[发明专利]炼铁热风炉拱顶红外辐射测温方法

说明书

技术领域

本发明涉及仪表测量技术领域，尤其涉及炼铁热风炉拱顶红外辐射测温方法。

背景技术

炼铁热风炉拱顶温度测量，传统上采用铂铑-铂(S)或铂铑-铂铑(B)贵金属测温热电偶，测量范围为0～1600℃。由于热风炉生产过程中，炉内压力、温度变化频繁，热冲击大，热电偶的正常使用寿命仅3个月左右，造成企业维修备件和费用消耗较高，维修人员的劳动强度较大，安全风险高。近年来，国内一些冶金企业逐步采用非接触式红外辐射测温技术进行热风炉拱顶温度测量，但在实际应用中测量准确度较低，测量误差大多在±4％F左右，个别测温系统在干扰因素处理不好时甚至超过±10％以上；连续运行稳定性也难以保证，人工维护量达到1次/周。分析其主要原因有如下三个方面：

1、发射率影响。辐射测温，温度随目标体的辐射能量的大小按一定的规律而变化，同时受实际物体发射率的影响。当目标物体为灰体时，其发射率恒定，与波长和温度无关；当目标物体为非灰体时，其发射率随波长、温度变化。热风炉拱顶测温目标体为炉内的蓄热室格子砖耐火材料。无论采用何种辐射测温仪表，若缺乏对测温对象特性的研究分析，不了解格子砖耐火材料这种目标体的辐射属性，以及发射率的确切数据和变化对辐射测温准确性的影响，就会使发射率变化影响因素在测量过程中被忽略而产生测量误差。大量的实际应用经验和实验结果证明：不同热风炉、不同厂家生产的耐火材料，其辐射特性不尽相同。辐射测温体的发射率由物质的性质、表面状态、温度、波长和测试方向决定。红外辐射测温属于部分辐射测温方法，其发射率按波长范围分既不属于“全发射率”的范畴，也不属于“光谱发射率”的范畴，我们可定义为“红外发射率”。从现有的资料很难精确知道其具体数值，所以也不容易准确地测出物体的真实温度。即使一些资料提供了个别的数据，通常也不是已确定的目标体和工作波段及测温范围的“红外发射率”，可信程度较低。国内目前测温目标体的发射率数据基本上为现场单值比对测试的方法：一般采用红外辐射测温仪测量值与现场热电偶测量值在某一时刻直接比对标定取得发射率数据结果，并对红外辐射测温仪发射率参数进行调整“固定”。这种方法，所测发射率值不精确，而且不能得到在实际温度变化范围内发射率变化的一组完整数据，无法量化评定发射率影响程度和采取对策。若将测温仪发射率参数“固定”在某一值时，势必产生超过±2％FS以上的测量误差。

2、干扰影响。热风炉拱顶红外辐射测温，测温仪到目标体之间的光程按炉型和炉体大小不同约为3000～6000mm，可分为三部分：炉外窥视管部分、炉墙测温孔部分和炉拱顶烟气火焰区。无论是燃烧(常压)或送风(带压)状态，光路中均有水汽、CO₂、粉尘、烟雾等中间干扰介质对目标体的辐射能量产生吸收、散射、反射等衰减影响，影响程度与干扰介质的含量大小和红外辐射测温仪的光谱响应特性有关。另外，还经常出现炉墙测温孔的弯曲变形、堵塞狭小等结构性遮挡干扰影响因素。因此，热风炉拱顶红外辐射测温对象具有典型的复杂干扰特性。实践证明，光路干扰影响是造成测量准确度较低和人工维护量大的最主要原因。国内目前在抗干扰技术方法上，均采用红验型的在窥视管中加气体吹扫，一些热风炉拱顶红外辐射测温系统近两年来试用了双色红外测温仪，但作用有限，效果也不稳定，达不到工艺生产需要的测温精度。其问题是没有对产生干扰影响的各因素进行量化分析评定，并依据其作用机理采取有针对性的优化集成方案来系统解决所致。光路中的干扰因素对测量准确性影响是动态变化的，不确定性也较大。

3、环境温度影响。国内现有热风炉拱顶红外辐射测温系统大多采用整体红外线辐射测温仪，使用中因环境温度变化使测温仪产生温漂而造成的测量误差均没有引起足够重视和采取措施。如：美国雷泰公司生产的Marathon MR1SBSF红外测温仪，其系统精度为±0.75％FS，这是指仪表在标准工作(温度、湿度等)条件下的精度，但当红外测温仪工作时的环境温度超过标准工作温度时，红外辐射测温仪内部的硅探测器及电子部件受环境温度影响，其测量精度按温度系数(±0.03％FS/环境温度变化℃)变化而下降。热风炉拱顶环境温度，就实际状况而言，因季节变化、昼夜变化、气象条件和拱顶的炉衬保温状况的变化，是一个温度变化较大、环境状况较差的场所。如果红外测温仪没有采取有效的保温技术方法和措施，将会带来不小的环境温度附加误差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种测温准确度高、抗干扰能力强和维护量小的炼铁热风炉拱顶红外辐射测温方法。

为解决上述问题，本发明所述的炼铁热风炉拱顶红外辐射测温方法，包括以下步骤：