专利名称：一种测定炉管表面温度的测温枪的制作方法
技术领域：
本发明属于固定炉渐进加热的炉领域，涉及加热炉炉管管壁温度测量设备，特别一种测定炉管表面温度的测温枪。
背景技术：
加热炉是将物料或工件加热的设备。按热源划分有燃料加热炉、电阻加热炉、感应加热炉、微波加热炉等。应用遍及石油、化工、冶金、机械、热处理、表面处理、建材、电子、材料、轻工、日化、制药等诸多行业领域。以烃类为原料，采用蒸汽转化法生产合成原料气和氢气，在合成氨、炼油、石油化工、天然气化工、冶金等工业具有十分重要的地位。转化炉是烃类蒸汽转化工艺过程的关键设备，而转化炉的转化炉管又是转化炉的关键设备。这些炉管最高管壁温度均在800°C以上，运行条件十分苛刻，操作不当，非常容易造成损坏。炉管过热和热应力是转化炉炉管损坏的主要因素，由钱家麟主编，中国石化出版社，2007年8月出版的《管式加热炉》第二版第432页介绍转化炉炉管在970°C时的使用寿命只是900°C时的十分之一。因此，为防止炉管超温过热，保证装置的长寿命安全运行，对炉管表面温度实时监测是非常重要的。陈彦泽、仇性启、杨向平，在石油化工设备技术，2000, 29 (5)发表的题目为“温度分布不均勻对炉管弯曲变形影响”的文章介绍某炼油厂顶烧制氢转化炉，运行中炉管发生弯曲，靠近炉墙的炉管弯曲严重，最大达6°左右，炉管的弯曲变形有可能造成炉管破裂，从而导致重大事故发生。通过对制氢炉辐射室的温度场分布、炉管温度分布以及炉管热应力等的计算、分析后得出结论炉管表面周向温度分布不均勻是炉管弯曲变形的主要原因。目前为止，由于缺乏可靠、快速的炉管壁温现场实测方法和工具，在转化炉的实际生产过程中，还无法准确测量炉管表面周向多点温度，即使是测量炉管表面某一点的局部温度，准确测量也很困难。目前，炉管管壁温度测量主要采用红外方法红外测温枪和红外热像仪。但是，红外方法的测量误差很大，常常比实际温度高出很多。李继宏、仲跻生，在石油化工高等学校学报，1995,8(2)发表的“用红外物理方法在线监测高温炉管表面温度场” 文章介绍在高温烟气与火焰的环境中利用红外方法测定物体表面的温度分布，是一项难度很大的课题，实际上，某根炉管表面的红外热辐射受周围炉管的根数与分布、离火焰和炉壁的位置等因素的影响，而在红外计算模型中并未考虑到以上因素的作用，这是导致误差的主要原因。另一方面，热像图上炉管的高温区都在中心轴线附近，并非炉管两侧温度低， 因为物体的热辐射都是垂直于表面向外辐射的，对炉管来讲，面对炉管的中心轴线附近的热辐射最强，偏离中心线越多，仪器接受的热辐射越少，这也是造成测量误差的原因。另外， 炉管发射率的设定也将造成一定的误差。赵伟丽，在大氮肥，2005，28 (1)发表的“红外热成像技术在一段转化炉中的应用，， 文章介绍塔西南泽普大化肥厂一段转化炉的炉管和炉子外壁进行红外定期监测。根据红外监测提供的温度数据，来测定炉管壁温的发展趋势；针对检测发现的问题，及时调整工艺指标。网址http://www. prnec. net/bencandy-58-5611-1. htm发表的网络文献“红外诊断技术在石化行业的应用”介绍某化肥厂的一段转化炉共有180根炉管，温度分布不均，部分炉管过热。利用红外测温仪进行了炉管温度测试，从各层平台的观火孔进行观测，结果热像显示炉管最高温度达1023°C，排除干扰因素后推算，炉管最高温度为998°C。由此可见， 红外测温结果是不准确的，需要校正后才可信，但校正值是多少，光靠推算是站不住的。目前，国内外通常采用接触式测温仪与测量被测物体温度相对比，以确定红外方法测量误差校正值。但目前还没有转化炉炉管专用测温仪，其他行业类似的接触式测温大多为直杆式单点测温，只能测量被测物体正面表面，不能测量背面表面，更不能多点测量正面、背面、侧面。如中国专利ZL03210083.3公开了一种可连续自动更换热电偶头的测温枪， 用于解决现有技术测温枪热电偶头人工更换的问题。中国专利ZL932^664. X公开了高温快速测温枪，解决现有技术中径向测温难的问题，中国专利ZL91201692. 2公开了金属陶瓷热电偶组合式快速测温枪，解决现有技术中测温端和冷端隔热问题，但现有技术中没有公开任何处测定炉管周向任一点温度的方法和设备，如何正确测定炉管表面的多点温度是本领域亟待解决的问题。

发明内容
本发明的目的是提供一种新的测定炉管表面温度的测温枪，以解决炉管表面周向多点温度测量不难的问题，同时也为红外方法测量提供对比温度。本发明一种测定炉管表面温度的测温枪，可以测量炉管表面各个方位的表面温度，如测量炉管正面、背面、侧面的炉管表面温度，快速完成炉管表面周向多点温度测定， 解决炉管表面周向多点温度测定难的问题。一种测定炉管表面温度的测温枪，主要由前部测温区、枪杆和尾部温度显示仪组成，其特征在于前部测温区至少含有1个测温探头。所述的一种测定炉管表面温度的测温枪，其特征在于前部测温区含有1个测温探头时，测温探头连接杆和枪杆呈弧形结构，优选测温探头连接杆和枪杆呈半圆形结构。所述的一种测定炉管表面温度的测温枪，其特征在于前部测温区含有2个测温探头时，测温探头连接杆和枪杆呈弧形结构或者C型结构，优选测温探头连接杆和枪杆呈半圆形结构或者C型结构。所述的一种测定炉管表面温度的测温枪，其特征在于前部测温区含有3个测温探头时，三个测温探头连接杆布置呈下沉C型结构或者上翘C型结构。本发明一种测定炉管表面温度的测温枪，可以测量炉管表面正面、背面、侧面温度，即炉管周向表面与测定口呈0°、90°、180°、270°点温度测量，本发明一种测定炉管表面温度的测温枪可以测量炉管表面与测定口呈任何角度的温度。本发明进一步特征在于前部测温区1的测温探头可以任意组合，形成测点位置不同的多点、3点、2点、1点测温枪。当前部测温区含有1个测温探头时主要是用于测定炉管周向表面与测定口、呈 180°位置的炉管表面温度。本发明进一步特征在于测温探头与炉管接触面为与炉管表面形状向对应的弧形。该接触面为弧形可以和炉管表面充分接触。本发明进一步特征在于枪杆采用碳纤维或玻璃纤维等材料制成，枪杆为可伸缩的枪杆。本发明和现有技术相比，可以实现炉管表面周向多点测温，尤其是可以测量现有技术无法测量的炉管背面、侧面温度。本发明测定炉管表面温度的测温枪适用于合成氨、炼油、石油化工、天然气化工装置中转化炉炉管及管式加热炉炉管的壁温测量。与现有技术相比本发明的一种测定炉管表面温度的测温枪，可以直接测定炉管周向任何角度的温度，测温探头直接与炉管表面接触，测量值与炉管实际温度差值小，温度测定准确。附图及


图1为本发明第一种测定炉管表面温度3点测温枪结构示意图；图2为本发明第二种测定炉管表面温度3点测温枪结构示意图；图3为本发明第二种测定炉管表面温度的测温枪前部测温区结构示意图；图4 图6为本发明测定炉管表面温度2点测温枪结构示意图；图7本发明测定炉管表面温度1点测温枪结构示意8为应用本发明第二种测定炉管表面温度的测温枪测量转化炉炉管表面温度时的剖视图；图9为图8局部视图I详图，测量炉管表面与测定口呈180°的表面温度；图10为图8局部视图II详图，测量炉管表面与测定口呈0°的表面温度；图11为图8局部视图III详图，测量炉管表面与测定口呈90°的表面温度；图12为图8局部视图IV详图，测量炉管表面与测定口呈270°的表面温度；图13 图19为应用本发明第二种测定炉管表面温度的测温枪测量炉管表面温度时进枪、测量、出枪过程示意图；图13进枪，测温枪前部测温区3个探头平面平行炉管轴线，从炉管之间进入；图14翻转，进枪到位后90°翻转，使测温枪前部测温区3个探头平面垂直炉管轴线.
一入 ，图15测温，测温枪背面测温探头接触炉管背面测量炉管背面温度；图16测温，测温枪正面测温探头接触炉管正面测量炉管正面温度；
图17测温，测温枪侧面测温探头接触炉管侧面测量炉管侧面温度；图18翻转，测量完毕后90°翻转，使测温枪前部测温区3个探头平面平行炉管轴线.
一入 ，图19出枪，将测温枪从炉管之间撤出；图20测温探头示意图。图中1.前部测温区，2.枪杆，3.尾部温度显示仪，4.测温枪，53炉管，6.转化炉炉墙， 7.看火孔，11.背面测温探头，12.正面测温探头，13.侧面测温探头，14.背面测温探头连接杆，15.正面测温探头连接杆，16.前部测温区枪杆，20.测量接点，21.热电偶丝正极，22.热电偶丝负极，23.隔热绝缘基体，24.探头壳体，25.测温探头接触面。
具体实施例方式图1为本发明第一种测定炉管表面温度的测温枪，含有3点测温枪的结构示意图， 可实现炉管表面正面、背面、侧面3点测温；由前部测温区1、枪杆2和尾部温度显示仪3组成，前部测温区1为下沉C型结构，。图2为本发明第二种测定炉管表面温度的测温枪，含有3点测温枪结构示意图，可以实现炉管表面正面、背面、侧面3点测温；由前部测温区1、枪杆2和尾部温度显示仪3组成。与图1不同的是，前部测温区1为上翘C型结构。下面以图2中本发明第二种测定炉管表面温度的测温枪含有3点测温枪为例详细说明。前部测温区1的结构可以任意组合变化，从而形成三点、二点和一点的测温枪，图3 7具体表示了这种变化。图3为3点测温枪前部测温区1结构示意图，由背面测温探头11、正面测温探头 12、侧面测温探头13、背面测温探头连接杆14、正面测温探头连接杆15和前部测温区枪杆 16组成。测温探头11、12、13的结构形式详见图20。3点测温枪的测温原理详见如图8 图12所示。图8中测温枪4从转化炉炉墙6的看火孔7伸到待测炉管5附近就位，进枪、测量、 出枪过程见图13 19，后面详述，准备测温，为叙述方便，本说明按背面、正面、侧面测温顺序详述。图9为图8局部视图I详图，此时背面测温探头11接触炉管背面，测量炉管背面温度，即周向180°表面温度，温度读数由测温枪尾部温度显示仪3显示，测温完毕后，微调前部测温区1的相对位置，准备测量炉管正面。图10为图8局部视图II详图，此时正面测温探头12接触炉管正面，测量炉管正面温度，即周向0°表面温度，温度读数也由测温枪尾部温度显示仪3显示，测温完毕后，微调前部测温区1的相对位置，准备测量炉管侧面。图 11为图8局部视图III详图，此时侧面测温探头13接触炉管侧面，测量炉管侧面温度，即周向90°表面温度，温度读数也由测温枪尾部温度显示仪3显示，测温完毕后，调整前部测温区1的相对位置，准备测量炉管另一侧面。图12为图8局部视图IV详图，此时侧面测温探头13接触炉管另一侧面，测量炉管另一侧面温度，即周向270°表面温度，温度读数也由测温枪尾部温度显示仪3显示。至此，待测炉管5表面周向0°、90°、180°、270°四点温度测量完毕。图4 图7为2点、1点测温枪前部测温区1结构示意图，与3点测温原理类似，此处不再详述。下面根据图13 图19说明应用本发明第二种测温枪测量炉管表面温度时，进枪、 测量、出枪过程。图13进枪，测温枪前部测温区3个探头平面平行炉管轴线，从炉管之间进入；图14接图13，进枪到位后90°翻转，使测温枪前部测温区3个探头平面垂直炉管轴线；图15接图14，移动测温枪，使测温枪背面测温探头接触炉管背面，测量炉管背面温度；图16接图15，移动测温枪，使测温枪正面测温探头接触炉管正面，测量炉管正面温度；
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图17接图16，移动测温枪，使测温枪侧面测温探头接触炉管侧面，测量炉管侧面温度；图18接图17，测量完毕后，测温枪90°翻转，使测温枪前部测温区3个探头平面平行炉管轴线；图19接图18，出枪，将测温枪从炉管之间撤出。图20测温探头结构图，由测温接点20、热电偶丝正极21、热电偶丝负极22、隔热绝缘基体23和探头壳体M五部分组成，测温探头的测温原理与热电偶测温原理一致，此处不再详述。
权利要求
1.一种测定炉管表面温度的测温枪，主要由前部测温区(1)、枪杆( 和尾部温度显示仪(3)组成，其特征在于前部测温区(1)至少含有1个测温探头。
2.依照权利要求1所示的一种测定炉管表面温度的测温枪，其特征在于前部测温区 (1)含有1个测温探头时，测温探头连接杆和枪杆(2)呈弧形结构。
3.依照权利要求1或者2所示的一种测定炉管表面温度的测温枪，其特征在于前部测温区(1)含有1个测温探头时，测温探头连接杆和枪杆( 呈半圆形结构。
4.依照权利要求1所示的一种测定炉管表面温度的测温枪，其特征在于前部测温区 (1)含有2个测温探头时，测温探头连接杆和枪杆(2)呈弧形结构或者C型结构。
5.依照权利要求1或者4所示的一种测定炉管表面温度的测温枪，其特征在于前部测温区(1)含有2个测温探头时，测温探头连接杆和枪杆(2)呈半圆形结构或者C型结构。
6.依照权利要求1所示的一种测定炉管表面温度的测温枪，其特征在于前部测温区(1)含有3个测温探头时，三个测温探头连接杆布置呈下沉C型结构或者上翘C型结构。
7.依照权利要求1所示的一种测定炉管表面温度的测温枪，其特征在于枪杆O)为可伸缩的枪杆。
8.依照权利要求1或者7所示的一种测定炉管表面温度的测温枪，其特征在于枪杆(2)为碳纤维或玻璃纤维材料制成可伸缩的枪杆。
全文摘要
本发明公开了一种测定炉管表面温度的测温枪，解决炉管表面周向多点温度测量不准确问题，主要由前部测温区1、枪杆2和尾部温度显示仪3组成，其特征在于前部测温区1至少含有2个测温探头。本发明可以测量炉管表面任何点的温度，适用于合成氨、炼油、石油化工、天然气化工装置中转化炉炉管及管式加热炉炉管的壁温测量。
文档编号G01K13/00GK102213626SQ20101013995
公开日2011年10月12日 申请日期2010年4月7日 优先权日2010年4月7日
发明者杨利然, 王德瑞 申请人:中国石化集团洛阳石油化工工程公司, 中国石油化工集团公司