一种用于检测及自动调节碳化炉气氛光亮的装置的制作方法

1.本发明属于碳纤维生产工艺控制领域，特别是一种用于检测及自动调节碳化炉气氛光亮的装置。


背景技术：

2.在碳纤维生产过程中，碳化工序需经过氧化炉、低温炉及高温炉等设备。而在碳化阶段发生的主要反应是热分解、热缩聚反应等，此时产生大量的废气和焦油等需瞬时排出，否则会对碳纤维产生严重污染，因此在碳纤维生产碳化工序工艺管控中需重点监控炉内气氛情况以便及时了解炉内排废是否及时、通畅。传统监控炉内气氛的方法是人眼从炉口(炉头、炉尾)观测炉内亮度，人为定性判断此时炉内气氛。由于人眼观测存在不及时性及个体差异性，不能及时、准确地观测炉内气氛，易导致炉内气氛控制和废气排放偏离工艺要求，炉内亮度过暗，排废不畅，炉内亮度过亮，排废开度过大，存在进氧风险直接影响成品碳纤维产品质量的稳定性。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种用于检测及自动调节碳化炉气氛光亮的装置，以规范低、高温炉内气氛亮度判断标准，在此判断基础上进行相应的电信号传导从而对排废系统进行自动调整，来实现碳纤维生产过程中低、高温炉炉内气氛状态调整，保证成品碳纤维性能和质量及碳纤维生产过程的稳定性。
4.实现本发明目的的技术解决方案为：
5.一种用于检测及自动调节碳化炉气氛光亮的装置，包括光敏电阻、稳压直流电源、数字电压表、数字电流表、分压电阻、发光二极管、开关、阀门调节装置；
6.所述光敏电阻、稳压直流电源、数字电流表、分压电阻、发光二极管、开关，构成串联回路，所述数字电压表并联在高温光敏电阻上；
7.所述光敏电阻设置在炉口处，发光二极管用于显示炉膛气氛亮度，数字电流表用于检测对应炉膛气氛亮度的电流值，并将检测的电流值发送给阀门调节装置，所述阀门调节装置将检测的电流值转变为标准信号值，并根据存储的不同状态下的炉膛气氛亮度的信号值来控制阀门开度，使炉膛内气氛状态到达标准状态。
8.本发明与现有技术相比，其显著优点是：
9.本发明通过将抽象亮度概念转变为直观数字读取后通过电信号传导，达到自动调节的目标，通过此发明规范低、高温炉内气氛亮度判断标准，在此判断基础上进行相应的电信号传导从而对排废系统进行自动调整，来实现碳纤维生产过程中低、高温炉炉内气氛状态调整，保证成品碳纤维性能和质量及碳纤维生产过程的稳定性。
附图说明
10.图1为用于检测及自动调节碳化炉气氛光亮的装置中的检测部分的电路图。
11.图2为用于检测及自动调节碳化炉气氛光亮的装置中的检测部分的安装图。
12.图3为用于检测及自动调节碳化炉气氛光亮的装置中的调节部分的原理图。
具体实施方式
13.下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
14.结合图1，本实施例的一种用于检测及自动调节碳化炉气氛光亮的装置，包括耐高温光敏电阻vsr、稳压直流电源e、数字电压表v、数字电流表a、分压电阻r、发光二极管k、开关s、阀门调节装置。为了测量低、高温炉内的气氛光亮强度，需要设计一种通过感知光亮，然后显示出相应的数值从而确定炉内的气氛情况的检测系统。
15.所述高温光敏电阻vsr、稳压直流电源e、数字电流表a、分压电阻r、发光二极管k、开关s，构成串联回路，所述数字电压表v并联在高温光敏电阻vsr上。所述阀门调节装置包括电流变送器、控制器；
16.结合图2，所述耐高温光敏电阻vsr放置在炉口处，具体的实施中，将装置固定在炉口侧面气封位置处，使检测电压表和电流表的位置保持在距离地面1.5m高度，以便于观察电表读数；将耐高温光敏电阻连接到耐高温屏蔽导线l，从炉口处伸入炉膛内30cm至40cm处，用硬金属条将光敏电阻vsr和屏蔽导线固定好，注意避开丝束；
17.初次测量前，首先检查电路系统运行是否正常；打开稳压直流电源e，将电源e电压调到3.0v及以下，然后打开开关s，检查电路是否连接正确，仪表及光敏电阻vsr是否正常显示或发光，开关s是否正常，确认全部正常后关闭开关s，准备开始测量；
18.调节稳压直流电源e，让电压稳定在3.0v，此时记录稳压直流电源e的电流表a读数，打开开关s，待接通电流10s左右，电压表v和电流表a示数稳定之后，观察发光二极管kvsr亮度，发光二极管k亮度作为辅助验证，此时显示对应的电流数值，并与标准范围内炉膛气氛亮度的电流做对比，进而定量判断此刻炉内的气氛情况。
19.由于低温炉内气氛亮度不同，光敏电阻的阻值随气氛亮度而改变，进而改变电路中的电流大小，发光二极管kvsr产生不同程度的亮度，随着发光二极管kvsr的亮度改变，电流表a显示出的相应数值发生变化。其电流对应的气氛如表1所示。
20.所述电流表a与电流变送器相连，电流变送器与控制器(mcu)相连，通过电流变送器将电流表a所检测的0-0.5a电流转变为4-20ma标准信号，发送给控制器，控制器存储有不同状态下的炉膛气氛亮度的信号值，包括5档范围，根据不同炉膛内气氛，分别为4≤i
ma
＜7.2，7.2≤i
ma
＜8.8，8.8≤i
ma
＜10.4，10.4≤i
ma
＜13.6，13.6≤i
ma
＜20，根据实际所转变的标准信号值落入对应的范围档，控制阀门的开度，分别对应的开度调节为现有开度基础上调大30％，现有开度基础上调大20％，现有开度基础上调大10％，无需调节，现有开度基础上调小10％。
21.控制器对排废阀发送指令，从而控制阀门开度，实现阀门控制，检测系统再次对系统气氛状态进行再检测再调整，直至所测电流处于标准状态，炉膛内气氛状态到达标准状态，从而实现炉内气氛自动调节。
22.表1
23.序号电流a光敏电阻阻值ω二极管k发光程度炉膛气氛亮度10.00≤i＜0.1030～无限大不亮很暗
20.10≤i＜0.1520～30暗暗30.15≤i＜0.2015～20较暗微亮40.20≤i＜0.309～15亮亮(标准状态)50.30≤i＜0.506～9很亮很亮
24.表2
[0025][0026]


技术特征：
1.一种用于检测及自动调节碳化炉气氛光亮的装置，其特征在于，包括光敏电阻、稳压直流电源、数字电压表、数字电流表、分压电阻、发光二极管、开关、阀门调节装置；所述光敏电阻、稳压直流电源、数字电流表、分压电阻、发光二极管、开关，构成串联回路，所述数字电压表并联在高温光敏电阻上；所述光敏电阻设置在炉口处，发光二极管用于显示炉膛气氛亮度，数字电流表用于检测对应炉膛气氛亮度的电流值，并将检测的电流值发送给阀门调节装置，所述阀门调节装置将检测的电流值转变为标准信号值，并根据存储的不同状态下的炉膛气氛亮度的信号值来控制阀门开度，使炉膛内气氛状态到达标准状态。2.根据权利要求1所述的用于检测及自动调节碳化炉气氛光亮的装置，其特征在于，所述阀门调节装置包括电流变送器、控制器；所述数字电流表通过电流变送器与控制器相连，通过电流变送器将所检测的电流值转变为标准信号值，发送给控制器，控制器存储有不同状态下的炉膛气氛亮度的信号值，并将电流变送器转变的标准信号值与控制器存储的不同状态下的炉膛气氛亮度的信号值进行比较，根据标准信号值落入的范围，控制阀门的开度大小。3.根据权利要求2所述的用于检测及自动调节碳化炉气氛光亮的装置，其特征在于，所述电流变送器将数字电流表检测的电流转变为4-20ma标准信号，控制器存储不同状态下的炉膛气氛亮度的信号值，包括5档范围：4≤i
ma
＜7.2，7.2≤i
ma
＜8.8，8.8≤i
ma
＜10.4，10.4≤i
ma
＜13.6，13.6≤i
ma
＜20，对应的阀门的开度调节分别为现有开度基础上调节30％，现有开度基础上调大30％，现有开度基础上调大20％，现有开度基础上调大10％，无需调节，现有开度基础上调小10％。4.根据权利要求1所述的用于检测及自动调节碳化炉气氛光亮的装置，其特征在于，光敏电阻从炉口处伸入炉膛内30cm至40cm处。5.根据权利要求1所述的用于检测及自动调节碳化炉气氛光亮的装置，其特征在于，光敏电阻连接到屏蔽导线，通并过金属条固定。6.根据权利要求1所述的用于检测及自动调节碳化炉气氛光亮的装置，其特征在于，其检测方法为：首先检查电路系统运行是否正常：打开稳压直流电源，调节直流电源电压，然后打开开关，检查电路是否连接正确，电流表、电压表是否正常显示，光敏电阻是否正常发光，开关是否正常，确认全部正常后关闭开关，准备开始测量；调节稳压直流电源，记录稳压直流电源的电流表读数，打开开关，待电压表和电流表示数稳定之后，观察发光二极管亮度，发光二极管亮度作为辅助验证，此时显示对应的电流数值，并与标准范围内炉膛气氛亮度的电流做对比，进而定量判断此刻炉内的气氛情况；通过电流变送器将电流表所检测的电流转变为标准信号，发送给控制器，根据不同炉膛内气氛，控制阀门的开度。

技术总结
本发明公开了一种用于检测及自动调节碳化炉气氛光亮的装置，包括光敏电阻、稳压直流电源、数字电压表、数字电流表、分压电阻、发光二极管、开关、阀门调节装置；所述光敏电阻、稳压直流电源、数字电流表、分压电阻、发光二极管、开关，构成串联回路，所述数字电压表并联在高温光敏电阻上；所述光敏电阻设置在炉口处，发光二极管用于显示炉膛气氛亮度，数字电流表用于检测对应炉膛气氛亮度的电流值，并将检测的电流值发送给阀门调节装置，所述阀门调节装置将检测的电流值转变为标准信号值，并根据存储的不同状态下的炉膛气氛亮度的信号值来控制阀门开度，使炉膛内气氛状态到达标准状态。本发明能够保证碳纤维生产过程的稳定性。本发明能够保证碳纤维生产过程的稳定性。本发明能够保证碳纤维生产过程的稳定性。


技术研发人员：张家好 孙加贵 赵茜 甘广德 苟梦颖
受保护的技术使用者：中复神鹰碳纤维西宁有限公司
技术研发日：2022.10.27
技术公布日：2023/1/6