高炉喷煤支管喷吹状态监测系统 本发明属于高炉炼铁领域，适用于高炉喷煤系统。
喷煤支管的管径小，弯管多，是喷吹堵塞和断煤等喷吹故障的多发区，由于其靠近炉前，它常常也是高炉喷煤系统实行自动化监控的盲区。对于多管路系统，可以在喷吹罐的支管出口安装压力传感器，以测量混合压力的方法监测支管堵塞，但这种方法不适合于单管路加分配器喷煤系统，因其靠近高炉风口，与热风压力的差值小，不宜采用测压测堵方法。而煤粉温度是一种容易监测的物理量，可以利用测温法监测这部分管道的喷吹状态，使整个喷煤监控系统得到完善。此外，测温元件与测压元件相比，价格更低，性能更为可靠，测温信号也适于计算机进行采集和统计处理。
依据高炉喷煤系统煤粉温度始终高于环境温度的实际工况条件，台湾中钢公司3号高炉(Chung-ken ho,Chi-seng Chou and Shan-wen Du:China SteelTech.Rep.,1996,No.10,PP81-86.)和宝钢公司3号高炉的喷煤支管安装有温度监测系统，这两座高炉均为单管路加分配器的喷煤系统，所采用的支管测温元件均为金属表面温度计。此金属表面温度计包在支管的外面，另外它外层设有护套，防护部件复杂，制作成本高，而且易受环境温度的干扰。
本发明的目的在于提供一种配置简单，监测性能可靠，成本低的高炉喷煤支管喷吹状态监测系统，它适用于连续监测喷煤支管的温度变化，对各支管在喷吹中的堵塞、停煤、断煤以及输送不畅等非正常状态实施在线测报。
本发明依据高炉喷煤系统中煤粉温度始终高于环境温度的工况条件，利用安装在喷煤支管上的测温元件，实时测量支管的温度变化，并且根据其温降变化幅度，对喷吹故障进行监测和报警，即支管温度的高低，反映支管喷煤量的相对多少；某支管温度突然下降，表明出现了堵塞、停煤或输煤不畅等喷吹故障。利用该系统可以及时发现支管喷吹故障，为各风口均匀和稳定喷煤及改善喷吹操作提供依据。
本发明监测系统由安装在喷煤支管上的测温元件、信号传输导线、工业控制计算机系统三部分组成；所述测温元件由热电阻、导温环、对夹法兰组成，测温元件设有隔尘挡水罩；所述热电阻采用三线制铜热电阻，所述导温环为纯铜环，其纯度＞99％，壁厚为8-10mm，所述铜热电阻从导温铜环的侧壁插入至导温铜环内，热电阻前端距导温铜环内孔1.5-2.0mm，将导温铜环用螺栓固定在喷煤支管地对夹法兰之前，并采用O形橡胶圈实现与管道的密封；所述信号传输导线选用六芯屏电缆，导线架空铺装和接地保护，导线接头进行防水处理；所述工业控制计算机系统包括2块双端16路热电阻调理卡，1块双端16路光隔离模入接口卡，586工控机；每条喷煤支管设一个测温点。
本发明监测系统配置分述如下：
1、测温元件
对测温元件的基本要求是：结构简单、安装方便、能有效隔绝环境热干扰、响应时间短、测温精度高。此外，根据喷煤系统的特殊需要，测温元件还必须具有抗磨损、不粘污和密封性好的特点。
本系统选用的测温介质是常用金属中的导热性最好的纯铜。选用的测温传感器是在0-100℃温度范围内有较好的测温精度的铜热电阻。测温元件构成为：在纯铜环(纯度＞99％，壁厚8-10mm)侧壁开孔，插入三线制热电阻(Cu50)，热电阻前端距铜环内孔1.5-2.0mm，将铜环对夹在喷煤支管的法兰之间，通过O形橡胶圈实现与管道的密封。
2、测温信号传输：
为保证测温信号的传输质量，增加其抗干扰能力，采取了以下措施：即选用多芯屏蔽电缆作为信号传输导线；导线架空铺装和接地保护；测温元件隔尘挡水；导线接头进行防水处理等。
3、计算机系统：
热电阻测温信号经通过屏蔽电缆传输到喷煤控制室，经双端16路热电阻调理卡(2块)、双端16路光隔离模入接口卡(1块)进行信号放大和转换，然后进入586工控机进行数据采集和处理。
本发明监测系统的监测方法如下：
煤粉在制备过程中，经热烟气干燥脱水、保温输送和存储，其温度始终高于环境温度，同时也高于干冷脱水后压缩空气的温度。因此，喷吹罐(或分配器)后喷煤支管的温度可以比较准确地反映管道内部的煤粉喷状况，即某喷煤支管的温度高，则该支管的喷煤量相对较大；温度低，则喷煤量相对较小；若喷煤支管堵塞、断煤或管道输煤不畅时，其温度会突然下降。依据上述实际工况条件，本发明高炉喷煤支管喷吹状态监测系统主要由喷煤支管测温元件、传输导线、工业控制计算机三部分所组成，是一套独立的计算机温度监测系统。它利用管道测温元件连续测量喷煤支管的温度，通过专用接口模卡和计算机进行数据采集和处理，在计算机屏幕上以光棒图实时显示每条喷煤支管的温度，以曲线图分别显示各支管24小时(共7天)的温度---时间推移图。通过曲线图能了解支管全天的喷吹状况，并能对支管堵塞、停煤、断煤及输煤不畅等非正常喷吹状态实行在线监测和报警。
本发明与现有技术相比，优点在于：
该测温系统适用于多管路喷煤系统(测温元件安装在混合器后部支管)，同样也适用于单管路加分配器喷煤系统(测温元件安装在分配器后部支管)该系统的配简单、性能可靠，属于低价位的智能化测温仪表系统。它的运行成功，将为喷煤系统提供了一种新的监测手段，并且能够在改善喷煤操作、实现高炉各风口稳定大量喷煤和长时间均衡喷煤方面发挥重要作用。
该系统的测温元件选用导热性好的铜热电阻和导热纯铜环，结构简单，安装方便，能有效隔绝环境热干扰，响应时间短，测温精度高，能够比较准确地测报喷吹故障，并由测温数据了解喷煤支管24小时的喷吹状态。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明所述测温元件结构示意图。
图2为本发明系统连接示意图。
图3为本发明实施例喷煤支管测温光棒图。
图4、图5为本发明实施例喷煤支管温度----时间推移图。
图1中，1为铜热电阻，2为O型橡胶圈，3为导温铜环，4为对夹法兰。铜热电阻1插入导温铜环3的内部，导温铜环用螺栓固定在对夹法兰4之间，采用O型橡胶圈2进行密封，测温元件通过活动接头与喷煤支管连接。
图2中，1为铜热电阻，2为热电阻调理卡，3为模入接口卡，4为CPU，5为计算机。
实施例。
1999年3月，针对首钢多管路喷煤系统，在首钢1号高炉(2536m3)投入应用型30测点测温监测系统，对30个热电阻测温信号进行采集和数据处理，用光棒图3在线显示30个测温点的实际温度，对30条喷煤支管的堵塞、停煤、断煤和输煤不畅等喷吹故障进行光棒闪烁报警，用曲线图4、5分别显示各支管的温度历史记录，获得24小时的温度---时间推移图，连续记录30支管在7天内的测温数据以及故障发生的时间。
测温光棒图见图3。在计算机屏幕上同时显示三个系列共30条支管的光棒图，横坐标为支管编号，纵坐标为温度(℃)，光棒上有对应支管的实时检测温度显示。
图3中二系列的5、8、11、23和29号支管同时变为红色，表明该系列喷吹罐已达到下料线，并且部分漏斗已经出现料空，应该开始倒罐。
三系列27号支管处于人为停喷状态，该支管的光棒高度明显偏低，其温度比同系列其他支管的平均温度低6.3℃。
从屏幕中的“曲线图”按钮可以直接发进入曲线图窗口，见图4、5。曲线图可以同时显示三条支管的温度-时间推移曲线。纵坐标为时间，单位是小时。屏幕右侧为支管选择按钮，下侧是日期选择按钮。
图4中，一系列10号支管每间隔约2小时出现一次曲线下行，表明该支管在喷吹中存在有规律的断煤现象，这与首钢一高炉喷煤系统的倒罐周期是吻合的。二系列5号支管的曲线波折较平缓，表明该系列的倒罐比较及时，该支管没有出现明显的断煤现象。
三系列24号支管在早4-5时发生堵塞，在图5中该时间段有明显的下行温度曲线。这点也与喷煤操作原始记录吻合。
经过在线检验，表明本系统断煤、停煤和堵塞的报警时间为4-6分钟(光棒由绿变红)，喷煤恢复后，2-3分钟可以取消报警。
从光棒图、曲线图结合现场情况可以分析如下：
(1)在喷吹罐料满时，同系列若只有1或2根支管出现报警，而此时相应支管的混合压力也发生了变化，可以认定该支管是堵塞状态。同系列有数根支管同时报警，喷吹罐电子称也显示料亏，可以认为是断煤状态，正常喷吹时，同系列某支管温度明显低于其他支管的平均温度，可以认为其管路堵塞或者处于人为停喷状态。
(2)由喷煤支管的温度---时间推移图可以了解支管24小时的喷吹状态。曲线变化平缓，表明喷吹连续，倒罐及时。曲线下行线段多，表明喷吹间断，侄罐不及时。有明显的下行线，表明出现了堵塞、断煤或停煤。曲线的低位段宽度大，表明出现故障的时间较长。