DE2702301A1

DE2702301A1 - Verfahren und einrichtung zur bestimmung der temperaturverhaeltnisse bei einem drehrohrofen

Info

Publication number: DE2702301A1
Application number: DE19772702301
Authority: DE
Inventors: Dieter Dreyer; Manfred Hilbig; Reinhard Welz
Original assignee: Polysius AG
Current assignee: ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 1977-01-21
Filing date: 1977-01-21
Publication date: 1978-07-27

Description

Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Temperatur-
verhältnisse bei einem Drehrohrofen Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Bestimmung der Temperaturverhältnisse bei einem Drehrohrofen unter Verwendung wenigstens eines in der Nähe des Ofenmantels vorgesehenen, in Ofenlängsrichtung beweglichen Temperaturmeßelementes.
Um Unregelmäßigkeiten im Betrieb eines Drehrohrofens rechtzeitig zu erkennen und optimale Betriebsbedingungen einstellen zu können, ist eine Überwachung der Temperaturverhältnisse des Drehrohrofens notwendig. Dies erfolgt üblicherweise mit Hilfe eines oder mehrerer Temperaturmeßelemente (Pyrometer), die stationär oder in Ofenlängsrichtung beweglich in der Nähe des Ofenmantels vorgesehen sind. Ein ortsfest in der Nähe des Ofenmantels angeordnetes Pyrometer liefert hierbei einen Mittelwert der Temperatur, die in der von diesem Pyrometer bei der Drehbewegung des Ofens erfaßten Ringzone des Ofenmantels herrscht. Wird das Pyrometer während der Drehbewegung des Ofens gleichzeitig in Ofenlängsrichtung bewegt, so liefert das Pyrometer den Mittelwert der längs einer Schraubenlinie des Ofenmantels herrschenden Temperaturen.
Eine derartige Temperaturmessung ermöglicht es zwar, Temperaturmittelwerte in den einzelnen Zonen der Ofenlänge zu bestimmen und auf diese Weise die Temperaturverhältnisse im Drehrohrofen allgemein zu überwachen. Es leuchtet jedoch ein, daß es mit diesen bekannten Verfahren nicht möglich ist, eine genauere Bestimmung der im Drehrohrofen herrschenden Temperaturverhältnisse vorzunehmen, insbesondere im Bedarfsfalle auch einzelne Punkte des Ofenmantels im Hinblick auf die dort herrschenden Temperaturverhältnisse zu überwachen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Einrichtung zu entwickeln, die auch dieser letztgenannten Forderung genügen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Meßwerte des in einer bestimmten Zone der Ofenlänge befindlichen Temperaturmeßelementes jeweils dann einer die Meßwerte weiterverarbeitenden Einrichtung zugeführt werden, wenn der Ofenmantel einen bestimmten Drehwinkel durchlaufen hat, und daß nach Aufnahme einer Gruppe von Meßwerten in dieser Ofenlängszone das Temperaturmeßelement um einen Schritt in Ofen längsrichtung weiterbewegt und in der dann erreichten Ofenlängszone eine neue Gruppe von Meßwerten aufgenommen wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit der Ofenmantel rasterartig im Hinblick auf die in den einzelnen Rasterpunkten herrschenden Temperaturen abgetastet. Die Rasterpunkte können dabei in beiden Koordinaten-Richtungen (d.h.
sowohl in Ofenlängsrichtung als auch in Umfangsrichtung des Ofens) beliebig eng gewählt werden. Indem auf diese Weise eine Vielzahl einzelner Punkte des Ofenmantels (in jeder gewünschten Verteilung) hinsichtlich ihrer Temperaturverhältnisse und damit auch in ihrer Temperaturtendenz laufend über wacht werden, ist ein rechtzeitiges Erkennen verfahrenstechnischer Störungen des Brennprozesses und eine optimale Verfahrensführung gewährleistet.
Die aufgenommenen Temperaturmeßwerte können dann zur Ermittlung, Registrierung nd Anzeige weiterer aus den Temperaturmeßwerten abgeleiteter Daten und Funktionen dienen, etwa für a) eine Aufzeichnung der Temperaturmeßwerte in Form einer zweidimensionalen Tabelle in Abhängigkeit von einer Koordinate in Ofen längsrichtung und einer Koordinate in Umfangsrichtung des Ofens, b) eine Maximum- und Minimum-Überwachung der Temperatur sowie eine Kontrolle der Xnderungsgeschwindigkeit der Temperaturmeßwerte, c) Trendlogs über verschiedene Zeiten, d) Histrogramme über verschiedene Zeiten, e) statistische Auswertungen zur Optimierung des Ofenganges und zur Festlegung von Wartungsintervallen, f) Oberwachung der Meßpunkte hinsichtlich unterschiedlicher Grenzwerte, g) Kontrolle der Ansatzverhältnisse im Ofen durch Vergleich benachbarter Meßpunkte unter Berücksichtigung ihrer Koordinaten, h) Kontrolle von Ansatzabfall durch zyklische Beobachtung und Vergleich der Temperaturmeßpunkte, i) Berechnung von Temperaturverhältnissen im Ofen unter Berücksichtigung der Wärmeübergangskoeffizienten von Ofenmantel und Ofenausmauerung, j) Ermittlung der Temperaturverteilung in Ofenlängsrichtung zur Optimierung der Flammenform und Flammenlage des Brenners, k) Berechnung des Spiels zwischen Ofenmantel und Laufring (insbesondere zur Vermeidung einer zu großej Ovalität oder von Manteleinschnürungen), 1) Bestimmung der Abstrahlungswärme des Drehrohrofens, m) Ermittlung der notwendigen Daten für eine kombinierte Regelung von Drehrohrofen und Kühler.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht.
Der Drehrohrofen 1 wird in üblicher Weise von einem Motor 2 über Ritzel 3 und Zahnkranz 4 angetrieben. Die in der Zone z des Ofens 1 herrschende Temperatur soll mittels eines äußeren Pyrometers 5 genau überwacht werden.
Das Pyrometer 5 ist zu diesem Zweck mittels einer Vorschubsteuerung, die einen Motor 6 enthält, in Längsrichtung des Ofens im Bereich der Zone z verstellbar.
Zu der Einrichtung gehört weiterhin ein mit der Drehbewegung des Ofens synchronisierter (beim dargestellten Ausführungsbeispiel in der Getriebeverbindung zwischen dem Antriebsmotor 2 und dem Ritzel 3 liegender) Impulsgeber 7, der jeweils nach Durchlaufen eines bestimmten Drehwinkels des Ofenmantels einen Meßwert-Abfrage-Impuls an einen Rechner 8 liefert.
Weiterhin ist ein Synchronisierimpulsgeber 9 vorgesehen, der jeweils an einer bestimmten Stelle einer Umdrehung des Drehrohrofens 1 einen Synchronisierimpuls an den Rechner 8 liefert.
Der Rechner 8 ist ferner mit einem Geber 10 verbunden, der ein Signal liefert, wenn sich das Pyrometer 5 in seiner Anfangsstellung (am linken Ende der Zone z) befindet.
Schließlich ist noch ein Impulsgeber 11 vorhanden, der in Abhängigkeit von der Vorschubbewegung des Pyrometers 5 in Ofenlängsrichtung Impulse an den Rechner 8 gibt.
Nicht veranschaulicht in der schematisch gehaltenen Zeichnung sind die zum Verständnis der Erfindung unwesentlichen weiteren Teile der Anlage, wie Analog-Digital-Umsetzer zwischen dem Pyrometer 5 und dem Rechner 8, Impulsformer zwischen den einzelnen Impulsgebern und dem Rechner 8 usw.
Die Funktion der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Einrichtung ist folgendermaßen: Der Rechner 8 steuert zunächst über den Motor 6 das Pyrometer 5 in die Anfangsstellung (linkes Ende der Zone z).
Hat das Pyrometer 5 diese Anfangsstellung erreicht, so liefert der Geber 10 ein Signal an den Rechner 8.
Der Rechner wartet nun den ersten'folgenden Synchronisierimpuls vom Geber 9 ab. Dieser Synchronisierinrpula legt die Winkelstellung Oo einer Ofenumdrehung fest.
Es folgen nun jeweils nach Durchlaufen eines bestimmten Drehwinkels des Ofenmantels (beispielsweise nach jeweils 90 Drehbewegung des Ofenmantels) die Impulse des Impulsgebers 7. Jeweils beim Eintreffen eines solchen Abfrage-Impulses wird der am Pyrometer 5 gerade zur Verfügung stehende Meßwert vom Rechner 8 abgerufen und in geeigneter Weise im Rechner registriert.
Im angenommenen Fall (Abfrage-Impulse nach jeweils 90 Ofendrehung) ist mit dem vierzigsten Impuls eine volle Umdrehung zurückgelegt. Der Rechner 8 steuert nun über den Motor 6 das Pyrometer 5 um einen Schritt (beispielsweise 50 cm) in Ofenlängsrichtung weiter. In dieser nächsten ofenlängszone wird dann erneut eine Gruppe von vierzig Temperaturmeßwerten abgefragt. Nimmt man an, daß eine Zone z von 30 m Länge in Schritten von jeweils 50 cm bei vierzig Meßpunkten pro Ringzone überwacht werden soll, so ergeben sich bei einem einmaligen Durchlaufen dieser Zone z insgesamt 2400 Meßwerte.
Diese Meßwerte lassen sich besonders übersichtlich in Form einer zweidimensionalen Tabelle aufzeichnen, bei der die eine Koordinate (Abszisse) in Ofenlängsrichtung verläuft (also etwa den Abstand der jeweiligen Meßstelle vom linken Ende der Zone z angibt), während die andere Koordinate (Ordinate) in Umfangsrichtung des Ofens verläuft, d.h. den jeweiligen Winkelabstand der Meßstelle gegenüber einer Bezugs-Winkel lage (bestimmt durch den Synchronisierimpuls des Gebers 9) wiedergibt.
Selbstverständlich können zur besonders raschen und genauen Oberwachung der Temperaturverhältnisse eines Ofens gleichzeitig mehrere Pyrometer verwendet werden, wobei zwccknlißig in Zonen mit unterschiedlichen Temperaturbereichen Pyrometer mit speziell anqepaßten Meßbereichen vorgesehen we rd e n .

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Bestimmung der Temperaturverhältnisse bei einem Drehrohrofen unter Verwendung wenigstens eines in der Nähe des Ofenmantels vorgesehenen, in Ofenlängsrichtung beweglichen Temperaturmeßelementes, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Meßwerte des in einer bestimmten Zone der Ofenlänge befindlichen Temperaturmeßelementes jeweils dann einer die Meßwerte weiterverarbeitenden Einrichtung zugeführt werden, wenn der Ofenmantel einen bestimmten Drehwinkel durchlaufen hat, und daß nach Aufnahme einer Gruppe von Meßwerten in dieser Ofenlängszone das Temperaturmeßelement um einen Schritt in Ofenlängsrichtung weiterbewegt und in der dann erreichten Ofenlängszone eine neue Gruppe von Meßwerten aufgenommen wird.
2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch: a) wenigstens ein vorzugsweise als Strahlungspyrometer ausgebildetes Temperaturmeßelement, b) eine Vorschubsteuerung für die Bewegung des Temperaturmeßelementes in Ofenlängsrichtung, c) einen mit der Drehbewegung des Ofens synchronisierten Impulsgeber zur Erzeugung von Meßwert-Abfrage-Impulsen jeweils nach Durchlaufen eines bestimmten Drehwinkels des Ofenmantels, d) eine Registriereinrichtung zur Aufzeichnung der Temperaturmeßwerte in Form einer zweidimensionalen Tabelle in Abhängigkeit von einer Koordinate in Ofenlängsrichtung und einer Koordinate in Umfangsrichtung des Ofens, e) Rechen-, Registrier- und Anzeige-Einrichtungen zur Ermittlung, Registrierung und Anzeige weiterer aus den Temperaturmeßwerten abgeleiteter Daten und Funktionen.