用高炉功能模型对高炉冷却水热负荷智能化模拟检测系统

摘要

本发明涉及一种用高炉功能模型对高炉冷却水热负荷智能化模拟检测系统，应用于冶金高炉冷却水热负荷检测领域。本发明首先建造高炉为主体的目标模型平台，在平台上安装涉及冷却水热负荷检测的装置，形成热负荷功能型高炉模型；运用网络检测技术、传输技术将热负荷数据传输到远程服务器的数据库，将高炉热负荷功能模型转为热负荷数据模型；应用软件系统对数据进行分析，得出高炉热负荷智能化检测结果。本发明为高炉冶金工业在不间断生产的条件下进行检测智能化的改造研究提供了模拟手段。本发明在高炉炉顶处安装二氧化碳检测装置和温度检测装置，在炉体外壳上安装应力检测装置，可以增加本系统智能化模拟检测的范围。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用高炉功能模型对高炉冷却水热负荷智能化模拟检测 系统，应用于冶金高炉冷却水热负荷检测领域。若增加相应的物理量 检测装置，可扩大本系统的检测范围。

技术背景

冷却水热负荷是高炉生产中重要的检测项目，主要检测高炉冷却水的 温差和流量。目前国内外高炉生产中的温差和流量检测基本都采用人 工检测或者在线检测的模式。采用人工检测模式劳动强度大、发现问 题不及时事故隐患大；采用在线检测模式要穿管布线，所需耗材多， 施工量大、费时费力。随着网络技术的发展，网络检测、无线传输技 术的优势越来越凸显，它同时兼有人工和在线检测模式的优点且避免 缺点，可以相信，这是今后工业检测的发展方向。原有的工业检测手 段都要通过网络手段改造，达到检测智能化。但大工业尤其是已经完 成自动化检测的较为先进的工业（如我国的钢铁企业），要在不间断 生产的条件下进行现有检测技术智能化的改造，有一定的难度（改造 会带来的问题，会影响生产），会影响改造，长期下去，我国的工业 检测手段将落后于国外先进行列。所以，利用网络进行大型工业检测 智能化改造必须寻找一种有效的研究方法，本发明就在这样的背景下 提出冶金工业检测智能化改造的方法问题。

经资料查询，国内外对高炉整体物理检测系统进行的功能模型研究例 子很少，没有见到本发明所讲述的内容。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现冶金高炉冷却水热负荷智能化模 拟检测的高炉功能模型，借助网络检测技术、传输技术对高炉冷却水 热负荷进行智能化的模拟检测系统。

技术解决方案

本发明用高炉功能模型对高炉冷却水热负荷智能化模拟检测系统，技 术实现方案：

 ①建造功能型高炉模型。首先按实际比例搭建冶金高炉为主体的目 标模型平台，在目标模型平台上安装涉及高炉生产需要的冷却水热负 荷检测装置，能够模拟检测，形成具有热负荷检测能力的功能型高炉 模型装置；

②运用网络检测技术、数据传输技术将热负荷检测装置检测到的数据 传输到远程服务器的数据库，将高炉热负荷功能模型转为热负荷数据 模型；

③应用软件系统对高炉数据进行检测、分析，得出高炉热负荷智能化 检测结果。

所述目标模型平台包括：外壳、高炉内炉壁构成，外壳顶部设有炉顶 盖，外壳下部侧壁 上设有配电系统，高炉内炉壁底部设有加热器，配电系统与加热器电 路连接，高炉内炉壁外表面均匀分布有冷却壁，冷却壁整体用挂钩悬 挂于内炉壁的外侧表面；冷却壁为金属材料制成的矩形箱体式结构， 矩形箱体内设有蛇形管通道，蛇形管两个端口分别置于矩形箱体外部 ，蛇形管通道上设有两个三通，每个三通出口端分别置于矩形箱体外 部，蛇形管两个端口及三通出口端分别设有阀门；两相邻冷却壁通过 阀门组成相互串通的水路系统；冷却壁的进水管上安装有第一无线传 感流量计和第一无线传感温度计，冷却壁的出水管上安装有第二无线 传感流量计和第二无线传感温度计，通过单片机控制，第一无线传感 流量计、第一无线传感温度计及第二无线传感流量计、第二无线传感 温度计将检测到的模拟信号经过仪表放大器处理，将模拟信号转换成 数字信号，通过发射天线无线发射传输，无线网关即信号接收器将接 收到的数字发射信号传入PC机中，PC机对数据进行处理后将检测结果 显示到计算机显示屏，再依照高炉冶炼知识模拟计算热负荷，从而实 现高炉冷却水热负荷的智能化模拟检测。

所述冷却壁相互间的串连接采用的直串联、斜串联连接组合。

所述加热器由壳体、耐火材料及硅钼加热棒组成，加热器与配电系统 电路连接。

所述外壳顶部安装无线测温装置，用于模拟高炉炉顶温度的智能化测 量。

所述外壳上安装无线测应力装置，用于模拟高炉外壳应力的智能化测 量。

所述外壳顶部安装无线二氧化碳检测装置，用于模拟高炉焦炭燃烧率 的智能化测量。 

本发明具有以下特点：

本发明通过按实际高炉比例，在实验室建造高炉模型，安装流量和温 度检测装置，使高炉模型实现冷却水热负荷检测功能。再基于网络检 测与传输技术将高炉冷却水热负荷检测功能型模型向数据模型转变， 可以在不影响高炉生产的情况下，分析寻找冶金高炉冷却水热负荷智 能化检测的规律问题。这种既不同于单纯数学模型，也不同于工业展 示模型的研究方法，可以节约大量的资金，又能联系实际。本发明建 造功能模型结合运用数据模型，寻找工业智能化检测规律的方法，可 为其他大型工业设备检测智能化的研究提供方法参考，是个创新。

附图说明

图1为本发明高炉模型示意图；

图2为本发明冷却壁直串联示意图；

图3本发明冷却壁斜串联示意图；

图4为本发明冷却壁及近、出端口流量与温度检测装置位置结构图；

图5为本发明无线传感流量计示意图；

图6为本发明无线传感温度计示意图；

图7为本发明无线传感流量计和无线传感温度计工作原理图；

图8为本发明冷却壁内蛇形管连接示意图；

图9为本发明加热器结构图。

具体实施方式

实施例1

本发明①建造高炉模型：按实际高炉比例搭建冶金高炉为主体的目标 模型平台，在目标模型平台上安装涉及高炉生产需要的冷却水热负荷 检测装置，使其具有热负荷模拟检测的能力，形成具有高炉冷却水热 负荷检测能力的功能型模型装置；

②运用网络检测技术、传输技术将冷却水热负荷检测装置检测到的数 据传输到远程服务器的数据库，将高炉冷却水热负荷功能模型转为高 炉冷却水热负荷数据模型；

③应用软件系统对高炉数据进行分析，得出高炉冷却水热负荷智能化 模拟检测结果。

本发明高炉模型1包括炉壳2和高炉内炉壁3，炉壳2形成炉体，高炉内 炉壁3由金属材料依照实际高炉内腔形状按比例制成（见图1），为框 架镶嵌结构，可拆卸，外壳2顶部设有炉顶盖7，外壳2下部侧壁上设有 配电系统5，高炉内炉壁3底部设有加热器6（见图9），配电系统5与加 热器6电路连接，加热器由壳体16、耐火材料17及硅钼加热棒18组成， 高炉内炉壁3外表面均匀分布有冷却壁4，冷却壁4整体用挂钩12悬挂于 内炉壁3的外侧表面；冷却壁4为金属材料制成的矩形箱体式结构，矩 形箱体内设有蛇形管通道，蛇形管两个端口分别置于矩形箱体外部， 蛇形管通道上设有两个三通14，每个三通14出口端分别置于矩形箱体 外部，蛇形管两个端口及三通14出口端分别设有阀门15（见图8）；两 相邻冷却壁4通过阀门15组成相互串通的水路系统；

当冷却壁4间采用竖直串联时（见图2），将两相邻的两个冷却壁4竖直 设置的两个水管接头通过水管连接，形成相互串通的水路系统，冷却 壁4的进水管上安装有第一无线传感流量计8和第一无线传感温度计9， 冷却壁4的出水管上安装有第二无线传感流量计10和第二无线传感温度 计11（见图4），所有进、出水管上的无线传感器（流量计和温度计） 都通过内部的发射电路连接发射天线13，第一无线传感流量计8和第二 无线传感流量计10以及第一无线传感温度计9和第二无线传感温度计1 1都将信号通过单片机控制经过仪表放大器处理，再将模拟信号转换成 数字信号，通过发射天线13发射无线传输（见图5、图6），无线网关 即信号接收器将接收到的发射数据信号传入PC机中。

下面详细描述模型设计原理及工作过程：

加热器6通电，加盖炉顶盖7烘烤内炉壁3，在悬挂冷却壁4中通入冷却 水。加热器6的烘烤使冷却壁4受热，加热冷却水，由无线传感温度计 9和11分别检测冷却壁4进、出水的温度信号，通过无线传感流量计8和 10分别检测进、出水的流量信号，所有被检信号通过 各自传感器中的单片机控制、经仪表放大器处理，并将模拟信号转换 成数字信号，通过发射天线13发射传输。无线网关即信号接收器接收 发射信号并将数据传入PC机中（见图7），并依照高炉冶炼知识模拟计 算冷却水热负荷，得出结果，将检测结果显示到计算机显示屏，从而 实现对高炉冷却水热负荷的智能化模拟检测过程。

本发明如果有必要可以进行冷却水检漏的研究，能进行不同材质冷却 壁的热负荷研究，或进行不同冷却壁间的串联（见图2、图3）对热负 荷的影响等研究。

实施例2

本发明在高炉炉顶盖7上安装高温无线传感温度计，被检信号通过传感 器中的单片机控制、仪表放大器处理，并将模拟信号转换成数字信号 ，通过发射天线13发射传输。无线网关即信号接收器接收发射信号并 将数据传入PC机中，可以完成炉顶温度智能化模拟检测。

实施例3 

本发明在高炉炉顶盖7上安装无线二氧化碳检测传感器，被检信号通过 传感器中的单片机控制、仪表放大器处理，并将模拟信号转换成数字 信号，通过发射天线13发射传输。无线网关即信号接收器接收发射信 号并将数据传入PC机中，可以解决高炉焦炭燃烧率智能化模拟检测。