用于材料处理组件的热感测的制作方法

专利名称：用于材料处理组件的热感测的制作方法
技术领域：
所描述的实施例涉及材料处理组件，如金属处理组件或玻璃处理组件，且更具体地涉及用于材料处理组件的温度感测元件。
背景技术：
材料处理组件可用于处理各种材料，如玻璃、金属或陶瓷。例如，材料处理组件可包括升温反应器如炉具，或成型组件如连续铸造组件。升温反应器用于使用热来处理材料。升温反应器包括各种类型的冶金反应器，包括冶金炉具、高压釜、热气体容器(如闪速炉具、燃烧室或气体-固体反应器)、电弧炉具、感应炉具、鼓风炉具、熔渣炉具和铝电解槽。其它类型的升温反应器包括气化反应器、陶瓷通风扩散器(ceramic vent diffuser)和玻璃炉具。升温反应器可在标准温度(20°C )以上的数十摄氏度的温度下操作，或升温反应器可在标准温度以上的数千摄氏度的极高温度下操作。各种类型的升温反应器用于不同类型的材料处理。例如，火法冶金炉具用于处理器金属矿石、废金属进料或其它不纯金属原料(其可大体上称为"进料〃)，以便将进料中的金属与废物成分分离开。进料在炉具中熔化。当加热至足够的温度时，熔渣与熔融金属分离开，且通常浮在金属上方。通过设在炉具壁中的一个或多个出料孔来从炉具除去熔融金属和熔渣。由于火法冶金炉具和一些其它升温反应器如感应炉具内的高温，故耐火衬层和其它热保护性元件用于保护炉具壁和炉具的其它构件免遭受熔融金属和熔渣、高温工艺气体(例如，在炉具干舷(furnace freeboard)中)或炉具中的其它高温内容物。此外,可用液体冷却系统或气体冷却系统冷却炉具的一些构件。出料块(tapblock)通常由金属(如铜)制成。出料块安装在炉具的壁中，且具有出料通道，出料通道从炉具的内部延伸至炉具的外部，从而允许从炉具中收回熔融金属和熔渣。出料通道还衬有耐火材料，耐火材料通常与炉具的内壁的耐火衬层是连续的。当进料正在炉具中熔化时，用粘土塞住出料通道。当准备从炉具中除去熔融金属或熔渣时，通过切开(Iance)或其它方法来打开出料通道。在从炉具中除去熔融金属或熔渣之后，又用粘土密封出料通道。在一定时间内，出料块通道中和炉具壁的热面处的耐火材料由于热应力和机械应力而磨损。具体而言，出料块中和出料块附近的耐火材料由于重复的出料操作而受到较大的应力。如果耐火材料充分地磨损，则熔融金属或熔渣可与炉具的构件、出料块或冷却系统相接触，从而导致炉具的破坏。在严重的情况下，炉具可爆炸，导致附近的财物的破坏和对工厂人员带来危险。必要的是监测耐火材料的状态，以便确保其具有足够的厚度来保护炉具及其周围环境。
已经开发出了各种方法来监测耐火材料的状态，包括各种热感测装置。例如，热电偶、电阻温度装置和其它感测元件可安装在出料块中来监测出料通道的耐火衬层和出料块附近的炉具的内部。感测元件的放置的局限性以及安装足够数量的感测元件来准确地监测耐火材料的状态的难度限制了此种方法。总的来说，在监测其它冶金反应器中和升温反应器中的热状况的情况下，也出现了类似的问题。热监测可用于评定保护性元件如耐火材料的状况、用于评定冷却元件的状况、用于监测冷却系统的操作，或用于监测受到反应器中的升温的另一个构件或另一个元件。此外，在其它类型的材料处理组件中也可能出现类似的问题。例如，在监测材料成型组件如连续金属铸造组件中的热状况的情况下，可出现类似的问题。热监测可用于评定冷却元件如模具的状况、用于监测冷却系统的操作，或用于监测受到升温的成型组件的另
一个构件或另一个元件。因此，所需的是改善材料处理组件中的热感测。

发明内容
本公开内容提供了一种用于监测材料处理组件(如升温反应器或材料铸造组件)中的热状况的新的和改善的系统和方法。在一些实施例中，一种用于监测冷却元件、热保护性元件或受到材料处理组件中的升温的另一个区或另一个构件中的热状况的系统，该系统包括安装在传感器线缆上的热传感器。传感器线缆安装在组件中，使得传感器定位在组件内的测量位置处。控制器联接到传感器线缆上来与传感器通信，包括接收指出热传感器的测量位置处的温度的信号。在一些实施例中，可精确地获知传感器的测量位置，而在其它实施例中，传感器可大体上定位在组件的区内。在一些实施例中，两个或多个热传感器沿传感器线缆的长度定位。控制器联接到传感器线缆上，允许控制器与各个热传感器通信，以便测量各个热传感器的位置处的温度。在各种实施例中，热传感器、传感器线缆和控制器选择为使得它们协作来测量热传感器的相应位置处的温度。例如，在一些实施例中，传感器线缆可为光纤，热传感器可为形成在光纤中的布拉格光栅，且控制器可构造或编程为用以识别从布拉格光栅反射的辐射的波长中的变化，且因而测量布拉格光栅的测量位置处的升温反应器内的温度。在一些实施例中，传感器线缆也是热传感器。例如，传感器线缆为光纤。辐射源将辐射传送至光纤中。一些辐射由于光纤的杂质和其它特性而反射。控制器分析反射的辐射来确定沿光纤长度的一个或多个位置处的温度。光纤起到沿其长度的一系列连续热传感器的作用。在一些实施例中，传感器线缆为电线缆，且热传感器为联接到传感器线缆上的热电偶。控制器联接到传感器线缆上来与热电偶电性地通信。在一些实施例中，传感器线缆为电线缆，且热传感器为联接到传感器线缆上的电阻温度装置。控制器联接到传感器线缆上来与电阻温度装置电性地通信。在其它实施例中，传感器线缆可为光纤，而热传感器为电阻温度装置、热电偶或提供电信号的其它传感器。热传感器可通过变换器联接到光纤上，变换器将电信号转换成适于在光纤上传送的光信号。在各种实施例中，热传感器可定位在材料处理组件的不同部分中。例如，一些升温反应器包含一个或多个冷却元件，冷却元件用于冷却升温反应器其它构件或升温反应器的内容物。在一些实施例中，至少一些热传感器可定位在邻近升温反应器的另一个元件(如耐火衬层)的冷却元件的表面处，耐火衬层保护升温反应器的结构构件免遭受升温反应器的热内容物。放置成邻近其它元件的热传感器可用于监测元件的状况。升温反应器可具有各种类型的冷却元件。例如，反应器可具有由铜或带有高导热率的其它材料制成的冷却块。冷却元件可从反应器内吸收热。可通过辐射或对流到周围环境中来从冷却元件除去热。在一些实施例中，还可通过设在冷却元件中或设有冷却元件的液体冷却系统或气体冷却系统来从反应器除去热。反应器的一些构件可用于若干目的，包括反应器的冷却。例如，一些反应器具有金属外壳，金属外壳提供用于反应器的结构支承，且还用作了冷却元件。金属壳从反应器的内容物吸收热。这些热通过辐射和对流释放到周围环境中，因而冷却反应器。在一些实施例中，可用加压空气或其它冷却系统来冷却壳。在 一些实施例中，壳可包括嵌入的或表面安装的气体冷却系统或液体冷却系统。总的来说，从反应器的内容物或反应器的另一个构件吸收热且被动地(通过辐射或对流)或主动地(通过液体冷却系统或气体冷却系统)从反应器除去热的任何元件都是冷却元件。在带有冷却元件的其它实施例中，至少一些热传感器可定位在冷却元件内。热传感器还可安装成邻近冷却元件来监测冷却元件或材料处理组件的邻近构件。在具有包括气体冷却系统或液体冷却系统的冷却元件的实施例中，热传感器可定位成邻近冷却系统的构件。在一些实施例中，传感器线缆和热传感器可包在导管如金属管内。导管可用作用于传感器线缆的保护性护套。导管还可便于将传感器线缆和热传感器安装在升温反应器内。在一个方面，本公开内容提供了一种用于感测升温反应器中的热状况的系统，该系统包括安装在反应器内的冷却元件；安装到冷却元件上的传感器线缆；沿传感器线缆的长度定位的两个或多个热传感器；以及联接到传感器线缆上来接收来自于热传感器的信息的控制器。在一些实施例中，传感器线缆沿路径安装到冷却元件上，并且热传感器沿该路径定位在所选测量位置处。在一些实施例中，热传感器为电阻温度装置，并且传感器线缆将热传感器电性地联接到控制器上来允许控制器与传感器通信。在一些实施例中，热传感器为热电偶，并且传感器线缆将热传感器电性地联接到控制器上来允许控制器与传感器通信。在一些实施例中，传感器线缆为光纤，并且热传感器为形成在光纤中的布拉格光栅。在一些实施例中，传感器线缆为光纤，并且热传感器提供电信号，且各个热传感器均通过变换器联接到传感器线缆上。在一些实施例中，反应器为冶金反应器，且至少一些热传感器定位成用以监测邻近冷却元件的反应器的构件。在一些实施例中，冷却元件为出料块。在一些实施例中，反应器为具有出料块的冶金反应器，且至少一些热传感器定位成用以监测出料块。在一些实施例中，反应器为铝电解槽，且至少一些热传感器定位成用以监测铝电解槽的构件。在一些实施例中，反应器包括侧板，且至少一些热传感器定位成用以监测侧板的温度。在一些实施例中，反应器为玻璃反应器，且至少一些热传感器定位成用以监测邻近冷却元件的反应器的构件。在一些实施例中，反应器为感应炉具，且至少一些热传感器定位成用以监测邻近冷却元件的反应器的构件。在一些实施例中，反应器为包括废气烟道的燃烧室，且至少一些热传感器定位成用以监测废气烟道的温度。在另一个方面，本公开内容提供了一种用于感测升温反应器中的热状况的系统， 该系统包括热保护性元件；传感器线缆；沿传感器线缆的长度定位且定位成用于监测热保护性元件的两个或多个热传感器；以及联接到传感器线缆上来接收来自于热传感器的信息的控制器。在一些实施例中，反应器具有冷却元件，且至少一些热传感器定位成用于监测邻近冷却元件处的热状况。在一些实施例中，反应器具有冷却元件，且至少一些热传感器定位成用于监测冷却元件内的热状况。在一些实施例中，至少一些热传感器安装在热保护性元件内。在一些实施例中，至少一些热传感器安装成邻近热保护性元件。在一些实施例中，热保护性元件为耐火衬层。在一些实施例中，反应器为具有出料块的冶金反应器，且至少一些热传感器定位成用于监测邻近出料块的反应器的构件。在一些实施例中，反应器为具有出料块的冶金反应器，且至少一些热传感器定位成用以监测出料块。在一些实施例中，反应器为具有冷却元件的玻璃反应器，且至少一些热传感器定位成用于监测邻近冷却元件的反应器的构件。在一些实施例中，反应器为具有冷却元件的玻璃反应器，且至少一些热传感器定位成用于监测冷却元件。在一些实施例中，反应器为具有冷却元件的感应炉具，且至少一些热传感器定位成用于监测邻近冷却元件的反应器的构件。在另一个方面，本公开内容提供了一种用于感测升温反应器中的热状况的系统，该系统包括具有第一端和第二端的光纤；辐射源，其联接到光纤的第一端上来用于将辐射传送到光纤中；用于感测从光纤内反射的辐射的辐射传感器；控制器，其联接到辐射传感器上来感测从光纤内反射的辐射且构造成用以基于感测的辐射来测量反应器内的某一位置处的温度。在一些实施例中，系统包括出料块，且光纤安装到出料块上。在一些实施例中，系统包括安装到出料块上的导管，光纤定位在导管内，且光纤的第二端能够在导管内滑动。在一些实施例中，光纤包括一个或多个布拉格光栅，辐射传感器构造成用以检测从其中一个布拉格光栅反射的布拉格波长的辐射，且控制器构造成用以在布拉格光栅定位处的区中测量反应器中的温度。在一些实施例中，光纤包括沿光纤的长度间隔开的多个布拉格光栅，各个布拉格光栅均调节成用以响应于不同温度状况反射不同范围的波长，且控制器构造成用以通过控制辐射源来传送对应于特定布拉格光栅的辐射且响应于通过辐射传感器感测到的布拉格波长来测量特定布拉格光栅的位置处的温度。在一些实施例中，系统还包括联接到控制器上来向操作人员呈现测量的温度的输出装置。在一些实施例中，光纤包括应变消除单元。在另一个方面，根据本公开内容的冶金炉具包括具有侧板的壳；安装在侧板中的出料块，出料块具有冷面、热面和出料通道；衬在邻近热面的侧板的内侧上的壁耐火材料；安装到冶金炉具上的光纤；用于将辐射传送到光纤中的辐射源；用于感测从光纤内反射的辐射的辐射传感器；以及控制器，其联接到辐射传感器上用于基于通过辐射传感器感测到的辐射来估计冶金炉具的至少一个位置中的温度。在一些实施例中，光纤包括至少一个布拉格光栅，且光传感器适于感测通过其中一个布拉格光栅反射的布拉格波长的福射。在一些实施例中，布拉格光栅定位在选自由以下构成的组中的测量位置中热面与壁耐火材料之间；壁耐火材料内；以及邻近热面的出料块内。在一些实施例中，炉具包括衬在出料通道上的出料通道耐火材料，且布拉格光栅定位在选自由以下构成的组中的测量位置中出料通道耐火材料内；出料块的表面与出料通道耐火材料之间；以及邻近出料通道耐火材料的出料块内。在一些实施例中，炉具包括用于冷却出料块的冷却系统，该冷却系统包括嵌入到出料块内的一个或多个冷却管，且布拉格光栅定位在选自由以下构成的组的测量位置中邻近其中一个冷却管；其中一个冷却管内；带有大体上定位在布拉格光栅与出料通道之间的冷却管的出料块内；以及带有大体上定位在布拉格光栅与热面之间的冷却管的出料块内。在一些实施例中，光纤安装在导管内。在一些实施例中，炉具包括联接到控制器上来基于感测的波长呈现温度读数的输出装置。在另一个方面，本公开内容提供了一种感测冶金炉具中的热状况的方法，该方法包括将出料块设在冶金炉具的壁中；将光纤至少部分地安装在冶金炉具内；将辐射传送到光纤中；感测来自于光纤的反射信号；以及基于反射信号来测量沿光纤的长度的某一测量位置处的温度。在一些实施例中，安装光纤包括将导管安装在出料块上来容纳光纤；以及将光纤安装到导管内。在一些实施例中，安装光纤包括首先将光纤安装到出料块上，且然后将出料块安装在冶金炉具的壁 中。在一些实施例中，安装光纤包括将引出线安装在导管内；将导管安装到出料块上；以及通过以下步骤将光纤安装到导管内将光纤联接到引出线上；以及将光纤拉入导管中。一些实施例包括在将引出线与导管安装好之后，使导管弯曲成适于安装到出料块上的形状。在一些实施例中，光纤包括沿光纤的长度间隔开的多个布拉格光栅，将辐射传送到光纤中包括传送具有对应于特定布拉格光栅的波长范围的辐射，且感测反射信号包括识别反射的辐射的布拉格波长。在一些实施例中，该方法包括呈现测量的温度。在一些实施例中，该方法包括将测量的温度与特定布拉格光栅的测量位置一起呈现。本公开内容的另一个方面提供了一种感测升温反应器中的多个测量位置处的温度的方法，该方法包括将光纤安装在反应器中，其中光纤包括多个布拉格光栅；选择在其中一个测量位置处的特定布拉格光栅；将处于对应于所选布拉格光栅的波长范围下的辐射传送到光纤中；感测通过所选的布拉格光栅反射的辐射；基于感测的辐射的波长来确定温度；以及重复选择布拉格光栅、传送辐射、感测反射的辐射和确定针对各个测量位置的温度的步骤。在一些实施例中，安装光纤包括将至少一个布拉格光栅定位在反应器中的所选位置中。在一些实施例中，该方法包括选择光纤，使得布拉格光栅间隔开，使得在光纤安装在反应器中时，至少一个布拉格光栅定位在所选位置中。在一些实施例中，安装光纤包括将多个布拉格光栅定位在反应器中的所选位置中。在一些实施例中，反应器包括具有热面和壁耐火材料的出料块，且安装光纤包括将至少一个布拉格光栅定位在选自由以下构成的组中的测量位置中热面与壁耐火材料之间；壁耐火材料内；以及邻近热面的出料块内。在一些实施例中，反应器包括具有出料通道的出料块，该出料通道衬有出料通道耐火材料，且安装光纤包括将至少一个布拉格光栅定位在选自由以下构成的组中的测量位置中出料通道耐火材料内；出料块的表面与出料通道耐火材料之间；以及邻近出料通道耐火材料的出料块内。在一些实施例中，反应器包括出料块，出料块具有嵌入出料块内的冷却系统，冷却系统包括一个或多个冷却管，且安装光纤包括将至少一个布拉格光栅定位在选自由以下构成的组的测量位置中邻近其中一个冷却管；在其中一个冷却管内；在带有大体上定位在布拉格光栅与出料通道之间的冷却管的出料块内；以及在带有大体上定位在布拉格光栅与热面之间的冷却管的出料块内。本公开内容的另一个方面提供了一种用于感测材料处理组件中的热状况的系统，该系统包括受到升温的构件；安装到构件上的传感器线缆；沿传感器线缆的长度定位的两个或多个热传感器；以及联接到传感器线缆上来接收来自于热传感器的信息的控制器。在一些实施例中，材料处理组件为升温反应器，且构件为反应器的冷却元件。在一些实施例中，反应器包括顶板，且至少一些热传感器定位成用以监测顶板的温度。在一些实施例中，材料处理组件为升温反应器，且构件为反应器的热保护性元件。在一些实施例中，升温反应器为冶金炉具，且构件为出料块。在一些实施例中，材料处理组件为玻璃炉具，且构件为玻璃炉具的冷却元件/加热元件。
在一些实施例中，材料处理组件为感应炉具，且构件为感应炉具的冷却元件。 在一些实施例中，其中材料处理组件为金属铸造组件，且构件为模具。在一些实施例中，构件为冷却元件。在一些实施例中，构件受到破坏，或邻近受到破坏的元件。在一些实施例中，传感器线缆沿路径安装到构件上，且热传感器沿该路径定位在所选的测量位置处。在一些实施例中，热传感器为电阻温度装置，且传感器线缆将热传感器电性地联接到控制器上来允许控制器与传感器通信。在一些实施例中，热传感器为热电偶，且传感器线缆将热传感器电性地联接到控制器上来允许控制器与传感器通信。在一些实施例中，传感器线缆为光纤，且热传感器为形成在光纤中的布拉格光栅。本公开内容的另一个方面提供了一种用于感测材料处理组件中的热状况的系统，该系统包括具有第一端和第二端的光纤；辐射源，其联接到光纤的第一端上来用于将辐射传送到光纤中；用于感测从光纤内反射的辐射的辐射传感器；控制器，其联接到辐射传感器上来感测从光纤内反射的辐射，且构造成用以基于感测的辐射来测量材料处理组件内的某一位置处的温度。在下文的各种示例性实施例的描述中描述了本发明的附加方面。


现在将参照图来详细描述本发明的优选实施例，在附图中
图I为冶金炉具的局部断面 图2为示出图I中的冶金炉具的出料块和其它构件的截面 图3为示出图I中的出料块和其它构件的透视 图4示出了图I中的冶金炉具的热感测系统；
图5示出了用于将光纤安装在导管中的方法；
图6示出了图4中的热感测系统的光纤；
图7示出了图2和图3中的出料块的冷却系统；
图8为不出热传感器可定位在此处的图2和图3中的出料块中和出料块附近的各种不例性位置的局部断面透视 图9a为示出热传感器可在冶金反应器中安装此处的若干位置的截面图；图9b示出了在图9a中的位置处感测到的温度；
图10示出了安装在耐火衬层中的光纤；
图11为安装在气化器喷嘴中的热感测系统的局部断面透视 图12为安装在鼓风炉具壁板中的热感测系统的透视 图13为连续铸造组件的示意性简 图14为图13中的连续铸造组件的模具的透视简图，示出了安装到模具上的热感测系
统；
图15a为沿图14中的线15-15截取的截面，示意性地示出了连续铸造组件的正常操作期间的金属壳的成型；
图15b为沿图14中的线15-15截取的截面，示意性地示出了连续铸造组件的异常操作期间的金属壳的成型；
图15c为示出在图15a和图15b中的模具中测量的温度曲线的图表；
图16为另一冶金炉具的局部断面 图17A为另一冶金炉具的透视 图17B为图17A中的圆圈17B中所示出的区的放大视 图17C为沿图17B中的线17C-17C截取的截面；以及 图18为闪速炉具的局部断面图。图仅用于示出，且并未按比例绘制。
具体实施例方式所描述的实施例示出了用于材料处理组件(如升温反应器或材料成型组件)的热感测系统的示例性系统和方法。下文在各种材料处理组件的背景下示出了本发明的各种示例性实施例。所描述和所示出的实施例在监测受到材料处理组件中的升温的各种部分和构件中的热状况中具有特定的用途。例如，所描述和所示出的实施例可用于监测升温反应器的各种部分和构件中的热状况，升温反应器包括冶金反应器(如冶金炉具)、感应炉具、闪速炉具和铝电解槽；玻璃反应器，如玻璃炉具；气化反应器；以及陶瓷通风扩散器。作为备选，所述描和所示出的实施例可用于监测材料成型组件如金属铸造组件的各种部分和构件中的热状况。例如，各种部分和构件可包括冷却元件(如出料块或模具)、热保护性元件(如耐火衬层)，或其它元件(如组件的侧壁或烟道)。首先对图I进行参照，图I示出了炉具100。在所示出的实施例中，炉具100为冶金炉具。然而，在备选实施例中，炉具100可为感应炉具。冶金炉具100为冶金反应器,冶金反应器可用于熔化金属进料来将金属成分与废物成分分离开，且为一种类型的升温反应器。炉具100具有金属壳102，金属壳102包括侧板104和底板106。炉具100还具有顶板108，顶板108可安装在金属壳102上来将容纳炉具100内的熔化操作或熔炼操作。在一些实施例中，顶板108可包括悬置在金属壳102上方的多个耐火兀件。在其它实施例中，顶板108可为液体冷却的铜顶板或钢顶板，或可具有另一构造。在一些实施例中，可除去顶板108，以便允许将进料加入炉具100中。在其它实施例中，顶板108可保持在固定位置中，且构造成用以允许通过适合的开口加入进料。通常，侧板104和底板106由金属如钢制成。炉具100还具有多个电极110，电极110通过顶板108中的开口可延伸到炉具100中。通过电源112来电性地向电极110供电，以便在炉具110内产生热来将进料熔化成熔融金属相114和熔渣相116。在其它实施例中，可使用不同的系统来用于加热进料。例如，代替电弧极，一些实施例可具有电感应加热系统或烧燃料的焚烧器来用于熔化进料。侧板104具有安装在侧板104中的出料块120。出料块120具有出料孔或出料通道122。在该示例性实施例中，出料块120由铜形成。在其它实施例中，出料块可由包括其它金属的其它材料形成。侧板104、底板106和出料块120衬有耐火材料126。侧板104衬有壁耐火材料127。底板106衬有炉床耐火材料131。出料通道122衬有出料通道耐火材料128。壁耐火材料127、炉床耐火材料131和出料通道耐火材料128与彼此是连续的，提供了连续的保护
性屏障来用于金属侧板104、底板106和出料块120。炉具100具有出料块冷却系统166 (图7)，冷却系统166包括水泵168、热交换器169和嵌入出料块内的水管70。出料块120为冶金反应器中的冷却元件的实例。出料块120从炉具100和出料通道122中的熔融材料吸收热。冷却系统166从出料块120除去热。出料块120用于双重目的，即，既提供出料通道来从炉具100除去熔融材料，又还用以向出料块120内和邻近出料块120的耐火材料126提供冷却。其它类型的冷却元件可设在金属反应器中。例如，可仅为了或主要为了冷却反应器的部分如耐火衬层126、顶板108、壳102、炉床或其它构件的目的来提供冷却元件，这些部分中的一些自身可为冷却元件。炉具100还包括用于感测出料块120内的大量点处的温度的热感测系统172(图4)。热感测系统172包括控制器160、光学收发器162、导管150和光纤164。参照图2，更为详细地示出了出料块120和炉具100的邻近部分。侧板104的内侧上的壁耐火材料127由耐火砖130形成。壁耐火材料127的热面129面对炉具的内侧和炉具内的熔融材料。出料块120具有面对炉具100的内侧的热面132和出料侧或冷面134。出料通道耐火材料128由耐火砖130形成。出料通道122从冷面134延伸，穿过出料块120的热面132，且进入炉具100的内部。出料通道122示出为用粘土 136塞住，粘土 136防止熔融金属和熔渣通过出料通道122离开炉具100，直到期望程度。当足够的金属或渣已经在炉具100中熔化时，打开出料通道122。操作人员使用钻机来破坏粘土塞136，且使用氧气喷枪来熔化来自于出料通道122的凝固金属，允许从炉具100引出熔融金属或熔渣。当已经从炉具100引出足够的熔融金属114或熔渣116时，将粘土 136注入出料通道122中，从而停止了金属或渣的流动。以各种磨损的阶段示出出料通道122中和出料通道122附近的耐火材料126。例如，耐火材料126可变薄(在参考标号140处)或破裂(在参考标号142处)。壁耐火材料127趋于在其热面129处磨损。耐火材料126可由于热膨胀和热收缩而移位，在一些情况下会在耐火材料126中造成裂纹。当耐火材料126移位时，耐火材料126可在砖之间的间隙144处破坏或衰退。出料块120附近的耐火材料126常常比炉具100的其它区域中的耐火材料磨损得更快速。出料通道122的重复出料导致出料块120附近的耐火材料126上的重复热应力和重复机械应力。熔融金属和熔渣通过出料块120的流动导致热应力。将湿粘土注入出料通道122中来在出料过程结束时停止熔融材料从炉具100的流动。当湿粘土变硬时，湿粘土在邻近炉具的壁耐火材料127处放出气体，导致炉具内容物的强烈搅动，且增大了出料通道122附近的侧壁耐火材料127的磨损。紧接着在出料通道122上方的出料块120的部分称为斜面区域146。出料通道上方且邻近斜面区域146的壁耐火材料127由于从固化的粘土释放的气体 的搅动效果而通常是耐火材料126上磨损最大的部分。当耐火材料126磨损时，增加的来自于炉具100中的熔融材料的热到达出料块120的热面132。在出料期间，行进穿过出料通道122的增加的来自于熔融材料的热到达出料通道122的金属壁。可通过测量耐火材料126、出料块120和炉具100的其它部分中的各种点处的温度来评定剩余的耐火衬层126的厚度和其它状况。接下来对图3进行参照，图3示出了出料块120。出料块120具有在其顶表面152和热面132上的一系列凹槽148。导管150安装在凹槽148中。导管150从第一端154连续地延伸，穿过出料块120的顶侧152，围绕热面132上的出料通道122的开口，且返回穿过顶侧152，且结束于第二端156处。参照图2，当出料块120安装在炉具100中时，热面132邻近壁耐火材料127。导管150的区段158定位成邻近斜面区域146。在其它实施例中，出料块120可具有光滑的热面132或其热面132上的任何轮廓。导管150可定位为邻近热面132或安装到热面132上。接下来对图4进行参照，图4示出了热感测系统172。控制器160可为能够控制光学收发器162的操作和接收来自于光学收发器162的信息的计算装置的任何形式。例如，控制器160可为计算机、微处理器、微控制器、专用集成电路或编程为或适于对接、控制和接收来自于收发器162的数据的其它装置。光纤164定位在导管150内，且在该实施例中，光纤164从第一端154到第二端156延伸穿过导管的长度。较小长度的光纤164从第二端156延伸出。导管150的第一端154安装到收发器162上。收发器162包括能够产生一定频带内的辐射的可控制的辐射传送器或辐射源171，以及能够检测辐射的辐射传感器173。光纤164在导管150的第一端154处联接到收发器162上，使得辐射源171可沿光纤164传送辐射，且传感器173可感测从光纤164反射回的辐射。在第二端156处，光纤164沿导管150的长度自由滑动。光纤164响应于温度中的变化，且在其加热或冷却时，沿长度方向膨胀和收缩。通过保留光纤164的一端在导管150内自由滑动，减小了由于温度中的变化造成的光纤164上的机械应力。辐射源171响应于来自于控制器160的控制信号来产生处于不同波长的辐射。辐射可在可见光谱中或在能够在光纤164上传送的其它光谱中。接下来对图5进行参照，图5示出了将光纤164安装到导管150中的方法500。方法500始于步骤502，其中引出线520安装在导管中150。在本实施例中，导管150为奥氏体镍铬合金管路。适合的奥氏体镍铬合金材料的一个实例为Inconel ，Inconel 可从美国纽约州New Hartford的Special Metals公司获得。在其它实施例中，导管150可由另一种材料如镍铬合金、铜或另一种金属制成。总的来说，导管150应当为导热的，且对抗热应力、机械应力和腐蚀。引出线520可为钓鱼线、挠性钢线或挠性不锈钢线，或另一种材料。在一些实施例中，将润滑引出线520来允许其容易地插入导管150中且容易地在导管150内移动。例如，可用石墨来润滑引出线520。
在其它实施例中，导管150在其为直的或大体上直的时，在内部润滑。例如，润滑剂如石墨从一端或两端喷入或以其它方式放置到导管150中。导管150可保持直立，以便允许润滑剂沿导管150的长度行进。然后，推动引出线520穿过导管150的长度，以便引出线520从两端延伸。在一些实施例中，引出线520的长度是导管150的两倍还不止。尽管引出线520可由各种材料制成，但发明人已经发现挠性金属引出线520如不锈钢引出线能够容易地经受方法500的剩余步骤和炉具100的操作。然后，方法进行至步骤504，其中带有安装在导管内的引出线520的导管150弯曲成用于安装在出料块120上所需要的形状。在本示例性实施例中，导管150弯曲成图3和图4中所示出的形状，以便配合在出料块120上的凹槽148内。然后，方法500进行至步骤506，如图3中所示出的，其中定形的导管150安装在出料块120上。在该实施例中，导管150压配合到出料块120中的凹槽148中。导管150还 可通过焊接、粘合剂、机械紧固件(如铆钉、螺钉或固线器)，或任何其它器件在出料块120上保持就位。然后，方法500进行至步骤508，其中将光纤164安装在导管150中。光纤164的一端附接到邻近导管150的第一端154或第二端156的引出线520上。包括带连接、粘合或机械联接的任何方法都可附接引出线520和光纤164。例如，可用在引出线150和光纤164两者上拉成的套圈524来将光纤164和引出线520缠在一起。然后，从导管150的相对端拉动引出线520穿过导管150，直到拉动光纤164穿过导管150且拉出相对端。注意，在图5中未以与步骤508关联的方式示出出料块120。然后，方法500进行至步骤510，其中光纤164与引出线520分开，允许光纤164独立于引出线520在导管150内自由地滑动。可允许光纤164从导管150的一端延伸，或可切割光纤164，以便使光纤保留在导管150内。可从导管150除去引出线520，或引出线520可与光纤164 —起保留在导管150内。如果将引出线520保留在导管150内，则引出线可足够长，使得引出线从导管150的第一端154和第二端156两者一直延伸，从而允许来回拉动引出线来将另一根光纤安装在导管150中。出于此目的，引出线520可以是导管150的长度的两倍还不止。然后，方法500进行至步骤512，其中将光纤164联接到光学收发器162上。然后，方法500结束。方法500仅为将光纤164安装在导管150中的一个方法的实例。许多其它方法也是可能的。例如，取决于光纤经受推动穿过导管150的机械应力的能力，在有或没有润滑剂的情况下，可简单地推动光纤穿过导管150的长度。可推动引出线520穿过弯曲的导管150，且然后引出线520用于拉入光纤164。可用压缩空气吹动引出线520穿过。在一些情况下，可吹动重量轻的第一引出线穿过导管150，且然后重量轻的第一引出线用于拉动较重的引出线穿过，然后，较重的引出线用于拉入光纤164。任何此种技术和其它技术都可用于将光纤164安装在导管150中。光纤164可在出料块120安装在炉具100上之前或之后安装在出料块120中。例如，出料块120可在步骤506与步骤508之间安装在炉具100上。考虑光纤164的特性来确定导管150的形状。例如，光纤164将具有最小弯曲半径，超过该最小弯曲半径可能会危害其光学性质。光纤164还可具有最大轴向应变限制和其它机械限制。导管150的形状和尺寸和在步骤502中使用的润滑剂选择成使得在炉具100的安装或操作期间不会破坏光纤164。对图6进行参照。光纤164具有形成在于光纤164中的一系列布拉格光栅176(其也可称为光纤布拉格光栅或光纤中的布拉格光栅和其它名称)。各个布拉格光栅176均通过改变光纤164的纤维芯的折射率来形成。改变造成了选择性光反射镜，反射镜反射某一波长(称为布拉格波长λΒ)的辐射。通过布拉格光栅176的结构来确定各个布拉格光栅176的布拉格波长。本领域普通技术人员已获知用于形成此种布拉格光栅176的技术。光纤164对温度敏感。当光纤164的区的温度改变时，该区膨胀和收缩。该区中的布拉格光栅176的布拉格波长随着布拉格光栅176膨胀和收缩而改变。相比较于已知温度下的布拉格波长可通过对任何时间下的光纤164的布拉格波长进行比较确定光纤164的区中的温度变化。
还可通过光纤164上的机械应力来影响光纤164的区的布拉格波长。通过允许导管150的第二端156处的光纤164的自由端在导管内滑动，就减小了光纤164中的机械应力，且还减小了对布拉格波长的任何对应的影响。在该实施例中，光纤164具有间隔开大约IOcm的一系列布拉格光栅176。在其它实施例中，光纤164可具有间隔开较近或间隔开较远的布拉格光栅176。布拉格光栅176可在特定位置处形成于光纤164中，使得布拉格光栅176在炉具100的操作期间定位在出料块120内或邻近出料块120的特定点处。光纤164为传感器线缆，传感器线缆将收发器162联接到布拉格光栅176上，布拉格光栅176操作为热传感器。各个布拉格光栅176均调节成用以在炉具100的操作期间，在期待的温度状况下反射不同波长范围的辐射。在本实施例中，相关的温度范围可范围从室温至200°C以上。在其它实施例中，应用至较高的温度是可能的。选择光纤164且形成布 拉格光栅176来允许感测穿过所期望的范围的温度。为了确定各个布拉格光栅176的位置处的温度,控制器160操作光学收发器162来穿过对应于布拉格光栅176的波长范围将福射传送至光纤164中。通过布拉格光栅176反射回一些传送的辐射。反射的辐射的布拉格波长可用于确定布拉格光栅176的测量位置处的温度。在一些实施例中，这可通过使用查找表或公式来完成，查找表或公式指出各个反射的布拉格波长的对应温度。在其它实施例中，这可通过将反射的布拉格波长与对应的已知温度下的先前已知的相同布拉格光栅176的布拉格波长相比较来完成，或通过其它方法来完成。参照图6B，在一些实施例中，即使在光纤164的端部沿轴向自由地移动时，一个或多个光纤164也可能对应变敏感。因此，可选地使用包括应变消除组件165的备选光纤164b。各个应变消除组件165均包括壳体167，光纤164b的一部分收纳在壳体167中。在壳体167内的两个间隔开的测量位置175，177处将光纤164b固定到壳体167上。测量位置175与测量位置177之间的光纤164b的部分179具有大于测量位置175与测量位置177之间的距离的长度，以便部分179包括一些松弛部，且减小或防止了部分179中的应变。布拉格光栅176形成在该部分179中，从而总体上减小或防止了光纤164b上的应变影响布拉格光栅176的操作。在各种实施例中，带有应变消除组件的光纤可在导管中使用，或在没有导管的情况下使用。接下来将对图3进行参照。在参考标号176处示出了导管150内的各种布拉格光栅176的位置。基本上，各个布拉格光栅176均操作为独立的温度传感器。使用带有整体结合的布拉格光栅温度传感器的光纤164允许相对较大数量的传感器定位在出料块120内。在炉具100的操作期间，可通过控制器160来独立地确定各个布拉格光栅176处的温度。可基于一个或多个布拉格光栅176处的温度来限定各种不可接受的温度状况。如果任何不可接受的温度状况出现，则控制器160可编程为用以指出该状况或用以自动地触发炉具100的操作中的变化，如使得炉具100停机或一些其它动作。布拉格光栅176a_176c定位成邻近壁耐火材料127 (图2)的斜面区域146，在许多情况下，壁耐火材料127的斜面区域146表现出比耐火材料126 (图2)的其它区域更大的磨损。发明人已经发现，监测邻近壁耐火材料127(图2)的斜面区域146的出料块的热面132 (图2)上的温度提供了斜面区域耐火材料的过度磨损的所期望的早期指示。接下来对图7进行参照，图7示出了冷却系统166。水泵168泵送水穿过管170，管170是在铜出料块120内沿出料通道122的长度且邻近热面132的铸件。热交换器169在水循环时从水中除去热。来自于熔融金属和熔渣的热穿透过壁耐火材料127 (图2)和出料通道耐火材料128至铜出料块120，在该处，由于铜的高导热率，故热容易地通过出料块120扩散。水冷却系统166从出料块120除去热，冷却铜出料块120和邻近的耐火材料126两者。图7和其它图中所示出的冷却系统166和相比较于冷却元件(如出料块120)中的典型冷却系统相对简化。在一些实施例中，冷却系统166可包含用以冷却热面132或出料通道122的若干管。参照图8，热感测系统172 (图4)可用于监测出料块120内、出料块120的表面处和出料块120附近的大量位置或测量位置处的温度。可监测该处温度的一些测量位置包括
权利要求
1.一种用于感测升温反应器中的热状况的系统，所述系统包括 安装在所述反应器内的冷却元件； 安装到所述冷却元件上的传感器线缆； 沿所述传感器线缆的长度定位的两个或多个热传感器；以及 联接到所述传感器线缆上来接收来自于所述热传感器的信息的控制器。
2.根据权利要求I所述的系统，其特征在于，所述传感器线缆沿路径安装到所述冷却元件上，并且其中所述热传感器沿所述路径定位在所选测量位置处。
3.根据权利要求I或权利要求2所述的系统，其特征在于，所述热传感器为电阻温度装置，并且所述传感器线缆将所述热传感器电性地联接到所述控制器上来允许所述控制器与所述传感器通信。
4.根据权利要求I或权利要求2所述的系统，其特征在于，所述热传感器为热电偶，并且所述传感器线缆将所述热传感器电性地联接到所述控制器上来允许所述控制器与所述传感器通信。
5.根据权利要求I或权利要求2所述的系统，其特征在于，所述传感器线缆为光纤，并且所述热传感器为形成在所述光纤中的布拉格光栅。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于减小所述光纤的一个或多个对应部分上的应变的一个或多个应变消除组件，并且其中一个或多个所述布拉格光栅形成在所述光纤的对应部分中。
7.根据权利要求I或权利要求2所述的系统，其特征在于，所述传感器线缆为光纤，并且所述热传感器提供电信号，并且其中各个热传感器均通过变换器联接到所述传感器线缆上。
8.根据权利要求I至权利要求7中任一项所述的系统，其特征在于，所述反应器为冶金反应器，并且其中至少一些所述热传感器定位成用以监测邻近所述冷却元件的所述反应器的构件。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述冷却元件为出料块。
10.根据权利要求I至权利要求7中任一项所述的系统，其特征在于，所述反应器为具有出料块的冶金反应器，并且其中至少一些所述热传感器定位成用以监测所述出料块。
11.根据权利要求I至权利要求7中任一项所述的系统，其特征在于，所述反应器为铝电解槽，并且其中至少一些所述热传感器定位成用以监测所述铝电解槽的构件。
12.根据权利要求I至权利要求7中任一项所述的系统，其特征在于，所述反应器包括侧板，并且其中至少一些所述热传感器定位成用以监测所述侧板的温度。
13.根据权利要求I至权利要求7中任一项所述的系统，其特征在于，所述反应器为玻璃反应器，并且其中至少一些所述热传感器定位成用以监测邻近所述冷却元件的所述反应器的构件。
14.根据权利要求I至权利要求7中任一项所述的系统，其特征在于，所述反应器为感应炉具，并且至少一些所述热传感器定位成用以监测邻近所述冷却元件的所述感应炉具的构件。
15.根据权利要求I至权利要求7中任一项所述的系统，其特征在于，所述反应器为包括废气烟道的燃烧室，并且其中至少一些所述热传感器定位成用以监测所述燃烧室和所述废气烟道的温度。
16.一种用于感测升温反应器中的热状况的系统，所述系统包括 热保护性元件； 传感器线缆； 沿所述传感器线缆的长度定位且定位成用以监测所述热保护性元件的两个或多个热传感器；以及 联接到所述传感器线缆上来接收来自于所述热传感器的信息的控制器。
17.根据权利要求16所述的系统，其特征有于，所述反应器具有冷却元件，并且其中至少一些所述热传感器定位成用以监测邻近所述冷却元件处的热状况。
18.根据权利要求16所述的系统，其特征有于，所述反应器具有冷却元件，并且其中至少一些所述热传感器定位成用以监测邻近所述冷却元内的热状况。
19.根据权利要求16至权利要求18中任一项所述的系统，其特征在于，至少一些所述热传感器安装在所述热保护性元件内。
20.根据权利要求16至权利要求18中任一项所述的系统，其特征在于，至少一些所述热传感器安装成邻近所述热保护性元件。
21.根据权利要求16至权利要求20中任一项所述的系统，其特征在于，所述热保护性元件为耐火衬层。
22.根据权利要求16至权利要求21中任一项所述的系统，其特征在于，所述反应器为具有出料块的冶金反应器，并且其中至少一些所述热传感器定位成用以监测邻近所述出料块的所述反应器的构件。
23.根据权利要求16至权利要求21中任一项所述的系统，其特征在于，所述反应器为具有出料块的冶金反应器，并且其中至少一些所述热传感器定位成用以监测所述出料块。
24.根据权利要求16至权利要求21中任一项所述的系统，其特征在于，所述反应器为具有冷却元件的玻璃反应器，并且其中至少一些所述热传感器定位成用以监测邻近所述冷却元件的所述反应器的构件。
25.根据权利要求16至权利要求21中任一项所述的系统，其特征在于，所述反应器为具有冷却元件的感应炉具，并且至少一些所述热传感器定位成用以监测邻近所述冷却元件的所述反应器的构件。
26.根据权利要求16至权利要求21中任一项所述的系统，其特征在于，所述反应器为具有冷却元件的玻璃反应器，并且其中至少一些所述热传感器定位成用以监测所述冷却元件。
27.一种用于感测升温反应器中的热状况的系统，所述系统包括 具有第一端和第二端的光纤； 辐射源，其联接到所述光纤的第一端上来用于将辐射传送到所述光纤中； 用于感测从所述光纤内反射的辐射的辐射传感器； 控制器，其联接到所述辐射传感器上来感测从所述光纤内反射的辐射，且构造成用以基于所述感测的辐射来测量所述反应器内的某一位置处的温度。
28.根据权利要求27所述的系统，其特征在于，所述系统还包括出料块，其中所述光纤安装到所述出料块上。
29.根据权利要求27或权利要求28所述的系统，其特征在于，所述系统还包括安装到所述出料块上的导管，其中所述光纤定位在所述导管内，并且其中所述光纤的第二端能够在所述导管内滑动。
30.根据权利要求27至权利要求29中任一项所述的系统，其特征在于，所述光纤包括一个或多个布拉格光栅，其中所述辐射传感器构造成用以检测从其中一个所述布拉格光栅反射的布拉格波长的辐射，并且其中所述控制器构造成用以在所述布拉格光栅定位处的所述区中测量所述反应器中的温度。
31.根据权利要求27至权利要求30中任一项所述的系统，其特征在于，所述光纤包括沿所述光纤的长度间隔开的多个布拉格光栅，其中各个所述布拉格光栅均调节成用以响应于不同温度状况反射不同范围的波长，并且其中所述控制器构造成用以通过控制所述辐射源来传送对应于所述特定布拉格光栅的辐射且响应于通过所述辐射传感器感测到的布拉格波长来测量所述特定布拉格光栅的位置处的温度。
32.根据权利要求27至权利要求31中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括联接到所述控制器上的输出装置，以便向操作人员呈现所述测量温度。
33.根据权利要求30至权利要求32中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于减小所述光纤的一个或多个对应部分上的应变的一个或多个应变消除组件，并且其中一个或多个所述布拉格光栅形成在所述光纤的对应部分中。
34.一种冶金炉具，其包括 具有侧板的壳； 安装在所述侧板中的出料块，所述出料块具有冷面、热面和出料通道； 衬在邻近所述热面的所述侧板的内侧上的壁耐火材料； 安装到所述冶金炉具上的光纤； 用于将辐射传送到所述光纤中的辐射源； 用于感测从所述光纤内反射的辐射的辐射传感器；以及 控制器，其联接到所述辐射传感器上，且用于基于通过所述辐射传感器感测到的辐射来估计所述冶金炉具的至少一个位置中的温度。
35.根据权利要求34所述的冶金炉具,其特征在于,所述光纤包括至少一个布拉格光栅，并且其中所述光学传感器适于感测通过其中一个所述布拉格光栅反射的布拉格波长的辐射。
36.根据权利要求35所述的系统，其特征在于，所述冶金炉具还包括用于减小所述光纤的一个或多个对应部分上的应变的一个或多个应变消除组件，并且其中一个或多个所述布拉格光栅形成在所述光纤的对应部分中。
37.根据权利要求35所述的冶金炉具，其特征在于，所述布拉格光栅定位在选自由以下构成的组中的测量位置中 所述热面与所述壁耐火材料之间； 所述壁耐火材料内；以及 邻近所述热面的所述出料块内。
38.根据权利要求35所述的冶金炉具，其特征在于，所述冶金炉具还包括衬在所述出料通道上的出料通道耐火材料，并且其中所述布拉格光栅定位在选自由以下构成的组中的测量位置中 所述出料通道耐火材料内； 所述出料块的表面与所述出料通道耐火材料之间；以及 邻近所述出料通道耐火材料的所述出料块内。
39.根据权利要求35所述的冶金炉具，其特征在于，所述冶金炉具还包括用于冷却所述出料块的冷却系统，其中所述冷却系统包括嵌入所述出料块内的一个或多个冷却管，并且其中所述布拉格光栅定位在选自由以下构成的组中的测量位置中 邻近其中一个所述冷却管； 其中一个所述冷却管内； 带有大体上定位在所述布拉格光栅与所述出料通道之间的冷却管的所述出料块内；以及 带有大体上定位在所述布拉格光栅与所述热面之间的冷却管的所述出料块内。
40.根据权利要求34至权利要求39中任一项所述的冶金炉具，其特征在于，所述光纤安装在导管内。
41.根据权利要求34至权利要求40中任一项所述的冶金炉具，其特征在于，所述冶金炉具还包括输出装置，所述输出装置联接到所述控制器上，以便基于所述感测的波长呈现温度读数。
42.一种感测冶金炉具中的热状况的方法，所述方法包括 将出料块设在所述冶金炉具的壁中； 将光纤至少部分地安装在所述冶金炉具内； 将辐射传送到所述光纤中； 感测来自于所述光纤的反射信号；以及 基于所述反射信号测量沿所述光纤的长度的某一测量位置处的所述温度。
43.根据权利要求42所述的方法，其特征在于，安装所述光纤包括 将导管安装在所述出料块上来容纳所述光纤，以及 将所述光纤安装在所述导管内。
44.根据权利要求42或权利要求43所述的方法，其特征在于，安装所述光纤包括在将所述光纤安装到所述出料块上之后，则将所述出料块安装在所述冶金炉具的壁中。
45.根据权利要求42所述的方法，其特征在于，安装所述光纤包括 将引出线安装在导管内； 将所述导管安装到所述出料块上；以及 通过以下步骤来将所述光纤安装在所述导管内 将所述光纤联接到所述引出线上；以及 将所述光纤拉入所述导管中。
46.根据权利要求45所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在将引出线与所述导管安装好之后，使所述导管弯曲成适于安装到所述出料块上的形状。
47.根据权利要求42至权利要求46中任一项所述的方法，其特征在于，所述光纤包括沿所述光纤的长度间隔开的多个布拉格光栅，并且其中 将辐射传送到所述光纤中包括传送具有对应于特定布拉格光栅的波长范围的辐射；以及 感测反射信号包括识别布拉格波长的所述反射的辐射。
48.根据权利要求47所述的方法，其特征在于，所述方法还包括呈现所述测量的温度。
49.根据权利要求47所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述测量的温度与所述特定布拉格光栅的测量位置一起呈现。
50.一种感测升温反应器中的多个测量位置处的温度的方法，所述方法包括 将光纤安装在所述反应器中，其中所述光纤包括多个布拉格光栅； 将处于对应于一些或所有的所述布拉格光栅的波长范围下的辐射传送到所述光纤中； 选择其中一个所述测量位置处的特定布拉格光栅； 感测通过所选的布拉格光栅反射的辐射； 基于所述感测的辐射的波长来确定针对对应于所选的布拉格光栅的测量位置的温度；以及 重复选择布拉格光栅、感测对应于所选的布拉格光栅的反射的福射和确定针对对应于所选的布拉格光栅的测量位置的温度的所述步骤。
51.一种感测升温反应器中的多个测量位置处的温度的方法，所述方法包括 将光纤安装在所述反应器中，其中所述光纤包括多个布拉格光栅； 选择其中一个所述测量位置处的特定布拉格光栅； 将处于对应于所选的布拉格光栅的波长范围下的福射传送到所述光纤中； 感测通过所选的布拉格光栅反射的辐射； 基于所述感测的辐射的波长来确定温度；以及 重复选择布拉格光栅、传送辐射、感测反射的辐射和确定针对各个所述测量位置的温度的所述步骤。
52.根据权利要求50或权利要求51所述的方法，其特征在于，安装所述光纤包括将至少一个所述布拉格光栅定位在所述反应器中的所选位置中。
53.根据权利要求50、权利要求51或权利要求52所述的方法，其特征在于，所述方法还包括选择所述光纤，使得所述布拉格光栅间隔开，使得当所述光纤安装在所述反应器中时，至少一个所述布拉格光栅定位在所选位置中。
54.根据权利要求50或权利要求51所述的方法，其特征在于，安装所述光纤包括将多个所述布拉格光栅定位在所述反应器中的所选位置中。
55.根据权利要求50至权利要求54中任一项所述的方法，其特征在于，所述反应器包括具有热面和壁耐火材料的出料块，并且其中安装所述光纤包括将至少一个所述布拉格光栅定位在选自由以下构成的组中的测量位置中 所述热面与所述壁耐火材料之间； 所述壁耐火材料内；以及 邻近所述热面的所述出料块内。
56.根据权利要求50至权利要求53中任一项所述的方法，其特征在于，所述反应器包括具有衬有出料通道耐火材料的出料通道的出料块，并且其中安装所述光纤包括将至少一个所述布拉格光栅定位在选自由以下构成的组中的测量位置中所述出料通道耐火材料内； 所述出料块的表面与所述出料通道耐火材料之间；以及 邻近所述出料通道耐火材料的所述出料块内。
57.根据权利要求50至权利要求53中任一项所述的方法，其特征在于，所述反应器包括具有嵌入所述出料块内的冷却系统的出料块，其中所述冷却系统包括一个或多个冷却管，并且其中安装所述光纤包括将至少一个所述布拉格光栅定位在选自由以下构成的组中的测量位置中 邻近其中一个所述冷却管处； 其中一个所述冷却管内； 带有大体上定位在所述布拉格光栅与所述出料通道之间的冷却管的所述出料块内；以及 带有大体上定位在所述布拉格光栅与所述热面之间的冷却管的所述出料块内。
58.一种用于感测材料处理组件中的热状况的系统，所述系统包括 受到升温的构件； 安装到所述构件上的传感器线缆； 沿所述传感器线缆的长度定位的两个或多个热传感器；以及 联接到所述传感器线缆上来接收来自于所述热传感器的信息的控制器。
59.根据权利要求58所述的系统，其特征在于，所述材料处理组件为升温反应器，并且所述构件为所述反应器的冷却元件。
60.根据权利要求58至权利要求59中任一项所述的系统，其特征在于，所述反应器包括顶板，并且其中至少一些所述热传感器定位成用以监测所述顶板的温度。
61.根据权利要求59所述的系统，其特征在于，所述升温反应器为冶金炉具，并且所述构件为出料块。
62.根据权利要求58所述的系统，其特征在于，所述材料处理组件为升温反应器，并且所述构件为所述反应器的热保护性元件。
63.根据权利要求58所述的系统，其特征在于，所述材料处理组件为玻璃炉具，并且所述构件为所述玻璃炉具的冷却元件。
64.根据权利要求58所述的系统，其特征在于，所述材料处理组件为感应炉具，并且所述构件为所述感应炉具的冷却元件。
65.根据权利要求58所述的系统，其特征在于，所述材料处理组件为金属成型组件，并且所述构件为冷却元件。
66.根据权利要求65所述的系统，其特征在于，所述材料处理组件为连续铸造组件，并且所述构件为冷却的模具。
67.根据权利要求58所述的系统，其特征在于，所述构件为冷却元件。
68.根据权利要求58所述的系统，其特征在于，所述构件受到破坏和衰退中的至少一个。
69.根据权利要求58所述的系统，其特征在于，所述构件邻近受到破坏的元件。
70.根据权利要求58至权利要求69中任一项所述的系统，其特征在于，所述传感器线缆沿路径安装到所述构件上，并且其中所述热传感器沿所述路径定位在所选的测量位置处。
71.根据权利要求58至权利要求70中任一项所述的系统，其特征在于，所述热传感器为电阻温度装置，并且所述传感器线缆将所述热传感器电性地联接到所述控制器上来允许所述控制器与所述传感器通信。
72.根据权利要求58至权利要求70中任一项所述的系统，其特征在于，所述热传感器为热电偶，并且所述传感器线缆将所述热传感器电性地联接到所述控制器上来允许所述控制器与所述传感器通信。
73.73.根据权利要求58至权利要求70中任一项所述的系统，其特征在于，所述传感器线缆为光纤，并且所述热传感器为形成在所述光纤中的布拉格光栅。
74.根据权利要求58至权利要求70中任一项所述的系统，其特征在于，所述传感器线缆为光纤，并且所述热传感器提供电信号，并且其中各个热传感器均通过变换器联接到所述传感器线缆上。
75.一种用于感测材料处理组件中的热状况的系统，所述系统包括 具有第一端和第二端的光纤； 辐射源，其联接到所述光纤的第一端上来用于将辐射传送到所述光纤中； 用于感测从所述光纤内反射的辐射的辐射传感器； 控制器，其联接到所述辐射传感器上来感测从所述光纤内反射的辐射，且构造成用以基于所述感测的辐射来测量所述材料处理组件内的某一位置处的温度。
全文摘要
描述了用于监测此种材料处理组件中的热状况的热感测系统和方法的各种实施例。热感测系统包括传感器线缆，传感器线缆结合一个或多个热传感器或联接到一个或多个热传感器上。传感器线缆定位在组件中，且热传感器提供温度测量。在各种实施例中，传感器线缆和热传感器可为光学装置或电气装置。
文档编号G01K7/16GK102834686SQ201080063949
公开日2012年12月19日 申请日期2010年12月14日 优先权日2009年12月15日
发明者T.格里特森, P.沙林, R.麦罗斯蒂 申请人:哈茨有限公司