旋窑无线测温系统.pdf

由于工业旋窑在生产中的工作状态是绕中心轴线旋转的，传统的有线温度监测对仪表进行供电及数据采集需要进行大量现场布线，导致仪表安装受到限制。使窑炉内部温度无法测量。针对上述现场情况采用多路多点无线WIA测温系统对窑炉内部温度进行监测是一个很好的解决方法，在窑炉转体内部选定多个测量段，每个测量段在圆周方向均布多点每个方向都布置一个护套保护传感器，对转体内部温度进行采集，传感器接线端均由护套端法兰接出。将无线仪表固定在转体上随窑炉一起旋转。接收器放在控制室内或室外，将天线引到好接收仪表信号的区域。

权利要求书1.  无线温度变送器安装在旋转筒外壁上，带不锈钢平托架。每台无线变送器的输入端，连接铠装热电偶，温度信号经过处理后，采用无线电波发送至无线网关。无线网关放置在控制室内或室外，使用2寸管安装，带不锈钢平托架。天线由馈线引至室外以良好接收信号。安装在氧化炉和炭化炉上的无线变送器自动寻找同无线主节点进行无线通讯。网关自组网无需额外设置。网关通过有线接入控制系统，采用标准通讯协议Modbus TCP/IP(或Modbus RS485，或RS232)，实现同控制系统无缝式数据集成。  2.  根据权利要求1所述的无线温度变送器，其特征在于：  可以同任意一个无线网关进行无线通讯，构建冗余的通讯路径、调频、自组织、自愈合；  多通道，可以同时接入多个TC，少的无线温度变送器可测量多个温度点；  适合环境温度-40至85℃；  数据刷新速度最快可以设定为1秒，可以设定为更慢5秒，10秒，30秒；  电池供电，常温下，1秒刷新可用4.5年，5秒刷新可用10年；  隔爆可以应用在危险区域1级1区，防护等级IP66/67，防腐蚀等级G3和NEMA TYPE 4X。  3.  根据权利要求1所述的无线网关，其特征在于：  无线网关之间相互无线通讯，构建无线mesh主干网络，形成冗余无线通讯路径，能够实现同控制系统  的一体化数据集成；  安装在50mm直径抱杆上；  防护等级IP66，适合户外安装，环境温度-40至85℃；  危险认证适合1级2区，220VAC外部供电。 

说明书旋窑无线测温系统
一、技术领域
本发明涉及的技术领域为，工业现场数据测量及无线传输。 
二、背景技术
无线仪表系统有无线仪表与无线网关组成。无线仪表内含智能变送器，将传感器信息通过无线信号发送出来。无线网关负责组网，管理网络，并将信息传送给DCS等数据处理终端。无线仪表由电池供电，功耗低，可工作半年到一年不换电池。无线网关由现场24VDC供电，可以通过MODBUS485接口、RS232接口、RJ45网口与上位机或者DCS系统连接。无线仪表入网与离线网关可以自动管理，无需额外设置，扩容，更换，维修很方便，不影响其他仪表及网络的使用。 
无线网关自有的工作平台可以对网络进行诊断，查询仪表工作状态、是否在线。并可以记录历史数据，对历史数据进行趋势分析。 
三、发明说明
1.发明目的 
由于现场施工条件以及设备自身条件的综合考虑，在旋窑无线测温方面用传统的有线测量方式很难达到测量要求并且现场施工会消耗多的人力财力物力，所以提出用无线技术对旋窑进行温度监测。即免去现场现场布线的麻烦，用可一免受现场环境干扰。 
2.技术解决方案 
多台多路温度发送器即无线温度变送器安装在旋转筒外壁上，带不锈钢平托架。每台无线变送器的输入端，连接铠装热电偶，温度信号经过处理后，采用无线电波发送至多路温度接收器即无线网关。多路温度接收器即无线网关无线网关放置在控制室内或室外，使用2寸管安装，带不锈钢平托架。天线由馈线引至室外以良好接收信号。安装在氧化炉和炭化炉上的无线变送器自动寻找同无线主节点进行无线通讯。网关自组网无需额外设置。网关通过有线接入控制系统，采用标准通讯仂议Modbus TCP/IP(或Modbus RS485，或RS232)，实现同控制系统无缝式数据集成。 
无线网关之间相互无线通讯，构建无线mesh主干网络；构建冗余无线通讯路径；自组织、自愈合，安全、可靠，能够实现同控制系统的一体化数据集成。 
无线网关需要安装抱杆(50mm直径)上。无线网关防护等级IP66，适合户外安装，适合环境温度-40至85℃；危险认证适合1级2区(Zone2)，220VAC外部供电。 
无线变送器同任意一个无线网关进行无线通讯，构建冗余的通讯路径、跳频、自组织、自愈合。无线变送器数据刷新速度最快可以设定为1秒，可以设定为更慢如5秒、10秒、30秒。无线变送器 隔爆可以应用在危险区域如1级1区，防护等级IP66/67，防腐蚀等级G3和NEMA Type4X；适合环境温度-40至85℃；无线变送器由电池供电，常温下，1秒刷新可用4.5年，5秒刷新可用10年。 
无线温度变送器为多通道，可以同时接入多个TC；所以旋窑炉上可安装少量无线温度变送器来采集转炉上多个温度测点的数据。 
无线管理平台安装在控制室中，支持可视化监测无线网络的通讯状态；支持无线变送器的远程在线组态和校验；负责无线网络的诊断和安全管理，对无线设备的安全授权。 
无线设备采用2.4GHz公用波段跳频，自组织、自愈合；无线网络的规模灵活，安装方便；无线设备有国家无委会核准，符合开放工业无线国际标准。 
无线网络扩展非常方便，能够非常容易的在无线网络中增加新的测点，而无需增加新的硬件，无需敷设电缆、桥架、电缆保护管，无需接线等等。 
四、附图说明
图1为现场旋窑设备图 
图2为无线温变及无线网关安装图 
图3为内部测温示意图 
图4为氧化炉/炭化炉测温系统示意图 
五、具体实施方式
其中铠装热电偶安装于旋窑的内筒中，该内筒为转体设备，转炉分多段(以六段为例)，每段设多个测量点(以3个测温点为例)，它们位于每段的横截园面上，并两两间的夹角为120°，转炉内的物料为碳粒(麦粒大小)和氧化空气，碳粒具有磨蚀力，因此内炉的壁上设计了3根保护套管，其轴心与转炉的轴心平行，每根保护套管内安装一个6点的多点式铠装热电偶。转炉内碳粒的积厚大概为转炉直径的1/3，铠装热电偶主要用来测量碳粒的温度，当铠装热电偶在转动过程中，被埋在碳粒中的时长大概为11～15秒，因此要求热电偶从一种物料进入另一种物料后测量到稳定、准确温度的时间不大于10秒。 
在转炉每段测温点，保护套管均设计一个法兰口，规格为DN50，法兰标准为：HG/T20592法兰S050-6RF(根据现场情况而定)，而供货商应为每一个测量点的测量端提供一片法兰盖，法兰盖的标准与规格为：HG/T20592法兰盖50-6RF，法兰盖的材应与设备相同，氧化炉的材质为16Mn，炭化炉的材质为OCr25Ni20。 
本装置产品质量能否达标，关键在于氧化炉，炭化炉内物料测量温度与控制。根据工艺要求，在氧化炉，炭化炉转炉的轴向上从进料口到出料口均匀布置3组共18个温度测量点、各组沿筒体环状 120°夹角布置三个温度测量点，考虑安全可靠，便于维护，测温点选用单支E偶，所以每台转炉共计有18点温度信号需引出进DCS。 
信号从转炉引进至控制室的连接方式有滑环和无线传输两种。根据本装置的特点，我们推荐使用无线信号传输方式，每台无线温变可以接3个E偶温度信号，一个炉子只需6台无线温变即可。因为：如果用滑环，每台转炉有18个测量点，信号引线有几十条，则滑环需要有几十条滑道，这样滑环不仅难于做到滑道密封，而且体积很大，造价很高。再加上滑环完全露天，故障率高，接触电阻经常变化，信号不易稳定，测量误差很大。