机构用于将垂直推杆4的推力传递给连接杆7，其包括支撑连杆机构一3、水平横轴一5、支撑连杆机构二6和水平横轴二8；水平横轴二8套设在连接杆7的水平段上；支撑连杆机构一3和支撑连杆机构二6为“回”字形或“田”字形框架结构，构成框架的各个连接杆铰接，其顶部固定在水平横轴二8的两端，底部固定在炉顶上；水平横轴一5两端固定在支撑连杆机构一3和支撑连杆机构二6中心，中间某部位与垂直推杆4的动力输出端连接。

该测温装置利用垂直推杆4和横向推杆15驱动连接杆7沿水平方向和竖直方向运动，实现看火孔盖1的上下左右自动移动，并利用安装于看火孔正上方的非接触式测温仪对暴露后的看火孔进行及时准确的自动连续测温，实现了看火孔盖的自动打开和关闭以及自动连续测温，避免了由于立火道内超过1300℃的上升火苗造成的测温仪的高温损坏，极大的延长了其使用寿命，为焦炉自动测温控制领域提供了一种新的技术。

实施例2

本实例焦炉炉顶立火道自动测温装置的结构与实施例1基本相同，区别在于：连接杆7通过电磁铁吸盘2与看火孔盖1连接。垂直推杆4和横向推杆15为液压或者气压推杆，采用电磁阀控制，推杆控制机构具体包括电磁阀一9、电磁阀二10、电磁阀三11、电磁阀四12、电磁阀五16、电磁阀六17、电磁阀七18、电磁阀八19、压缩介质管20、用于监测压缩介质管20内压力的压力表21。

整个测温过程包括以下步骤：

步骤一，看火孔盖的提升：电磁铁吸盘2通电产生磁力将看火孔盖1紧密吸住；电磁阀二10和电磁阀四12开启，电磁阀一9和电磁阀三11关闭，压缩介质管20中的压缩介质经电磁阀二10送入到垂直推杆4的下部腔体中，垂直推杆4上部腔体中的介质经电磁阀四12送出，推动推杆向上运动，支撑连杆机构一3和支撑连杆机构二6竖直对角线增大，在支撑连杆机构的带动下，连接杆7向上运动，电磁铁吸盘2和看火孔盖1随之向上运动，此时连接杆7水平段末端的固定卡销13沿凹型连接器14上的槽孔同样向上运动，看火孔盖1开启完毕；

步骤二，看火孔盖的右移：电磁阀六17和电磁阀八19开启，电磁阀五16和电磁阀七18关闭，压缩介质经电磁阀六17送入横向推杆15的左侧腔体中，横向推杆15右侧腔体的介质经电磁阀八19送出，横向推杆15向右移动，带动凹型连接器14和固定卡销13向右移动，使连接杆7在水平横轴二8内向右滑动，电磁铁吸盘2和吸住的看火孔盖1随之向右移动；

步骤三，测温：非接触式测温仪进行自动测温，并将测温所得数据输出至数据处理中心；

步骤四，看火孔盖的左移：测温完毕，电磁阀六17和电磁阀八19关闭，电磁阀五16和电磁阀七18开启，压缩介质经电磁阀七18送入横向推杆15的右侧腔体中，横向推杆15左侧腔体的介质经电磁阀五16送出，横向推杆15向左移动，带动凹型连接器14和固定卡销13向左移动，使连接杆7在水平横轴二8内向左滑动，电磁铁吸盘2和吸住的看火孔盖1随之向左移动；

步骤五，看火孔盖的下降：电磁阀二10和电磁阀四12关闭，电磁阀一9和电磁阀三11开启，压缩介质经电磁阀三11送入到垂直推杆4的上部腔体中，垂直推杆4底部腔体的介质经电磁阀一9送出，推动推杆向下运动，支撑连杆机构一3和支撑连杆机构二6的竖直延长线减小，在支撑连杆机构的带动下，连接杆7向下运动，电磁铁吸盘2和看火孔盖1随之向下运动，此时横向连接杆7末端的固定卡销13沿凹型连接器14上的槽孔同样向下运动，看火孔盖1复位完毕，之后，电磁铁吸盘2断电。

重复上述步骤即可实现连续测温。

实施例3

本实例焦炉炉顶立火道自动测温装置的结构与实施例1基本相同，区别在于：移动控制机构中的传动机构仅包括支撑连杆机构一3、水平横轴一5和支撑连杆机构二6，不再采用水平横轴二8；此时测温装置支撑连杆机构一3和支撑连杆机构二6顶部不再固定在水平横轴二8的两端，而是连接杆7的水平段直接贯穿支撑连杆机构顶部的孔，即两组支撑连杆机构直接套设在连接杆7上，此时的结构仍然能满足使用需要，但结构更加简单。