一种温度测量系统的制作方法与工艺

本发明涉及检测技术领域，特别是涉及一种温度测量系统。

背景技术：
回转窑是一种倾斜放置的连续旋转的圆筒形高温窑炉，用于对物料进行干燥、焙烧和煅烧等处理。在有回转窑参与的生产过程中，物料的煅烧往往是工艺流程中极其重要的一道工序，根据具体工艺环境及要求的不同，对回转窑的窑内温度及控制要求也有所不同，如果不能准确检测到窑内温度，就可能无法有效控制回转窑的燃料供应及风量供应，造成窑内温度沿回转窑轴向控制不均匀，出现结窑或红窑现象。在回转窑长期生产过程中，从球团表面脱落的粉末及低熔点物质在高温条件下很容易粘附在回转窑的炉衬表面上，形成一圈粘结物质(即结圈物)，这种现象就称为结窑。经过长时间积累，结圈物会越来越厚，导致回转窑内的重力负荷增加，致使回转窑运转不畅；此外，在结圈物的作用下还可能会将炉衬从窑壳上拉裂剥落下来，影响回转窑的正常生产运行，致使检修维护较为频繁。由上述内容可知掌握窑内温度对保证生产工艺条件以及设备安全运行的重要性，然而回转窑的旋转运行却给窑内温度测量带来了极大困难，目前主要是以窑壳表面温度来反映窑内温度。在需要时，巡检人员主动通过便携式测温仪检测窑壳的表面温度，这种由巡检人员主动测温的方式就使得温度检测的及时性较差，可能会出现因检测滞后导致依据检测温度判断回转窑运行状况滞后，进而出现红窑现象；另外，窑内热量经炉衬传递到窑壳之后，在窑壳处检测到的温度与窑内真实温度相差较大，并不能可靠的反映窑内真实温度。

技术实现要素：
本发明实施例提供一种温度测量系统，实现及时准确的反映回转窑窑内温度的目的。为此，本发明实施例提供如下技术方案：一种温度测量系统，所述系统包括至少一个温度传感器、变送器、固定支架和控制中心；待测回转窑具有至少一个温度检测孔，每个温度传感器分别插入一个所述温度检测孔内，所述温度检测孔自所述待测回转窑的窑壳向炉衬方向开孔，且保留预设厚度使所述炉衬不穿透；所述变送器通过所述固定支架安装在所述待测回转窑上，并通过补偿导线与所述至少一个温度传感器相连，接收所述至少一个温度传感器采集的温度信号，将所述温度信号转换成电信号后以无线方式传输至所述控制中心。优选的，所述温度传感器为热电偶、热电阻、红外温度计或者表面温度计。优选的，所述温度检测孔的直径为4mm～16mm。优选的，所述预设厚度为50mm～150mm。优选的，所述温度检测孔的延长线经过所述待测回转窑的中心轴线。优选的，所述温度检测孔的底部与所述温度传感器之间填充有导热膏。优选的，所述导热膏采用导热硅胶、碳粉末、金属锡中的任一种材料制成。优选的，所述系统还包括隔热箱，则所述变送器通过所述固定支架安装在所述待测回转窑上，具体包括：所述变送器位于所述隔热箱内，且所述隔热箱通过所述固定支架安装在所述待测回转窑上。优选的，所述系统还包括隔热层，所述隔热层设置在所述固定支架上，用于隔离所述隔热箱与待测回转窑。优选的，所述隔热层包括两层隔热板和一层隔热棉，所述隔热棉位于所述两层隔热板之间。本发明实施例温度测量系统应用于回转窑中，在回转窑的窑身上设置至少一个不穿透炉衬的温度检测孔，这样孔底温度就会接近窑内温度，再把能够采集温度信号的温度传感器插入孔内，并将采集的温度信号汇总至变送器，由其转换为电信号后无线传输给控制中心，如此方案就可实时采集孔底部温度，进而根据该温度数据自动判断回转窑运行状况，无需任何人员参与，提高了温度检测的及时性及判断运行状况的准确性；并且，本发明方案检测到的温度还比现有技术中测量的窑壳温度更接近于窑内真实温度。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明温度测量系统的示意图；图2是本发明中预设厚度的示意图；图3是本发明中温度传感器插入到温度检测孔后的剖面图；图4是本发明中温度传感器使用时的局部放大示意图。具体实施方式为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。下面先结合图1简单介绍下回转窑的构成，图中示出的是回转窑的周向横截面示意图，回转窑按图中箭头方向运转，自外向内可包括钢质的窑壳11、耐火材料形成的炉衬12、以及由窑壳和炉衬形成的用于盛放物料的窑内空腔13。为了保证煅烧工艺以及回转窑的正常运转，窑内温度应该可以被随时监测和控制，然而回转窑的旋转运行却给窑内温度的测量带来极大的困难，因此窑内温度测量一直以来都是一个难题。为了检测回转窑的运行状况，判断其是否出现结窑或炉衬剥落现象，目前一般是通过人工检测并分析窑壳温度的方式实现的，也就是说以窑壳温度来反映窑内温度，但是这种方式在检测及时性和准确性方面都较差。本发明的温度测量系统就是为了解决上述问题而提出的，下面详细介绍下本发明温度测量系统的实现方式。参见图1，示出了本发明实施例温度测量系统的示意图，所述系统包括至少一个温度传感器20、变送器30、固定支架40和控制中心50；待测回转窑具有至少一个温度检测孔，每个温度传感器分别插入一个所述温度检测孔内，所述温度检测孔自所述待测回转窑的窑壳向炉衬方向开孔，且保留预设厚度使所述炉衬不穿透；所述变送器通过所述固定支架安装在所述待测回转窑上，并通过补偿导线60与所述至少一个温度传感器相连，接收所述至少一个温度传感器采集的温度信号，将所述温度信号转换成电信号后以无线方式传输至所述控制中心。本发明的温度测量系统应用于回转窑中，在回转窑的窑身上设置多个不穿透炉衬的温度检测孔，并将温度传感器插入孔内，由温度传感器采集孔底部的温度(该温度接近于窑内温度)，并将采集到的温度信号通过补偿导线汇总到变送器，由变送器将温度信号转换为电流信号之后无线传输给控制中心。这样得到的温度要比现有技术中人工测量的窑壳温度更贴近于窑内真实温度。此外，本发明温度测量系统无需任何人员参与，温度传感器可实时采集温度信号并由变送器输出，提高了温度检测的及时性；同时控制中心还可直接利用采集的温度数据判断回转窑的运转状况。判断方法可体现为：在回转窑投入使用初期可通过本发明方案检测回转窑不同检测点处的温度，并将这些温度作为标准温度。然后在回转窑的后续使用过程中，还可不断检测每个检测点处的温度，并将这些温度与上述标准温度相比较，如果与标准温度相匹配，则认为回转窑运转正常；如果与标准温度不匹配，且是低于标准温度，则认为该检测点处出现结窑现象；如果与标准温度不匹配，且是高于标准温度，则认为该检测点处出现炉衬剥落现象，如此不需人工参与的判断方案显然还提高了判断的及时性和准确性。下面再结合附图解释说明下本发明温度测量系统涉及到的部件。1.控制中心控制中心用于接收变送器以无线方式发送的数据，因此控制中心首先要具有无线通信功能，方便安装在回转窑窑身上且会随回转窑旋转的变送器与其进行数据交互；其次，控制中心可作为一个独立的实体被设置在回转窑一侧，进行数据的接收与处理；或者还可如图1所示将控制中心拆为两个物理上分开的实体：一部分是用于与变送器无线通信的通信单元51，考虑到无线通信距离的限制，该部分优选设置在回转窑一侧，另一部分是用于处理数据的处理单元52，该部分可与通信单元设置在一起，也可设置在较远处的操作室。对于控制中心的设置位置以及设置形式，本发明不做限定，只要能接收变送器无线发送的数据并进行数据处理即可。2.固定支架与变送器变送器通过固定支架安装在回转窑的窑壳上，且会随回转窑一起旋转，固定支架除了要将变送器固定于窑壳之外，还应使变送器与窑壳之间具有一定的距离，例如变送器与窑壳间的距离为100mm～150mm，这样就可使变送器位于一个温度较为合适的区域，不至于因回转窑的高温影响变送器的性能。此外，因为多个温度传感器均是通过补偿导线与变送器相连并传输弱电信号的，因此为了方便布线，可将固定支架设置在多个温度传感器的中心位置，也就是将变送器设置在多个温度传感器的中心位置。3.温度检测孔为了通过温度尽量准确的反映出回转窑不同位置处的运转情况，可根据实际工艺生产时的温度检测需要，在窑身上设置多个温度检测孔：例如，需要检测窑头处是否出现结窑时，可在窑头处设置一圈与回转窑中心轴线同轴的温度检测孔；需要检测回转窑整体是否出现结窑现象时，可在窑头、窑中、窑尾分别设置三圈与中心轴线同轴的温度检测孔，参见图1，示出的即是位于同一圈上的4个温度检测孔。此外，除了可按上述方式规则的设置成圈分布的温度检测孔之外，还可沿回转窑轴向方向不规则的设置温度检测孔。本发明对在窑身的哪些位置开设温度检测孔可不做限定，只要能反应出需要检测处的温度即可。另外，对于温度检测孔还有以下两点需要说明：开孔方向，为自窑壳沿着炉衬向窑内方向开孔，孔底部在炉衬内且靠近窑内方向，孔顶部开设在窑壳处，温度传感器通过采集孔底部温度的方式来反映窑内情况；开孔深度，以不穿透炉衬为准，即孔底部距离窑内还要保留一段预设厚度，这样就可防止温度传感器直接进入窑内因高温或物料撞击受损，同时还可防止温度传感器在窑内出现结窑现象；综合上述内容，再考虑要使孔底部温度尽量接近于窑内温度，本发明的预设厚度优选为d＝50mm～150mm(具体可参见图2所做标示)。需要说明的是，因为回转窑要在旋转过程中对大量物料进行煅烧，因此在实际应用时还要考虑利用本发明方案在窑身上设置温度检测孔是否会影响回转窑的强度，也就是说在实现本发明目的的同时，为了保证回转窑强度，应为温度检测孔确定一个合适的直径。作为本发明的优选方案，温度检测孔的的直径可为4mm～16mm，如果直径过大，可能会影响回转窑强度，而且也没有必要，因为该范围内的开孔完全可以满足一般温度传感器检测所需；如果直径过小，则回转窑温度检测孔的施工难度较大，也不能满足温度传感器的需要。作为本发明的一种优选方案，温度检测孔的延长线应经过待测回转窑的中心轴线。这样，在温度检测孔深度相同的情况下，优选方案形成的温度检测孔在炉衬内保留的预设厚度最小，这样温度传感器在孔底部采集的温度就更接近于窑内真实温度。4.温度传感器温度传感器插入到温度检测孔内，用于采集孔底部的温度，通过孔底部温度来反映窑内温度，相比现有技术中直接检测窑壳温度的方式，本发明方案获得的温度更接近于窑内真实温度。具体地，本发明中的温度传感器可体现为热电偶、热电阻、红外温度计或者表面温度计。若温度传感器为热电偶，则采用普通K分度的热电偶即可，其适用的温度范围为-100℃～1000℃，即使回转窑出现炉衬剥落现象，热电偶也能在短时间内承受对应的温度而不受损。参见图3、4，其中图3示出了温度传感器插入到温度检测孔后的剖面图，图4示出了温度传感器使用时的局部放大示意图，温度检测孔70开设在回转窑窑身上，温度传感器20(图中以热电偶为例)插入孔内，直接测量温度的工作端(或称为测量端)尽量与孔底部紧密接触，由其采集孔底部温度，使采集的温度尽量接近于窑内真实温度；然后通过温度传感器接线端的引线21与补偿导线60相连，并最终由补偿导线将采集的温度传输到变送器。除了上述所做介绍之外，本发明的温度检测系统还存在以下优选方案，现一一进行解释说明。系统优选方案一因温度传感器与炉衬都是硬态物，且温度检测孔在制造浇铸过程中可能会有凹凸不平的地方，尤其是在直接与温度传感器工作端相接触的孔底部如果出现凹凸不平的情况时，就会使孔底部与工作端之间存在一定程度的缝隙，缝隙中的空气可能会影响温度传感器采集的温度值，严重时还可能会影响对回转窑运转状况的判断结果。为了消除缝隙中空气对测温的影响，本发明还优选在温度检测孔的底部与温度传感器之间填充导热膏80(具体可参见图3)。导热膏一方面可消除工作端与孔底部的缝隙，使二者充分接触；另一方面还能增强孔底部到工作端的导热效果，使温度传感器采集的温度更接近于窑内温度。在选择制成导热膏的材料时需注意以下几方面：能承受孔底部传导出的窑内高温而不被气化，且导热系数应尽可能高，增强孔底部到工作端的传热速率，另外，考虑到温度检测孔会随回转窑旋转，因此在其处于工作温度时应为非气态物(例如工作温度时仍为粉末状或熔融态)，避免温度检测孔朝下时导热膏流出或避免气化时在有限空间内发生剧烈热膨胀。综合考虑上述几方面，本发明优选采用导热硅胶、碳粉末、金属锡等材料中的任一种制成导热膏。系统优选方案二因为回转窑在煅烧时始终处于高温运转状态，安装在窑身上且随回转窑一起旋转的变送器的电子元器件可能会在高温下受损，甚至影响其转换温度信号或者传输电信号的效果，因此除了要使变送器与窑壳之间保持一定距离之外，还可设置一个隔热箱90(具体可参见图1)。在这一优选方案中，固定支架并不直接将变送器固定在窑壳上，而是将隔热箱固定在窑壳上，然后使变送器置于隔热箱内，也就是说，固定支架通过固定隔热箱的方式间接固定变送器，这样经隔热箱进行温度阻隔之后，变送器就能在一个相对比较合适的温度下工作。系统优选方案三同样是出于保护变送器的目的，本发明还提供了另一种优选方案，就是在固定支架上设置一个隔热层91，用于隔离变送器和窑壳，这样回转窑散发的高温经隔热层的阻隔作用到达变送器处也会有显著降低，可使变送器在相对比较合适的温度下工作。作为本发明隔热层的一种具体实现方式，隔热层可包括两层隔热板和一层隔热棉，所述隔热棉位于所述两层隔热板之间。当然，在实际使用时还可将隔热箱90和隔热层91结合起来(具体可参见图1)，也就是说，将变送器安装在隔热箱内，并通过安装在固定支架上的隔热层进一步隔离隔热箱与回转窑窑壳，最大程度的降低回转窑散发的热量对变送器的影响。上文介绍了本发明温度测量系统的具体实现，下面再结合另一种现有的测温方式，对本发明系统的好处进行解释说明。考虑到人工检测窑壳温度的方式存在的问题，现有技术中还存在另外一种被称为接触式的热电偶测温方法，该方法要将热电偶插入到窑内，直接测量窑内温度并输出，这种方法虽能获得窑内的真实温度，但却存在以下问题：1.热电偶直接插入窑内就会与窑内的高温物料翻滚接触，需要设置一个保护热电偶的保护套管，将热电偶置于保护套管内，然后再将二者一起插入窑内，这种方式对热电偶和保护套管的材质和抗热性要求都较高，只能采用价格很昂贵的特殊热电偶实现，提高了测温成本。2.热电偶和保护套管直接与高温物料翻滚接触还使得二者很容易被磨损毁坏，这不仅影响二者的使用寿命，还可能会影响热电偶测温的准确性，严重时热电偶甚至会失去测温功能。为了保证测温结果的准确性，只能及时更换新的热电偶和保护套管，这就增加了测温成本。3.因热电偶和保护套管会直接与窑内物料接触，则从球团表面脱落的粉末及低熔点物质在高温条件下很容易在热电偶上结窑，这也会影响热电偶测温的准确性。4.因热电偶要与保护套管一起插入窑内，就使得窑身上开设的孔很大，而为了避免因开孔影响回转窑强度，只能减少开孔数量，现有回转窑在同一区域一般最多只开设两个孔，这样的话虽然热电偶能获得窑内的真实温度，但却无法采集反映出回转窑整体的温度，进而操作人员也就无法准确掌握回转窑整体的运行状况。例如，在回转窑的窑头和窑中开设两个孔，则只能通过热电偶检测的温度判断这两处的运行状况，对于窑尾来说，不能直接测温，同时考虑到窑尾与窑头、窑中在温度和燃烧特点上相差很大，又不能利用这两处的温度类推窑尾温度，因此无法从整体上获得回转窑的运行状况。另外，若在回转窑的窑头处对应开设两个孔，则热电偶只能检测出这两处的温度，进而判断这两处是否出现结窑，而窑头其它地方(如与两个对应的孔的连线相垂直的地方)的温度也很难获得，这种情况下操作人员同样无法掌握回转窑整体的运行状况。与上述接触式的热电偶测温方法相比，本发明的温度测量系统就不存在上述问题，因为本发明中的温度传感器(以热电偶为例)不用直接承受窑内高温且不会直接与窑内物料直接，因此可选用普通热电偶即可，成本比上述特殊热电偶降低了几十倍，且从使用寿命角度考虑，本发明方案也相对降低了测温成本；另外，本发明中的热电偶不需要保护套管的保护，故开孔直径要小很多，且开孔不会穿透炉衬，就使得本发明方案在保证回转窑强度的同时，可开设较多的孔，这些孔分布在窑头、窑中、窑尾，不仅可以从整体上反映出回转窑的运行状况，还可利用多个测试点取平均值的方式来保证某处测温结果的准确性。本发明方案可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序单元。一般地，程序单元包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本发明方案，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序单元可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及设备；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。