专利名称：一种光纤检测高炉炉衬厚度的装置的制作方法
技术领域：
本装置涉及一种高炉炉衬被烧蚀后厚度变化情况的在线检测装置仪器。
在本实用新型之前，高炉炉衬烧蚀情况的检测，大多采用预埋多支热电耦进行，其不足一是为有源器件；二是不能有效反映炉衬烧蚀情况，所测量数据不准确；另有一种是采用电阻法进行测量的装置，该装置不仅为有源器件，而且工艺复杂，维护困难，并只能测量炉身，不能测量炉底；还有一种是专利申请号为94228802.5、名称为《高炉炉衬厚度检测仪》的技术，即采用超声波进行检测，由于超声波发射接收的关键器件是半导体接收发射装置，它在高温下常发生与传感器接触不良的现象，导致检测数据不准，影响工作质量。
本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种由无源器件组成的、集探测与传输为一体，多功能检测，且测量准确、耐高温、维护方便、适合于任何允许铺设光纤的高炉炉体上的炉衬烧蚀检测装置。
本实用新型的目的是这样实现的主要由计算机、时域反射计、树型耦合器、光开关、传感器组成的光纤检测高炉炉衬厚度的装置，在于将检测炉衬被烧蚀情况的厚度探测器、检测炉内火焰强度的光纤光强探测器及检测炉内温度的探测器分别装在传感器内，与计算机用导线连接的厚度通道控制器，其相应的接口与此对应的光纤厚度探测器相接，与计算机用导线连接的光强测量仪与光强通道控制器进行连接，光纤光强探测器与光强通道控制器上的相应接口连接，与计算机用导线连接的温度测量仪与温度通道控制器进行连接，光纤温度探测器与温度通道控制器上的相应接口连接。
安装时，该传感器被埋入炉衬中，并与炉壁垂直，且与炉料成切向运动状态布置。
如测量准确度要求高，则将光纤缠绕在耐火棒的凹槽里，所缠绕的匝数与系统要求的精度成正比；如果要求的测量精度不太高，可将光纤同轴埋入耐火棒提前预留的孔内。
其工作原理时域反射计发出单脉冲光信号，该脉冲信号通过树型耦合器、光开关传到光纤厚度探测器的终端，该脉冲信号经终端反射，通过光开关及树型耦合器，返回到时域反射计。时域反射计发出的信号与返回的反射信号之间的时间间隔，即反应为耐火棒被烧蚀情况信号，该信号经计算机计算，便为耐火棒烧蚀后的长度。由于在烧蚀时，耐火棒与炉衬同步进行，故耐火棒烧蚀后的长度也即为炉衬被烧蚀后的厚度。这样重复检测，便是炉衬厚度的变化情况。关于炉内火焰强度及温度的检测，经计算机选通测点后，则光纤光强探测器、光纤温度探测器则将各自所测信号分别传输给光强测量仪及温度测量仪，然后再输给计算机即可得到所要测点的数据。
本装置集探测与传输为一体，且采用无源器件，并为多点、多功能检测，由计算机进行数据处理，故不受环境干扰，使得检测数据准确、结构简单、维护方便。从而对高炉的安全运行起到了保证作用，是在线高炉炉衬被烧蚀后厚度变化情况的理想检测装置。
如下图1为光纤测量高炉炉衬厚度装置结构式示意图图2为传感器结构图图3为与高炉安装剖视图
以下结合附图进一步详述如下由计算机1、时域反射计2、树型耦合器3、光开关4、传感器5组成的光纤检测高炉炉衬厚度的装置，为使得该装置为无源器件，且集探测与传输为一体，用光纤作探测器件。为达到多功能检测高炉内部的火焰强度、内衬被烧蚀及温度变化情况，在传感器5内装有光纤厚度探测器7、光纤光强探测器8及光纤温度探测器9。与计算机1用导线连接的厚度通道控制器6，其相应的接口与此对应的光纤厚度探测器7相接，与计算机1用导线连接的光强测量仪11与光强通道控制器10进行连接，光纤光强探测器8与光强通道控制器10上的相应接口连接，与计算机1用导线连接的温度测量仪13与温度通道控制器12进行连接，光纤温度探测器9与温度通道控制器12上的相应接口连接。
安装时将传感器5被埋入炉衬14中，并与炉壁15垂直安装，与炉料成切向运动状态布置。
为了使检测的数据准确，即能准确反映炉衬烧蚀情况，故传感器5中的光纤厚度探测器7由光纤并将其缠绕在耐火棒16上每隔一定间距所制的凹槽17制作而成，其凹槽"的间隔及在每个凹槽17里缠绕的光纤匝数是根据精度要求而制作，一般凹槽17之间的间距为10～30毫米，光纤匝数为5～20。缠绕的密度越大，则测量的数据越准确。如果对于测量的数据要求不高，也可以直接将光纤埋入提前预留的耐火棒16的孔内。
为了能精确地反映整个高炉体内状况，确保高炉安全运行，在炉底、炉体不同高度的同一平面设置若干个探测点，根据要求分别埋入若干个传感器5，其中每个传感器5上的光纤厚度探测器7与相应的光开关4连接，每个光开关4与树型耦合器3上的相应接头连接。光纤光强探测器8、光纤温度探测器9分别与各自相应的光强通道控制器10、温度通道控制器12连接。
工作原理；从时域反射计2发出的单个光脉冲信号，通过树型耦合器3、光开关4传输到光纤厚度探测器7的终端，信号这时经该终端反射，再通过光开关4、树型耦合器3，返回到时域反射计2，时域反射计2对发出的信号与返回信号之间的时间间隔进行测量，得到耐火棒16的长度，再传输到计算机1进行数据处理，便得到炉衬14的厚度数据。所得到的耐火棒16的长度即为炉衬被烧蚀后的厚度，是因为在炉衬14被烧蚀时，耐火棒16与它同步被烧蚀。这种重复检测，即为高炉炉衬厚度变化的情况。关于炉内火焰强度及温度的检测，经计算机1选通测点后，则光纤光强探测器8、光纤温度探测器9则将各自所测信号分别传输给光强测量仪11及温度测量仪13，然后再输给计算机1即可得到要测点的数据。
权利要求1.一种光纤检测高炉炉衬厚度的装置，主要由计算机1、时域反射计2、树型耦合器3、光开关4、传感器5所组成，其特征在于传感器5内分别装有光纤厚度探测器7、光纤光强探测器8及光纤温度探测器9，与计算机1用导线连接的厚度通道控制器6，其相应的接口与其对应的光纤厚度探测器7相接，与计算机1用导线连接的光强测量仪11与光强通道控制器10进行连接，光纤光强探测器8由导线与光强通道控制器10上的相应接口连接，与计算机1用导线连接的温度测量仪13与温度通道控制器12进行连接，光纤温度探测器9由导线与温度通道控制器12上的相应接口连接。
2.根据权利要求1所述的一种光纤检测高炉炉衬厚度的装置，其特征在于光纤厚度探测器7为光纤缠绕在耐火棒16的凹槽17里，或者将光纤同轴埋入耐火棒16的孔内。
3.根据权利要求1所述的一种光纤检测高炉炉衬厚度的装置，其特征在于传感器5中设置的光纤光强探测器8、光纤厚度探测器7的长度与高炉炉壁15的厚度相等，光纤温度探测器9的长度稍长于高炉冷却层的厚度。
专利摘要一种光纤检测高炉炉衬厚度的装置,主要由计算机1、时域反射计2、树型耦合器3、光开关4、传感器5所组成,其特征在于传感器5内分别装有光纤厚度探测器7、光纤光强探测器8及光纤温度探测器9,传感器5所装的光纤厚度探测仪与其相应的光开关4连接,其余二个探测器与各自的系统连接。本装置集探测与传输为一体,且采用无源器件,并为多点、多功能检测,不受环境干扰,测量准确、结构简单、维护方便。
文档编号C21B7/24GK2325400SQ9724167
公开日1999年6月23日 申请日期1997年12月29日 优先权日1997年12月29日
发明者王卫平, 王绍军, 李维来, 张世爵, 慎乃光, 邓棠, 文君, 沙明, 姜德生, 向亚平, 夏汉生, 杨先发 申请人:武汉钢铁(集团)公司