Устройство для измерения температуры в металлургических печах

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПЕЧАХ, содержёицее последовательно соединейные между собой задатчик давления сжатого воздуха, трубку с подводящей. термочувствительной с дросселем на конце и отводящей частями и систему измерения расхода воздуха, отличающееся тем, что, с целыо повышения чувствительности, срока службы и расширения диапазона измерения , оно выполнено в виде корпус с охлаждающей средой, в котором размещены подводящая и ртврдящгих части трубки, а дроссель выполнен с критической площадью сечения, при этом отношение толщины стенки термочувствительной трубни к ее длине составляет 0,003-0,008. 2. Устройство по П.1, о т л-к . .ч а ю щ е е с я тем, что его термочувствительная трубка выполнена lio f винтовой линии с диаметром образуюto щей поверхности,равнЕШ дигшетру корпуса, и , равным диаметру термочувствительной трубки. 00 О)

СООЗ СОВЕТСКИХ

З«ПК6 Н

РЕСПУБЛИК (19) (И) .

ЩЩЩФРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

60 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ".»"..:,:," "

К ABTOPCHOMV СВИДЕТБ1ЬСТВУ, термочувствительной с дросселем на конце и отводящей частями и систему измерения расхода воздуха, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности, срока .службы н расширения диапазона измерения, оно выполнено в виде корпуса с охлаждающей средой, в котором размещены подводящая и отводящая части трубки, а дроссель выполнен с критической площадью сечения, при этом отношение толщины стенки термочувствительной трубны к ее длине составляет 0,003-0,008.

2. Устройство по п.1, о т л и ..ч а ю щ е е с я тем, что его термочувствительная трубка выполнена по ф винтовой линии с диаметром образующей поверхности, равным диаметру корпуса, и шагом,. равным диаметру термочувствительной трубки. (21) 3299840/22-02 (22).. 01.07.81 (46) 30.03 ° 83. Вюл. В 12 (72) В.С. Донсков, В.С. Гурфинкель, В.В. Костяков, А.Г. Зеньковский, А.В. Пожарский и Ю.C. Казаков (53) 669 ° 012.1(088.8) (56) 1; Tokarz Т.,Metody pomieru

wysokich temperatur цаги.przy pomocy

termometrow pnevmatycznych. Problem

Brojektowe. vol. Z0, В 2 1972, р. 42-48.

2. Системы и устройства пневмоав«гоматики. Сб. под ред. про@.A.À. Tàëü, M. ".Наука",. 1969, с. 373-376. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ В МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПЕЧАХ содержащее последовательно соединейные между собой задатчик давления . сжатого воздуха, трубку с подводящей, ° а

Ъ °

Ю

Ю

©Ъ

Ю

«Ь

1008604

Изобретение относится к устройствам для измерения температуры газовых сред высокотемпературных печей и может быть использовано в черной металлургии.

Известно устройство для измерения высоких температур ниэкотемпературными термочувствительными элементами, например пневматический измеритель температуры, содержащий ,отсасывающий газ, зонд, охлаждаемый водой, приспособление для отсасывания газа, две трубки Вентурри, причем только передняя интенсивно охлаждается, термометр сопротивления, установленный перед второй трубкой Вентурри, трубки отбора давлений, преобразователи дифференциальных давлений, вычислительное устройство пропорции давлений и вычислительное устройство измеряемой температуры 1);. О

Недостатками данного устройства являются сложность конструкий,. необходимость их использования совместно с вычислительными устройствами, опре; деляющими значение измеряемой темпера- 25 туры газовой среды печи по трем вели чинам давлений и одному показанию термометра сопротивления, а также маль.A срок службы, ввиду того, что рабочим телом устройства является газовая среда печи, содержащая частицы пыли и сажи, которые, осаждаясь на поверхности охлаждаемой трубки Вентурри, снижают точность измерения и приводят к нарушению нормальной эксплуатации. 35

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения температуры в виде пневматического измерителя температуры, содержащее защитный 40 кожух и последовательно соединенные между собой задатчик давления сжатого воздуха, подводящую, термочувствительную с дросселем на конце и отводящую трубки, а также систему измерения расхода воздуха (2 j.

Недостатком известного устройства является неопределенность режима истечения сжатого воздуха через дроссель термочувствительной трубки: для более высоких температур из диапазона измерений он критический, для более низких — докритический. При таком режиме показания данного пневматического измерителя зависят не только.от давления сжатого воздуха перед дросселем, но и от давления после него, и следовательно от температуры сжатого воздуха, протекаю,щего за дросселем по отводящей трубке, что вносит дополнительную погреш-6О ность с ростом температуры измеряемой газовой среды. Не обеспечивается длительная надежная работа устройства, Фак как неохлаждаемые защитный тонкостенный кожух и термочувствительная трубка нагреваются до высоких температур, при которых они быстро -.разрушаются в среде металлургической печи.

Кроме того, с ростом величины температуры измеряемой среды уменьшается чувствительность.

Цель изобретения — повышение чувствительности, срока службы и расширение диапазона измерений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для измерения температуры в металлургических печах, содержащее последовательно соединенные межцу собой задатчик давления сжатого воздуха, трубку с подводящей, термочувствительной с дросселем на конце и отводящей частями и .систему измерения расхода воздуха, выполнено в виде корпуса с охлаждающей средой, в котором размещены подводящая и отводящая части трубки, а дроссель, выполнен с критической площадью сечения, при этом отношение толщины стенки термочувствительной трубки к ее длине составляет 0,003-0,008.

Кроме того, термочувствительная трубка выполнена по винтовой линии с диаметром образующей поверхности, равным диаметру корпуса, и шагом, равным диаметру термочувствительной трубки .

На чертеже приведено схематическое изображение предлагаемого устройства.

Устройство для измерения температуры в металлургических печах включает задатчик 1 давления сжатого воздуха, подводящую трубку 2, соединяющую задатчик давления с термочувствительной трубкой 3, свернутой по винтовой линии. На конце термочувствительной трубки размещен дроссель

4, выполненный с критической площадью сечения, и соединенный через отводящую трубку 5 с системой 6 измерения расхода воздуха, включающей перемен-. ный дроссель 7 и манометр 8. Подводящая и отводящая трубки размещены в корпусе 9, представляющем собой зак- рытую с обоих торцов трубку с патрубками для подвода и отвода охлаждающей среды 10. Дроссель 4 встроен в передний торец корпуса 9 на границе измеряемой и охлажцающей сред. Отношение толщины стенки термочувствительной трубки к ее длине выбрано в пределах

0,003-0,008.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

С помощью задатчика 1 давления устанавливают постоянное давление питания сжатого воздуха, например

Р - 0 3 МПа, обеспечивающее критическое истечение через дроссель 4.

Сжатый воздух, проходя через подводящую трубку 2, приобретает температу ру охлаждающей среды 10 и поступает .

1008604

Составитель М. Зубкова

Редактор Н.Стащишина Техред Ж.Кастелевич Корректор В. Бутяга

Заказ 2322/53 Тираж 613 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород,.ул. Проектная, 4 в термочувствнтельную трубку 3, ко- 1 торая подвергается тепловому воздей-. ствию измеряемой среды металлургической печи. В результате воздух внутри термочувствительной трубки 3 нагревается, причем его температура перед дросселем 4 однозначно определяется температурой среды печи. После критического истечения через дроссель 4 воздух проходит через отводящую трубку 5, охлаждаясь в ней до 10 температуры входящего по подводящей трубке 2 воздуха, и поступает в систему 6 измерения расхода воздуха, в которой проходит через переменный дроссель 7 и истекает.в атмосферу.

Давление перед дросселем 7 контролируется IIQ манометру 8 и является выходным сигналом всего устройства.

Перевод давления в температуру производят по графикам. Температурную шкалу устанавливают прямо на манометре. Для выставления начальной точки шкалы термоЧувствительную трубку 3 располагают в среде с температурой 293 К и переменным дросселем.7 по манометру 8 устанавливают давление

РВЬ Х= 0,1 Мпа, массовый расход сжа8ЫХ того воздуха при этом в системе равен определенной величине MO Как показали испытания при измерении температуры среды металлургической 30 печи предлагаемым устройством выходной сигнал изменяется 0,1 МПа—

0,02 МПа, что соответствует стандартному унифицированному пневматическому сигналу ГСП. 35

Вид зависимости температуры Т воздуха перед дросселем 4 от температу: ры (Tn) среды печи определяется размерами термочувствительной трубки 3.

IIpH Отношении толщины стенки к длине 4р термочувствительной трубки 3, равном

0,003-0,008, .статическая выходная характеристика предлагаемого устройства имеет .линейный характер, и выхоДной сигнал РВ6 Х= 0,01-0,02 МПа соответствует диапазону измеряемых . температур Т = 800-1800ОK. При величине данного отношения меньшей

0,003 термочувсъвительная трубка 3 приобретает высокую температуру при измерении, что приводит к резкому снижению срока службы. Из-за такого нагрева термочувствительной трубки 3 выходное давление достигает значения Р®ь „= 0,02 МПа, соответ ствующего максимальному измеряемому 55 значению при .невысоких температурах среды металлургической печи, что сужает диапазон измерения. При величине отношения толщины стенки .к длине термочувствительной трубки 3 большей 0,008, диапазон измеряемых температур, которому соответствует выходной сигнал Рвб „= 0,1-0,02 МПа, смещается в сторону температур выше 1500 К, что мало применимо для сред металлургических печей.

Размещение подвсщящей и отводящей трубок в корпусе с охлаждающей средой позволяет охладить сжатый воздух, проходящий по ним, и предохра- . нить подводящую, термочувствительную и отводящую трубки от воздействия высоких температур среды металлургической печи, что ведет -к увеличению срока службы устройства и расширению диапазона измерения.—

Выполнение дросселя с критической площадью истечения позволяет получить через него стабильный режим истечения сжатого воздуха, который определяется только давлением и температурой перед дросселем, т.е. в термочувствительной трубке, и не зависит от параметров сжатого воздуха после дросселя, что повышает термочувствительность устройства.

Расположение дросселя с критичес кой площадью сечения на границе раздела измерительной и охлаждающей сред обеспечивает воздействие охлаждающей среды только на отводящую трубку, а измерительной среды— только на термочувствительную, т.е. температура сжатого воздуха в термочувствительной трубке однозначно определяется температурой среды металлургической печи, что при одновременном обеспечении критического режима исте-.. чения сжатого воздуха через дроссель также позволяет повысить чувствительность и увеличить время работы, в течение которого сохраняется начальная точность измерения, т.е. срок службы устройства.

Предлагаемое устройство имеет простую, надежную и дешевую конструкцию.

Срок службы в нагревательных печах с газовым обогревом не менее 10000 ч.

Относительная погрешность измерения равна: 1,5% при малой инерционности, характеризуемой постоянной времени, меньшей 2 с.