[發明專利]煉鐵熱風爐拱頂紅外輻射測溫方法

有效

• 申請號: 201110369363.9
• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN102519604A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發明（設計）人: 王林;李志磊;喬治;陳友文
• 申請（專利權）人: 酒泉鋼鐵(集團)有限責任公司
• 主分類號: G01J5/10
• 分類號: G01J5/10;G01J5/02
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 李艷華

技術領域

本發明涉及儀表測量技術領域，尤其涉及煉鐵熱風爐拱頂紅外輻射測溫方法。

背景技術

煉鐵熱風爐拱頂溫度測量，傳統上采用鉑銠-鉑(S)或鉑銠-鉑銠(B)貴金屬測溫熱電偶，測量范圍為0～1600℃。由于熱風爐生產過程中，爐內壓力、溫度變化頻繁，熱沖擊大，熱電偶的正常使用壽命僅3個月左右，造成企業維修備件和費用消耗較高，維修人員的勞動強度較大，安全風險高。近年來，國內一些冶金企業逐步采用非接觸式紅外輻射測溫技術進行熱風爐拱頂溫度測量，但在實際應用中測量準確度較低，測量誤差大多在±4％F左右，個別測溫系統在干擾因素處理不好時甚至超過±10％以上；連續運行穩定性也難以保證，人工維護量達到1次/周。分析其主要原因有如下三個方面：

1、發射率影響。輻射測溫，溫度隨目標體的輻射能量的大小按一定的規律而變化，同時受實際物體發射率的影響。當目標物體為灰體時，其發射率恒定，與波長和溫度無關；當目標物體為非灰體時，其發射率隨波長、溫度變化。熱風爐拱頂測溫目標體為爐內的蓄熱室格子磚耐火材料。無論采用何種輻射測溫儀表，若缺乏對測溫對象特性的研究分析，不了解格子磚耐火材料這種目標體的輻射屬性，以及發射率的確切數據和變化對輻射測溫準確性的影響，就會使發射率變化影響因素在測量過程中被忽略而產生測量誤差。大量的實際應用經驗和實驗結果證明：不同熱風爐、不同廠家生產的耐火材料，其輻射特性不盡相同。輻射測溫體的發射率由物質的性質、表面狀態、溫度、波長和測試方向決定。紅外輻射測溫屬于部分輻射測溫方法，其發射率按波長范圍分既不屬于“全發射率”的范疇，也不屬于“光譜發射率”的范疇，我們可定義為“紅外發射率”。從現有的資料很難精確知道其具體數值，所以也不容易準確地測出物體的真實溫度。即使一些資料提供了個別的數據，通常也不是已確定的目標體和工作波段及測溫范圍的“紅外發射率”，可信程度較低。國內目前測溫目標體的發射率數據基本上為現場單值比對測試的方法：一般采用紅外輻射測溫儀測量值與現場熱電偶測量值在某一時刻直接比對標定取得發射率數據結果，并對紅外輻射測溫儀發射率參數進行調整“固定”。這種方法，所測發射率值不精確，而且不能得到在實際溫度變化范圍內發射率變化的一組完整數據，無法量化評定發射率影響程度和采取對策。若將測溫儀發射率參數“固定”在某一值時，勢必產生超過±2％FS以上的測量誤差。

2、干擾影響。熱風爐拱頂紅外輻射測溫，測溫儀到目標體之間的光程按爐型和爐體大小不同約為3000～6000mm，可分為三部分：爐外窺視管部分、爐墻測溫孔部分和爐拱頂煙氣火焰區。無論是燃燒(常壓)或送風(帶壓)狀態，光路中均有水汽、CO₂、粉塵、煙霧等中間干擾介質對目標體的輻射能量產生吸收、散射、反射等衰減影響，影響程度與干擾介質的含量大小和紅外輻射測溫儀的光譜響應特性有關。另外，還經常出現爐墻測溫孔的彎曲變形、堵塞狹小等結構性遮擋干擾影響因素。因此，熱風爐拱頂紅外輻射測溫對象具有典型的復雜干擾特性。實踐證明，光路干擾影響是造成測量準確度較低和人工維護量大的最主要原因。國內目前在抗干擾技術方法上，均采用紅驗型的在窺視管中加氣體吹掃，一些熱風爐拱頂紅外輻射測溫系統近兩年來試用了雙色紅外測溫儀，但作用有限，效果也不穩定，達不到工藝生產需要的測溫精度。其問題是沒有對產生干擾影響的各因素進行量化分析評定，并依據其作用機理采取有針對性的優化集成方案來系統解決所致。光路中的干擾因素對測量準確性影響是動態變化的，不確定性也較大。

3、環境溫度影響。國內現有熱風爐拱頂紅外輻射測溫系統大多采用整體紅外線輻射測溫儀，使用中因環境溫度變化使測溫儀產生溫漂而造成的測量誤差均沒有引起足夠重視和采取措施。如：美國雷泰公司生產的Marathon?MR1SBSF紅外測溫儀，其系統精度為±0.75％FS，這是指儀表在標準工作(溫度、濕度等)條件下的精度，但當紅外測溫儀工作時的環境溫度超過標準工作溫度時，紅外輻射測溫儀內部的硅探測器及電子部件受環境溫度影響，其測量精度按溫度系數(±0.03％FS/環境溫度變化℃)變化而下降。熱風爐拱頂環境溫度，就實際狀況而言，因季節變化、晝夜變化、氣象條件和拱頂的爐襯保溫狀況的變化，是一個溫度變化較大、環境狀況較差的場所。如果紅外測溫儀沒有采取有效的保溫技術方法和措施，將會帶來不小的環境溫度附加誤差。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種測溫準確度高、抗干擾能力強和維護量小的煉鐵熱風爐拱頂紅外輻射測溫方法。

為解決上述問題，本發明所述的煉鐵熱風爐拱頂紅外輻射測溫方法，包括以下步驟：