专利名称：转窑物料温度检测装置及其检测方法
技术领域：
本发明涉及一种温度检测装置及其配套的检测方法，特别是指石油、化工或天然气工业大型煅烧设备转窑内物料温度检测装置及其检测方法。
背景技术：
目前，公知的大型煅烧设备转窑窑体系统中，转窑内物料温度检测装置有单支热电偶测温装置和三支热电偶测温装置。由于窑体中物料的填充率达不到100％，单支热电偶测温装置在窑体转动一周的过程中，热电偶测温端只有一小部分的时间是插在物料中，其余的时间皆不在物料中，测量的温度是不连续的一段段的温度值，很难去显示、控制和调节；对于三支热电偶测温装置，三个热电偶的安装位置为纵剖面上互成120度角的点，两个导电的铜环分别是封闭的整体，测量值为三个热电偶测量的平均值，但是总有一支热电偶检测不到物料的温度，使得测量值与实际值相差很大，影响了对窑内物料温度的准确掌握和控制，其结果影响了煅烧反应过程。

发明内容
本发明针对现有转窑物料温度检测装置不能准确检测转窑内物料温度的不足，提供一种可测得转窑内工艺物料瞬时准确温度信号的转窑物料温度检测装置及其检测方法。
本发明包括安装于转窑窑体上的热电偶、一对安装于窑体上的导电铜环、与两导电铜环接触滑动的两个导电滑动电刷和装于铜环上的绝缘段，其特征在于a、至少两个热电偶等分排布安装在窑体检测点纵剖面圆周上，每个热电偶上两根补偿导线分别焊接于两铜环上；b、与热电偶等数量的绝缘段等分排布于导电铜环上，各绝缘段相对位于相邻两热电偶之间。
另外，两铜环上的绝缘段分别与该铜环上的导电部分光滑过渡，其采用能完全将模拟电信号或数字电信号隔断、能使滑动电刷光滑接触通过的绝缘材料。
铜环由固定件固定于窑体上，固定件由中间的隔热组合件、一端与窑体连接的槽纲和另一端与铜环连接的钢件组成。
滑动电刷包电刷和其上带有弹簧的支架，两电刷分别与置于支架上的补偿电缆连接，电刷采用能传送模拟电信号或数字电信号的导电材料或复合材料制成。
转窑物料温度检测方法是(1)采集数据采集转窑内工艺物料稳定的填充率A和转窑窑体内某点纵剖面的窑内半径R；(2)计算出窑体上所需安装的热电偶数量na、由纵剖面的内圆面积S＝πR2推算出物料填充面积S1＝AS；b、由物料填充面积与纵剖面物料覆盖到的圆弧所对的圆心角θ间的函数关系，计算出圆心角θ，即当填充率A≤50％时，S1＝θπR2/360°-R2Sinθ/2当填充率A＞50％时，S1＝θπR2/360°+R2Sinθ/2c、由圆心角θ和半径R，推算出转窑窑体最下面的两个热电偶所对的圆心角的平分角θ1，即θ1＝arccos〔Rcos(θ/2)/R-250〕，其中250为热电偶插入被测介质深度的选定常值；d、计算出所需安装的热电偶数量n，即n＝360°/2θ1；(3)将计算出的n个热电偶安装于窑体上。
n个热电偶安装于窑体上所需测量处的纵剖面圆周的n等分位置上，每个铜环上等分排布安装n个绝缘段，使一对铜环上的n个绝缘段排列位置相对一致，并使每个热电偶的位置相对处在每个铜环上两个绝缘段之间。
本发明的效果(1)本发明使用多支热电偶通过单支测量和并联测量的方式测量窑体内填充率达不到100％时的工艺介质温度，从而可测得窑体内任一点物料的瞬时准确温度，因此可用于温度显示报警、控制和调节。
(2)本发明构思新颖，设计合理，操作方便，结构简单，成本低廉。


图1为本发明结构示意图。
图2为滑动电刷位于两绝缘段之间时结构示意图。
图3为最下面两个热电偶位于一条水平直线上时结构示意图。
图4为转窑物料温度检测状态示意图。
具体实施例方式
实施例1在某工程项目中，采集到窑体内某点物料填充率A为20％，转窑窑体内某点纵剖面的窑内半径R为2000mm，由纵剖面的内圆面积S＝πR2推算出物料填充面积S1＝AS，再由物料填充面积与纵剖面物料覆盖到的圆弧所对的圆心角θ间的函数关系，计算出θ＝120°，再由圆心角θ和半径R，推算出转窑窑体最下面的两个热电偶所对的圆心角的平分角θ1，最后，计算出所需安装的热电偶数量n，即n＝360°/2θ1＝360°/2arccos〔Rcos(θ/2)/R-250〕＝360°/110.3°≈3.2638，取n为4。
通常，当填充率小于或等于50％，0°＜θ≤180°时，计算出n值，当n值为正整数时，n值为360°/2θ1；当n计算值非正整数时，n值大于计算值的正整数。从而也可以推知铜环上绝缘段的数量与n值相同。
当填充率大于50％且小于100％，180°＜θ＜360°时，可以分析出检测元件从工艺物料所在的任何一点插入，都可以检测到物料的温度。从公式n＝360°/2θ1中可以推知，n＝2。绝缘段的数量也为2。
当填充率等于100％时，此时转窑窑体上安装一个温度检测元件就可以了，因此也就不需要使用绝缘段了。这时与单支热电偶测温装置相同，但测量结果为连续的物料温度值。此情况不属于本发明所包容之列。
将通过计算得出的四个热电偶2安装于窑体1上，使其等分排布安装在窑体检测点纵剖面周圆上，每个热电偶上两根补偿导线6分别焊接于两铜环上，热电偶位于一对铜环3之间。与热电偶等数量的四个绝缘段5等分排布于导电铜环3上，各绝缘段相对位于相邻两热电偶之间。两铜环3上的绝缘段5分别与该铜环上的导电部分光滑过渡，绝缘段采用能完全将模拟电信号或数字电信号隔断、能使滑动电刷光滑接触通过的材料制成。铜环上由固定件7固定于窑体1上，固定件由中间的隔热组合件、一端与窑体连接的槽钢和另一端与铜环连接的20号钢件组成。滑动电刷4包括电刷8和其上带有弹簧的支架9，两电刷分别与置于支架上的补偿电缆10连接。电刷采用能传送模拟电信号或数字电信号的导电材料或复合材料制成。参见图2，当转窑转动时，滑动电刷4位于两绝缘段5之间，这时测量的是单个热电偶的检测信号；参见图3，当转窑转动使最下面的两个热电偶2刚好位于一条水平直线上时，而滑动电刷4这时正好与绝缘段5接触，滑动电刷与绝缘段之间满足滑动电刷4与铜环3接触的相对运动长度大于铜环上绝缘段的长度，因此这时两热电偶2测量值相同并且并联，从而送出去的温度信号值与任一热电偶2测量值相同，等于所测量的窑体内工艺物料11实际瞬时温度。
权利要求
1.一种转窑物料温度检测装置，包括安装于转窑窑体上的热电偶、一对安装于窑体上的导电铜环、与两导电铜环接触滑动的两个导电滑动电刷和装于铜环上的绝缘段，其特征在于a、至少两个热电偶等分排布安装在窑体检测点纵剖面圆周上，每个热电偶上两根补偿导线分别焊接于两铜环上；b、与热电偶等数量的绝缘段等分排布于导电铜环上，各绝缘段相对位于相邻两热电偶之间。
2.根据权利要求1所述的转窑物料温度检测装置，其特征在于两铜环上的绝缘段分别与该铜环上的导电部分光滑过渡，其采用能完全将模拟电信号或数字电信号隔断、能使滑动电刷光滑接触通过的绝缘材料。
3.根据权利要求1所述的转窑物料温度检测装置，其特征在于铜环由固定件固定于窑体上，固定件由中间的隔热组合件、一端与窑体连接的槽纲和另一端与铜环连接的钢件组成。
4.根据权利要求1所述的转窑物料温度检测装置，其特征在于滑动电刷包括电刷和其上带有弹簧的支架，两电刷分别与置于支架上的补偿电缆连接，电刷采用能传送模拟电信号或数字电信号的导电材料或复合材料制成。
5.转窑物料温度检测方法，其步骤为(1)采集数据采集转窑内工艺物料稳定的填充率A和转窑窑体内某点纵剖面的窑内半径R；(2)计算出窑体上所需安装的热电偶数量na、由纵剖面的内圆面积S＝πR2推算出物料填充面积S1＝AS；b、由物料填充面积与纵剖面物料覆盖到的圆弧所对的圆心角θ间的函数关系，计算出圆心角θ，即当填充率A≤50％时，S1＝θπR2/360°-R2Sinθ/2当填充率A＞50％时，S1＝θπR2/360°+R2Sinθ/2c、由圆心角θ和半径R，推算出转窑窑体最下面的两个热电偶所对的圆心角的平分角θ1，即θ1＝arccos〔Rcos(θ/2)/R-250〕，其中250为热电偶插入d、计算出所需安装的热电偶数量n，即n＝360°/2θ1；(3)将计算出的n个热电偶安装于窑体上。
6.根据权利要求5所述的转窑物料温度检测方法，其特征在于n个热电偶安装于窑体上所需测量处的纵剖面圆周的n等分位置上，每个铜环上等分排布安装n个绝缘段，使一对铜环上的n个绝缘段排列位置相对一致，并使每个热电偶的位置相对处在每个铜环上两个绝缘段之间。
全文摘要
本发明涉及一种转窑物料温度检测装置及其检测方法，该检测装置包括热电偶、一对导电铜环、两个导电滑动电刷和装于铜环上的绝缘段，特征是至少两个热电偶等分排布安装在窑体检测点纵剖面圆周上，每个热电偶上两根补偿导线分别焊接于两铜环上；与热电偶等数量的绝缘段等分排布于导电铜环上，各绝缘段相对位于相邻两热电偶之间。检测方法是采集数据；算出热电偶数量；最后将其装于窑体上。本发明不仅可测得窑体内任一点物料的瞬时准确温度，用于温度显示报警、控制和调节，而且构思新颖，设计合理，操作方便，结构简单，成本低廉。
文档编号G01K13/00GK1546963SQ20031010647
公开日2004年11月17日 申请日期2003年11月28日 优先权日2003年11月28日
发明者刘敬文 申请人:东华工程科技股份有限公司