煤氣化爐爐壁非接觸式測溫技術(shù)

第4期王錦等.煤氣化爐 爐壁非接觸式測溫技術(shù)349煤氣化爐爐壁非接觸式測溫技術(shù)王錦門(mén)長(cháng)貴(西北化工研究院,西安710061)摘要介紹煤氣化爐爐壁非接觸式測溫技術(shù)的種類(lèi)和原理,重點(diǎn)介紹非接觸式紅外熱像儀在煤氣化爐爐壁測溫的應用。關(guān)鍵詞煤氣化爐 爐壁表面溫度 非接觸式紅外熱像儀 監測中圖分類(lèi)號TH811.2文獻標識碼B文章編號000-3932(2014)04 0349-04煤氣化爐是煤氣化裝置中的關(guān)鍵設備之一一，- .波長(cháng)進(jìn)行亮度比較,也稱(chēng)單色輻射溫度計。物為圓筒型鋼制外殼的壓力容器,內襯耐火材料,工.體在高溫下會(huì )發(fā)光，也就具有一定的亮度。物體作時(shí)爐內溫度高達1 300以上,壓力3 ~ 8MPa。的亮度B,與其輻射強度E,成正比(即B、=為防止爐內襯磚缺陷而導致的爐磚局部脫落,或CE,C為比例系數),因此受熱物體的亮度就能由于沖刷磨損致使部分爐磚變薄,引起鋼制爐殼夠反映物體的溫度數值。通常先得到被測物體的局部溫度過(guò)高而發(fā)生重大事故,需對氣化爐表面亮度溫度,然后轉換為物體的真實(shí)溫度。溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監測,用來(lái)判斷氣化爐的運行狀態(tài)。光學(xué)高溫計的缺點(diǎn)是:亮度平衡是由人工操表面溫度超限(超過(guò)安全溫度)可能出現在爐殼作完成的,其測量結果有主觀(guān)誤差,因此不能實(shí)現任意部位(實(shí)際上是一個(gè)很小的區域) ,所以對爐快速測量和自動(dòng)記錄,當被測溫度低于800時(shí),壁溫度的全面監測就顯得尤為重要。光學(xué)高溫計對亮度無(wú)法進(jìn)行平衡。非接觸式溫度測量?jì)x表工作時(shí),能夠避免很1.3 光電高溫計多由檢測元件接觸爐壁引起的測量問(wèn)題。非接觸光電高溫計是在光學(xué)測溫儀測量理論的基礎式測溫因操作簡(jiǎn)單、響應時(shí)間快、不會(huì )老化、漂移上發(fā)展而來(lái)的一種新型測溫儀表,采用新型的光小、配置靈活及價(jià)格合理等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應用。在電器件,自動(dòng)進(jìn)行平衡,達到連續測溫的目的。光此,筆者主要介紹非接觸式紅外熱像儀測溫方法電測溫儀用光敏原件代替人眼,實(shí)現了光電自動(dòng)的工作原理、種類(lèi)及其在煤氣化爐爐壁測溫中的測量,其特點(diǎn)是:靈敏度和準確度高;波長(cháng)范圍不工業(yè)應用。受限制,可見(jiàn)光與紅外范圍均可,測溫下限可向低.1非接觸式測溫技術(shù)的種類(lèi)和原理溫擴展;響應時(shí)間短;便于自動(dòng)測量和控制,自動(dòng)1.1輻射溫度計記錄和遠距離傳送數據。全輻射溫度計由輻射感溫器、顯示儀表和輔1.4比色高 溫計助裝置構成。接收到整個(gè)光譜范圍內的總輻射功.比色高溫計是通過(guò)測量熱輻射體在兩個(gè)以上率M。(T)后,根據斯蒂芬-玻爾茲曼定律即可確波長(cháng)的光譜輻射亮度之比來(lái)測量溫度的。其特點(diǎn)定目標溫度。實(shí)際儀器接收的是全部輻射能量的是:受煙霧灰塵的遮擋影響較小、誤差小、準確度96% ,其測溫誤差為1%。全輻射測溫儀靈敏度高、響應快,而且可用于觀(guān)察小目標(最小可到較低,受被測物體發(fā)射率e的影響很大，精度不2mm) ,與物體的真實(shí)溫度很接近,- -般情況下所高,測溫范圍較窄。測結果不用校正“。1.2 光學(xué)高溫計1.5 紅外測溫儀光學(xué)高溫計是發(fā)展最早且應用最廣的非接觸紅外測溫心(界1日胡街湖?標的紅外輻中國煤化工式溫度計之一,它是利用受熱物體的單色輻射強度隨溫度升高而增加的原理設計的,由于采用單YHCNMH G .收稿日期:2015259-4(夢(mèng)改桶)350化工自動(dòng)化及儀表第41卷射能量與溫度成一定的函數關(guān)系設計的,由光學(xué)持式測溫儀表,找出準確的溫度異常位置。系統光電探測器信號放大器、信號處理及顯示3.1目前氣化爐壁溫測量方式的弊端輸出等部分組成。光學(xué)系統匯聚其視場(chǎng)內的目標目前采用的鎧纜式測溫電纜需要用螺栓固定紅外輻射能量,視場(chǎng)大小由測溫儀的光學(xué)零件及在氣化爐壁表面,很容易因安裝問(wèn)題影響測量效其位置確定。紅外能量聚焦在光電探測器上并轉果,如線(xiàn)纜與氣化爐貼合得不夠緊密,或線(xiàn)纜過(guò)度換為相應的電信號,再經(jīng)放大器和信號處理電路,彎曲及施工沖擊可能造成線(xiàn)纜內部熱敏材料的損按照儀器內置算法,以目標發(fā)射率校正和環(huán)境溫傷等。并且測溫電纜僅能反映出敷設路徑中的最度補償后轉換為被測目標的溫度值。高溫度,并不能反映敷設路徑中的具體位置,因而目標][制冷器無(wú)法確定準確的超溫報警點(diǎn)。如果需要確定超溫光學(xué)成像掃描系統一[紅外探測器]前置放大點(diǎn),還需要人工采用手持式測溫儀去現場(chǎng)找出準顯示記錄H信號處理轉換確位置,增加了操作的危險性。從檢修方面考慮，鎧纜式熱偶一般都有幾十米甚至上百米,如果出圖1紅外測溫儀 系統的組成現故障只能將整根熱偶全部更換,費時(shí)費力,代價(jià)2非 接觸式測溫技術(shù)的現狀過(guò)高,更換安裝的過(guò)程也較為復雜。非接觸式測溫技術(shù)在產(chǎn)品質(zhì)量控制和監測,3.2紅外熱像儀的優(yōu)點(diǎn)設備在線(xiàn)故障診斷、安全保護及節約能源等方面鑒于常規鎧纜式熱偶的缺陷,筆者采用紅外發(fā)揮著(zhù)重要作用。近年來(lái),非接觸紅外測溫儀的熱像儀測量煤氣爐壁溫度。一般紅外熱像儀的測性能不斷完善，功能不斷增強,其品種不斷增多,溫范圍在-40~2000C(不同型號的熱像儀測溫適用范圍也不斷擴大,市場(chǎng)占有率逐年增長(cháng)。與范圍不同),測量精度也在可以接受的范圍(1%接觸式測溫相比,非接觸式測溫具有響應時(shí)間快、~2%),工作溫度-15 ~50C ,最小焦距0.4m,基非接觸、使用安全及壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)。本能滿(mǎn)足氣化爐筒體周?chē)蚣苌习惭b的要求。非接觸式紅外測溫技術(shù)已發(fā)展到可對有熱變與常規鎧纜式表面測溫電纜相比,紅外熱像化表面進(jìn)行掃描測溫,確定其溫度分布圖像,迅速儀具有以下優(yōu)點(diǎn):檢測出隱藏的溫差,即紅外熱像儀技術(shù)。紅外熱a.安裝布置靈活,不用直接接觸氣化爐爐壁像儀利用紅外探測器和光學(xué)成像物鏡接收被測目表面,避免了氣化爐本體振動(dòng)對測溫精度的影響，標的紅外輻射能量分布圖形,并反映到紅外探測以及在氣化爐或周?chē)O備檢修操作時(shí)無(wú)意識的沖器的光敏元件上,從而獲得紅外熱像圖,這種熱像擊和碰撞對測溫設備造成損傷,使設備具有很高圖與物體表面的熱分布場(chǎng)相對應,不同顏色代表的可靠性。被測物體的不同溫度。b.紅外熱像儀自身元器件的可靠性遠高于3非接觸式測溫技術(shù)應用的可行性直接接觸測溫的熱電偶,高可靠性是紅外熱像儀煤氣化技術(shù)在國內煤化工行業(yè)的應用8益廣相對于常規表面熱電偶最明顯的優(yōu)勢。泛,目前煤氣化爐爐壁溫度的測量方式采用熱敏C.可以實(shí)時(shí)顯示氣化爐爐壁任意- - 點(diǎn)的溫電阻模擬測量系統、熱電偶模擬測量系統和熔鹽度、爐壁表面整體的溫度及其變化情況,紅外熱像式開(kāi)關(guān)測量系統,這些溫度測量元件都是用鎧纜儀還可以快速定位高溫位置,方便查找超溫原因，式,分別把熱敏電阻、熱電偶和導線(xiàn)用絕緣物質(zhì)外及早排除故障。包以不銹鋼拉成φ3~5mm的鎧纜,用專(zhuān)用螺栓和d.實(shí)現了在線(xiàn)檢修維護,過(guò)程簡(jiǎn)單且方便快壓板纏繞固定于爐體和拱頂,遠傳至控制室顯示捷[2),避免了人身傷害。并報警。熱電阻和熱電偶可測量平均溫度或最高4非接觸式 測溫技術(shù)的應用溫度;熔鹽式開(kāi)關(guān)測量系統工作時(shí),在達到某一溫成套紅外熱像儀由帶有工業(yè)防爆裝置的紅外度時(shí)熔鹽熔化,形成導電狀態(tài)而在控制室報警,當熱像儀、現場(chǎng)接線(xiàn)箱、現場(chǎng)電源板、控制室內標準溫度下降后恢復原狀。一般采用鎧纜式的方法測機柜、控制中國煤化工及其軟件組.量平均溫度或最高溫度,首先通過(guò)遠傳式測溫元成)。目前MHCNMH(量裝置上的件,在控制室找出表面溫度異常的區域,然后用手紅外熱像儀，測重池圍∪~2 wwuL,防爆等級Ex376化工自動(dòng)化及儀表第41卷入式(17)中可得V_的變化范圍為50 ~ 540mV。電源直接取自?xún)删€(xiàn)制遠傳輸出端子,電壓范圍寬。完全包含了V。的輸出電壓100~500mV,可實(shí)現筆者設計的SHTRM多路鉑電阻溫度遠傳監測儀量程范圍內的任一點(diǎn)上限報警。因篇幅所限,報已在水泥及陶瓷等多個(gè)行業(yè)得到廣泛應用。警回差參數不作分析。參考文獻4結束語(yǔ)筆者的設計方案線(xiàn)性化精度高,測量0 ~[1]王 長(cháng)友.鉑電阻數字測溫儀表的最佳設計方案[J].150C的最大相對誤差可達0.028%,相同方法測大連交通大學(xué)學(xué)報,2007 ,28(4) :46 ~ 50.量0~ 850C最大相對誤差可控制在0.5%之內;[2]楊新華. 基于鉑電阻的高精度溫度檢測電路[J].化明確了各個(gè)量程段最佳線(xiàn)性化參數的求解方法，工自動(dòng)化及儀表,2004 ,31(6) :82.可應用于任意量程;消除了導線(xiàn)電阻引起測量誤[3]顧文照.運放滯回比較電路在差動(dòng)式溫度控制中的差的可能性;不但可自動(dòng)完成溫度高值選擇、顯應用研究[J].數據采集與處理，1994 ,9(4):278~284.示、報警、變送,也可手動(dòng)按鍵選擇測量通道;工作Design of Temperature' s Long-distance TransmittingMonitor with SHTRM Multi-channel Platinum ResistorZHANG Chun-guang, W ANG Chang-you , ZHANG Li-fang( School of Electrical Information , Dalian Jjiaotong University , Dalian 116028 , China)Abstract The monitor with platinum resistor was designed to monitor four-way temperature signals simultane-ously , and to display the signal of the highest temperature in situ and to output the upper limit, as well as toconvert the highest signal into a 4 ~ 20mA( DC) signal and then has it transmitted to the computer monitoringsystem. Both optimum linear parameters at 0 to 150C and the method to calculate the maximum nonlinear errorwere introduced ，including the schematic diagram , design idea and the parameter calculation method for the in-strument with three-wire conductor resistance compensation. This design has high reference and application val-ue because of the simple and compact structure , convenient debugging, high linearization accuracy , low designcost and less maintenance.Key words multi-channel temperature transmitter , platinum thermistor , linearization compensation , three-wiresystem●( Continued from Page 351 )Abstract The non-contact technologies and their principles of measuring gasifier wall' s temperature were in-troduced , and the attention was directed to the application of non-contact infrared thermometer.Key words gasifier , wall surface temperature ,non-contact infrared thermometer , monitoring( Continued from Page 361 )PID contoller combined with both neural network and fuzzy control to overcome traditional PID contoller' sweaknesses and to adjust parameters automatically and constantly. The simulation results prove its better robust-ness and applicability.中國煤化工Key words high-frequency induction heating power , fuzy RBF netwdulation ,PIDTYHCNMHGparameter setting