CN116625518A - 一种炉内屏壁环境的通道辐射测温方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种炉内屏壁环境的通道辐射测温方法和装置，通过在炉内设置隔离管，以隔离管的管腔为测量通道，以隔离管的管壁隔离炉内环境的气体和温度的对测量通道的影响，辅以隔离管管腔内的风冷、隔离管管壁内的水冷，并在接近被测物表面设置水冷板对环境辐射进行屏蔽，保证了置入炉内的隔离管管腔内的测量通道环境与辐射测温仪标定条件的一致，提高了辐射温度测量的准确度。再通过由水冷降温的隔离管底端与被测物贴近的水冷板，为被测面提供稳定的被测环境。其结构简单，使用方便，实现准确测温的目的，测量精准效果非常明显，通过精准的测量坯料的温度，可以精确组织加热过程，提高加热质量实现最大程度的节能，具有很强的实用性和广泛的适用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种炉内屏壁环境的通道辐射测温方法和装置，属于辐射测温技术领域。
背景技术
炉窑内被加热物体的温度准确测量一直是测温领域无法解决的难题。
目前，辐射测温是传统的测温技术，原理是利用被测物体表面发出的红外辐射强度测量其温度。辐射测温仪内部的传感器为一块接收来自被测物体表面发出的辐射信号的光电池，测量距离越远则要求被测物的辐射面积越大。
在测量通道（长度L区间），经常充满火焰、灰尘、水汽和燃烧烟气，炉内测温路径上的各个介质温度都高于被测物体温度，另外高温环境对被测物表面的高温辐射在被加热物表面产生反射一起被光电池吸收，使传感器接收的信号与被测物体自身发出的信号之间产生很大误差，且影响因素的随机性很强。这些因素严重影响测温的准确性，采用双色测温可以改善一些，但不能彻底解决准确测量精度问题。
也有普遍采用的热电偶测温，但只能反映炉内空间某点的温度，根据该点温度判断炉内加热能力，根据炉内各点温度和出炉钢坯温度，采用经验或者数学模型指导调整炉内热负荷，由于没有坯料温度的直接数值，产生过热、欠烧、炉子能耗波动的情况经常发生。
因此，一种能准确反应炉内工件温度的测温方法和测温装置是非常必要的。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种屏壁环境的通道辐射测温方法和装置。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种炉内屏壁环境的通道辐射测温方法，在测温仪与被测物表面之间设立隔离管，利用隔离管隔离炉内周边环境（火焰、烟气、灰尘等）；于隔离管的端部通过隔离管内的测量通道对被测物的被测面进行温度检测。
上述的测温方法，还包括利用水冷和/或风冷对所述隔离管内的测量通道进行温降处理。
进一步的，上述水冷的水路设置于隔离管的管壁内。
更进一步的，于所述隔离管的测量端设置由所述水路降温的水冷板，所述水冷板用于环贴被测物的被测面。
进一步的，上述风冷的风路沿测量通道设置，风路的方向由隔离管的顶端至测量端。
基于上述测温方法的测温装置，包括隔离管，所述隔离管的底端用于抵近被测物的被测面，顶端用于驳接测温仪，隔离管的管道用于辐射测温。
上述隔离管的管壁中空，壁腔由沿中线方向设置的隔板分隔为进水腔和出水腔，进水腔和出水腔于壁腔的底部贯通；进水口设于进水腔的顶侧，出水口设于出水腔的顶侧。
进一步的，上述隔离管的底端设有水冷板，所述水冷板的顶面暴置于隔离管的壁腔内。水冷板的底面积至少为被测物的被测面面积的3倍。
上述的测温装置，于所述隔离管的管道内设置风道，进风口设于隔离管的顶侧，出风口设于隔离管的底侧或为隔离管的底部管口。
上述隔离管的管外还包裹保温层。
本发明的有益之处在于：
本发明的一种炉内屏壁环境的通道辐射测温方法和装置，通过在炉内设置隔离管，以隔离管的管腔为测量通道，以隔离管的管壁隔离炉内环境的气体和温度的对测量通道的影响，辅以隔离管管腔内的风冷、隔离管管壁内的水冷，保证了置入炉内的隔离管管腔内的测量通道适应测温仪进行温度测量的要求。再通过由水冷降温的隔离管底端与被测物贴近的水冷板，为被测面提供稳定的被测环境。
本发明的炉内屏壁环境的通道辐射测温方法和装置，其结构简单，使用方便，排除测温环境的干扰，实现准确测温的目的，与不设置时的测量温差达160度，测量精准效果非常明显，通过精准的测量坯料的温度，可以精确组织加热过程，提高加热质量实现最大程度的节能，具有很强的实用性和广泛的适用性。
附图说明
图1为本发明的隔离管的结构示意图。
图2为图1的A-A截面的结构示意图。
图3为隔离管在炉内测温的结构示意图。
图4为在炉内提高隔离管测温的结构示意图。
附图中标记的含义如下：1、辐射测温仪，2、隔离管，3、进风口，4、出风口，5、进水口，6、出水口，7、进水腔，8、出水腔，9、保温层，10、水冷板，11、隔板，12、钢坯，13、燃烧器。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
一种炉内屏壁环境的通道辐射测温装置，主体为隔离管2，隔离管2的底面为呈环形水冷板10，材质优选为钢板；隔离管2的管壁内设置成中空的环形腔；沿纵向，环形的中空腔内设一对隔板11，即沿隔离管2的长度方向，隔板11将中空腔分隔为2个对称的半环形空腔。2个半环形空腔的底部贯通，且水冷板10的顶面暴置于贯通处的空腔内。隔离管2的管壁内空腔用于注入流水，以形成水冷的效果，进水口5和出水口6分别设于2个半环形空腔的顶侧，沿水流方向，2个半环形空腔形成进水腔7和出水腔8，空腔内的流水还冷却水冷板10。水冷板10的底面积至少为被测物的被测面面积（即隔离管2的底部管口的面积）的3倍。
隔离管2还设有风冷，进风口3设于隔离管2的顶侧，根据使用需求，出风口可设于隔离管2的中部侧壁或底部的侧壁处，也可由隔离管2的底端的管口作为出风口4，风道即为隔离管2的管道。
使用时，
在如图3所示的炉膛内，室温的钢坯12送入炉内，经过炉内燃烧器13的加热，钢坯12温度达到要求的温度后出炉以供应下道工序使用。炉温在1100-1350度。
在炉顶开设直径略大于隔离管2直径的窗口，将隔离管2从炉顶的窗口探入炉内并做适当密封，避免炉气外溢；将隔离管2悬置于钢坯12的顶面，使得水冷板10的底面（水冷板10的底面）贴近钢坯12的顶面，以隔离管2的底部管口所笼罩的钢坯12的表面中心区域为钢坯12的温度的被测面。
将辐射测温仪1设置在隔离管2的顶端的管口处，使得测温探头距离被测钢坯12的表面的距离L符合测温仪的要求（按选择的辐射测温仪1性能确定）。设置时，保持测温探头与隔离管2同中轴，以提高测温的精准度。隔离管2的顶端的管口的直径应略大于置入的辐射测温仪1的直径，即保持辐射测温仪1和隔离管2的顶端的管口的内壁间有一定的间隙。
从进风口3通入冷却气流，冷却气流从进风口3进入隔离管2内（测量通道内），从隔离管2的底部管口出气，使测量通道中的气体为低温气体，同时抑制炉膛内的热量及热气溢入测量通道，以提高测温的精准度。
从进水口5通入冷却水，冷却水流经进水腔7，从出水腔8的出水口6流出，并于隔离管2的底端冷却水冷板10，水冷板10于被测钢坯12的被测面的周围形成环形的炉内高温对被测表面的辐射，进一步降低钢坯12的被测面在测量时被炉内高温辐射的影响；以提高测温的精准度。由冷却水冷却的隔离管2的管壁隔离了炉内火焰、烟气和烟尘对测量信号的影响，为测温提供了稳定的测量环境，以提高测温的精准度。
实际使用时，隔离管2可设置可上下移动，当需要测温时向被测钢坯12表面移动，水冷板10可以接触到坯料，也可以保持适当的微小距离，以避免炉内环境影响被测区域的自身信号发射为准；炉膛的烟气被屏蔽，测量通道内充斥冷却气体，同时环境高温被遮蔽不会对被测区域有辐射影响，测量过程与辐射测温仪1的标定条件非常接近，从而保证了测量的准确性。同时，可移动的隔离管2可减少隔离管2对被测钢坯12的加热影响。
实际使用时，为便于隔离管2可较长时间停留在炉膛内进行频繁多次的测温，可在隔离管2的管外包裹保温层9；保温层9的材质选用耐火保温材料。保温层9同时可降低冷却水的能耗。
辐射测温仪透过隔离管的管腔（测量通道）对炉内的多个钢坯进行温度测量，当不进行测温时可以将隔离管提高如图4所示的高度H后。传统炉内控制是采用热电偶测温，即测量炉内空间某点的温度，根据该点温度判断炉内加热能力，根据炉内各点温度和出炉钢坯温度，采用经验或者数学模型指导调整炉内热负荷。
以本发明的隔离管的管腔的封闭空间为测量通道，将测温路径限制在隔离管的管腔内，隔离炉内环境的气体和温度的影响，使得测量通道的温度符合辐射测温仪1的测温要求，提高了辐射测温仪1对钢坯12的温度测量的精准度，与无隔离管的测量结果相差达100-160度。可见测量通道的效果非常明显。
根据实际的使用需求，炉内可以设置一个测温通道，也可以设置多个测量通道（隔离管腔）；设置多个测量通道可以很方便调节各区段供热负荷，避免复杂的模型计算。通过精准的测量坯料的温度，可以精确组织加热过程，提高加热质量实现最大程度的节能。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种炉内屏壁环境的通道辐射测温方法，其特征在于，在测温仪与被测物表面之间设立隔离管，利用隔离管隔离炉内周边环境；于隔离管的端部通过隔离管内的测量通道对被测物的被测面进行温度检测。
2.根据权利要求1所述的测温方法，其特征在于，还包括利用水冷和/或风冷对所述隔离管内的测量通道进行温降处理。
3.根据权利要求2所述的测温方法，其特征在于，所述水冷的水路设置于隔离管的管壁内。
4.根据权利要求3所述的测温方法，其特征在于，于所述隔离管的测量端设置由所述水路降温的水冷板，所述水冷板用于环贴被测物的被测面。
5.根据权利要求2所述的测温方法，其特征在于，所述风冷的风路沿测量通道设置，风路的方向由隔离管的顶端至测量端。
6.基于权利要求1-5任一项所述的测温方法的测温装置，其特征在于，包括隔离管，所述隔离管的底端用于抵近被测物的被测面，顶端用于驳接测温仪，隔离管的管道用于辐射测温。
7.根据权利要求6所述的测温装置，其特征在于，所述隔离管的管壁中空，壁腔由沿中线方向设置的隔板分隔为进水腔和出水腔，进水腔和出水腔于壁腔的底部贯通；进水口设于进水腔的顶侧，出水口设于出水腔的顶侧。
8.根据权利要求7所述的测温装置，其特征在于，所述隔离管的底端设有水冷板，所述水冷板的顶面暴置于隔离管的壁腔内，水冷板的底面积至少为被测物的被测面面积的3倍。
9.根据权利要求6所述的测温装置，其特征在于，于所述隔离管的管道内设置风道，进风口设于隔离管的顶侧，出风口设于隔离管的底侧或为隔离管的底部管口。
10.根据权利要求6所述的测温装置，其特征在于，所述隔离管的管外还包裹保温层。
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