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申请/专利权人：雷恒控制设备(北京)有限公司

摘要：高炉雷达探尺系统及其运行方法，包括设置在炉体顶部的自动执行系统以及设置在所述自动执行系统上方的导波系统、所述导波系统顶部设置的发射源以及所述发射源下端设置的导播天线，所述导播天线设置在所述导波系统内部，且所述发射源与所述导波系统外部设有防护套，其特征在于：还包括吹扫系统和现场显示控制系统。本发明具有的优点是：凭借其完善的吹扫系统，可以提供足够大的氮气压力抑制住炉内的顶压，而氮气又不产生逆流现象，故可以减小由于不同的高炉顶压而引起的测量误差，以达到高精度测量，并且通过其现场显示控制系统使所述高炉雷达探尺系统实现在故障状态下可调控。

主权项：1.高炉雷达探尺系统，包括设置在炉体顶部的自动执行系统1以及设置在所述自动执行系统1上方的导波系统2、所述导波系统2顶部设置的发射源3以及所述发射源3下端设置的导播天线4，所述导播天线4设置在所述导波系统2内部，且所述发射源3与所述导波系统2外部设有防护套5，所述自动执行系统1包括自动执行机构10与自动执行器11，且所述自动执行系统1安装在所述防护套5下方；所述导播天线（4）还设有测温元件；其特征在于：还包括吹扫系统和现场显示控制系统，其中，所述吹扫系统为四路吹扫系统，包括压力检测仪表、设置在所述发射源根部的两侧45°和135°的第一支路6、设置在所述发射源3前端两侧0°和180°的第二支路7、设置在所述防护套5侧面水平方向0°和180°的第三支路8以及设置在所述防护套5侧面水平方向90°和270°的第四支路9；所述现场显示控制系统包括显示系统与控制系统，所述显示系统包括压力输出变送器和温度输出变送器，所述控制系统包括所述自动执行系统的动作开关、报警信号控制器以及设置在吹扫系统中的气体压力控制器；所述显示系统与所述控制系统通过现场操作显示柜有机的连接在一起，所述现场操作显示柜还连接有低压、高温声光报警装置；应用于所述高炉雷达探尺系统的运行方法，该方法包括：步骤一，启动高炉雷达探尺系统，高炉雷达探尺系统开始运行，伴随温度监测系统和气体压力监测系统同时开启；步骤二，高炉雷达探尺系统中的信号源发射信号；步骤三，高炉雷达探尺系统中的导播天线以波束的形式发射26GHz的电磁波信号；步骤四，高炉雷达探尺系统中的导波系统调整所述导播天线发出的波束的方向；步骤五，波束抵达被测介质；步骤六，被测介质反射回波；步骤七，高炉雷达探尺系统中的导播天线接收回波；步骤八，高炉雷达探尺系统中的现场显示控制系统进行分析、运算；步骤九，得出被测介质的高度；步骤一中，温度监测系统中，监测温度超出最高温度800度时，所述测温元件传出信号，所述自动执行器接收到所述测温元件传出的信号时自动动作，关闭所述自动执行机构，保护高炉雷达探尺系统，同时声光报警装置接收所述测温元件传出的信号发出声光报警；步骤一中，气体压力监测系统中，监测气体压力低于最低压力0.3MPa，或者气体流量小于30立方小时时，气体压力传感器传出信号，所述自动执行器接收到所述气体压力传感器传出的信号时自动动作，关闭所述自动执行机构，保护高炉雷达探尺系统，同时声光报警装置接收所述气体压力传感器传出的信号发出声光报警。

全文数据：高炉雷达探尺系统及其运行方法技术领域本发明涉及高炉生产辅助装置领域，尤其涉及高炉雷达探尺系统及其运行方法。背景技术雷达探尺是用于炼铁生产中测量高炉炉内料位的专用设备。在使用时具有超强粉尘穿透能力，数据无延时，且炉内测量精度可达10cm。雷达探尺是基于使用雷达微波测量的方法，通过完善吹扫、冷却、导波等技术，精确导出料面的实时位置数据。但是高炉始终是高压、高粉尘状态。怎样在这种环境使导播天线不受粉尘侵扰，又是一个必须解决的难题。根据高炉的大小不同，所设计的顶压也不太一样，在实际使用的过程中还会存在误差。由此，雷达在这种情况下，必须要有足够大的氮气压力能够抑制住炉内的顶压，而氮气又不能产生逆流现象才能保证测量的精度。并且在使用时，雷达探尺接触的高炉顶部温度一般在200℃-800℃之间，由于温度的不恒定，偶尔高炉在运行中有可能会发生蹦料、塌料、溅料的现象，有可能将料卡在天线口，或因为其它原因影响雷达工作，这样就需要停产进行维修和维护工作，给生产带来很大的不便，而且，传统的雷达探尺从高炉上取下后，严重积灰，微波也已经无法发射与接收，新产品装上后短时间内也无法使用，故在现有的技术中，普遍使用的雷达探尺存在在故障状态下不可调控、易积灰、测量精度低、数据漂移、备件量高等问题。发明内容本发明的目的是提供高炉雷达探尺系统及其运行方法，可以排除高炉中粉尘的影响，极大的提高雷达探尺系统的测量精度。同时，基于其良好的无故障使用特点和零维护以及在故障状态下可调控的优势，成为替代传统雷达探尺的理想测量工具。为实现上述目的，本发明提供的高炉雷达探尺系统及其运行方法，包括设置在炉体顶部的自动执行系统以及设置在所述自动执行系统上方的导波系统、所述导波系统顶部设置的发射源以及所述发射源下端设置的导播天线，所述导播天线设置在所述导波系统内部，且所述发射源与所述导波系统外部设有防护套，其特征在于：还包括吹扫系统和现场显示控制系统，其中，所述吹扫系统为四路吹扫系统，包括设置在所述发射源根部的两侧45°和135°的第一支路、设置在所述发射源前端两侧0°和180°的第二支路、设置在所述防护套侧面水平方向0°和180°的第三支路、设置在所述防护套侧面水平方向90°和270°的第四支路以及压力检测仪表。所述现场显示控制系统包括显示系统与控制系统，所述显示系统包括压力输出变送器和温度输出变送器，压力输出变送器和温度输出变送器的作用是将压力检测仪表上的压力信号和雷达上的温度信号转换放大为电信号，传输到控制系统内再还原成压力信号和温度信号进行输出，所述控制系统包括所述电动球阀的动作开关、气体压力调节控制器与报警信号控制器，所述电动球阀的动作开关可以手动控制该电动球阀的开启与关闭，气体压力调节控制器可以手动调节吹扫系统的气体压力，报警信号控制器可以手动开启与关闭声光报警装置，所述显示系统与所述控制系统通过现场操作显示柜有机的连接在一起，所述现场操作显示柜还连接有声光报警装置。所述导波系统为导波管，且其安装在所述自动执行系统上方。所述自动执行系统包括自动执行机构与自动执行器，且所述自动执行系统安装在所述防护套与炉体之间，所述自动执行机构为电动球阀，所述自动执行器为该电动球阀的自动开关。所述发射源包括发射系统与接收系统。所述导播天线包括发射天线和接收天线，所述导播天线处设有测温元件，所述测温元件为热敏电阻，且所述导播天线为喇叭形，所述导播天线喇叭形的一端与所述防护套之间的距离为5mm，所述导播天线为直径为75mm的不锈钢天线，且所述天线的发射角为±4°。所述吹扫系统第一支路使用的吹扫管路为18NPT管，所述吹扫系统第二支路使用的吹扫管路为12NPT管，所述吹扫系统第三支路和第四支路使用的吹扫管路为34NPT管。高炉雷达探尺系统的运行方法，其特征在于，步骤一，启动高炉雷达探尺系统，高炉雷达探尺系统开始运行，伴随温度监测系统和气体压力监测系统同时开启；步骤二，高炉雷达探尺系统中的信号源发射信号；步骤三，高炉雷达探尺系统中的导播天线以波束的形式发射26GHz的电磁波信号；步骤四，高炉雷达探尺系统中的导波系统调整所述导播天线发出的波束的方向；步骤五，波束抵达被测介质；步骤六，被测介质反射回波；步骤七，高炉雷达探尺系统中的导播天线接收回波；步骤八，高炉雷达探尺系统中的现场显示控制系统进行分析、运算雷达脉冲信号从发射到接收的间隔时间，根据公式L＝VT2进行计算，其中L：测量的高度，V：雷达波的速度，T：雷达波从发射到接收的间隔时间，可以算出发射源到被测介质表面的距离，并输出相应的信号；步骤九，得出被测介质的高度。步骤一中，温度监测系统中，监测温度超出最高温度800度时，所述测温元件传出信号，所述自动执行器接收到所述测温元件传出的信号时自动动作，关闭所述自动执行机构，保护所述高炉雷达探尺系统，同时声光报警装置接收所述测温元件传出的信号发出声光报警。步骤一中，气体压力监测系统中，监测气体压力低于最低压力0.3Mpa，或者气体流量小于30立方小时时，气体压力传感器传出信号，所述自动执行器接收到所述气体压力传感器传出的信号时自动动作，关闭所述自动执行机构，保护所述高炉雷达探尺系统，同时声光报警装置接收所述气体压力传感器传出的信号发出声光报警。附图说明图1是雷达结构示意图；图2是吹扫系统第一、第二支路示意图；图3是吹扫系统第四支路的俯视图；图4是雷达探尺系统工作流程图图中：1、自动执行系统；2、导波系统；3、发射源；4、导播天线；5、防护套；6、吹扫系统第一支路；7、吹扫系统第二支路；8、吹扫系统第三支路；9、吹扫系统第四支路；10、自动执行机构；11、自动执行器。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步详细描述，本发明的具体实施方式如下：本实例的工作过程：高炉雷达探尺系统及其运行方法，包括设置在炉体顶部的自动执行系统以及设置在所述自动执行系统上方的导波系统、所述导波系统顶部设置的发射源、所述发射源下端设置的导播天线，所述导播天线设置在所述导波系统内部，且所述发射源与所述导波系统外部设有防护套，所述发射源连接现场显示控制系统，其特征在于：还包括吹扫系统，其中，所述吹扫系统为四路吹扫系统，包括压力检测仪表、设置在所述发射源根部的两侧45°和135°的第一支路、设置在所述发射源前端两侧0°和180°的第二支路、设置在所述防护套侧面水平方向0°和180°的第三支路以及设置在所述防护套侧面水平方向90°和270°的第四支路。本发明结构如图1所示。所述导波系统为导波管，且其安装在所述自动执行系统上方。所述自动执行系统包括自动执行机构与自动执行器，且所述自动执行系统安装在高炉炉体上，所述自动执行机构为电动球阀，所述自动执行器为该电动球阀的自动开关，当该自动开关收到压力检测仪表传来的压力过低信号或者测温元件传来的温度过高信号时，自动开关启动，自动关闭电动球阀。所述现场显示控制系统包括显示系统与控制系统，所述显示系统包括压力输出变送器和温度输出变送器，压力输出变送器和温度输出变送器的作用是将压力检测仪表上的压力信号和雷达上的温度信号转换放大为电信号，传输到控制系统内再还原成压力信号和温度信号进行输出，所述控制系统包括所述电动球阀的动作开关、气体压力调节控制器与报警信号控制器，所述电动球阀的动作开关可以手动控制该电动球阀的开启与关闭，气体压力调节控制器可以手动调节吹扫系统的气体压力，报警信号控制器可以手动开启与关闭声光报警装置，所述显示系统与所述控制系统通过现场操作显示柜有机的连接在一起，所述现场操作显示柜还连接有声光报警装置。下表1所列各项为本发明的技术指标：当该高炉雷达探尺系统启动时，发射源发射信号，并且温度监测系统和气体压力监测系统同时运行，发射源包括发射系统和接收系统，直径为75mm的不锈钢导播天线通过±4°的发射角将发射源发射的信号以波束的形式发射26GHz的电磁波信号，导波管对发出波束进行调整，使之可以顺利的抵达被测介质，抵达被测介质之后反射回来的回波又被导播天线接收，并将接收到的波束转化为信号反馈给发射源，现场显示控制系统的电子部件通过分析、计算雷达脉冲信号从发射到接收的间隔时间，根据公式L＝VT2进行计算，其中L：测量的高度，V：雷达波的速度，T：雷达波从发射到接收的间隔时间，算出发射源到被测介质表面的距离，并输出相应的信号。为保证所述雷达探尺系统可以正常工作，吹扫系统分为四路同时为所述雷达探尺系统提供氮气，所述吹扫系统的第一支路与第二支路分别采用18NPT管与12NPT管作为吹扫管路，由于当氮气流量与压力一定时，通过的管径越小，压力会越大，所以在天线的内部会形成四条不同路径，两路不同压力的气流，加之发射源是锥形的，天线是喇叭形的，因此就形成一道涡旋气流向外喷射，如图2所示。这道气流，可以保证发射源与天线内部不沾尘；而雷达是安装在防护套里面的，防护套与导播天线间的缝隙为5mm。因为到雷达天线的敞口处，氮气压力已降低，与炉内的顶压相遇时，产生气流，将粉尘带到天线的边缘；吹扫系统第三支路与第四支路的氮气管路采用34NPT管，可以增加气体的流量，这样在导波管的周围就会形成一面气体墙，用以保持导波管的清洁。吹扫系统第四支路位置如图3所示。在吹扫系统的作用下，可以提高所述雷达探尺系统的清洁程度，使所述雷达探尺系统的测量精度大大提高。并且高炉在运行过程中有很多环节要使用氮气，当气体压力低于0.3Mpa或者气体流量不高于30立方小时时，气体压力监测系统发出信号，声光报警装置根据回传的信号会发出声光报警，并且电动球阀上的自动开关根据气体压力监测系统传来的信号自动动作，关闭电动球阀，保护雷达不损坏，而当发出声光报警时，操作人员可以通过声光报警控制器关闭声光报警，并操作气体压力调节控制器，根据高炉现场所供氮气情况，调节雷达系统中气体的压力，若调节后的压力符合雷达探尺系统的工作条件，球阀开启，雷达探尺系统继续运行；其次，高炉在运行中容易出现蹦料现象，温度有可能瞬时升温至近千度，当温度高于最高温度800度时，温度监测系统发出信号，此时声光报警装置根据传来的信号亦会发出声光报警，并且电动球阀上的自动开关根据温度监测系统传来的信号自动动作，关闭电动球阀，保护雷达不损坏，而当发出声光报警时，操作人员可以通过声光报警装置控制器关闭声光报警，并将球阀上的雷达拆卸下来检查维护，确认雷达完好后将雷达安装回球阀并重启系统，若重启后的温度符合雷达探尺系统的工作条件，球阀开启，雷达探尺系统继续运行。雷达探尺系统的工作流程如图4所示。下表2是该雷达探尺系统的氮气吹扫测试：下表3是雷达探尺系统的料位测试：在本实施方案中，系统所需的氮气压力要大于0.4Mpa，瞬间压力不得低于0.3Mpa，且氮气的流量要大于30立方小时。经实验验证，该雷达探尺系统及其运行方法是可行的。以上对发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

权利要求：1.高炉雷达探尺系统，包括设置在炉体顶部的自动执行系统1以及设置在所述自动执行系统1上方的导波系统2、所述导波系统2顶部设置的发射源3以及所述发射源3下端设置的导播天线4，所述导播天线4设置在所述导波系统2内部，且所述发射源3与所述导波系统2外部设有防护套5，其特征在于：还包括吹扫系统和现场显示控制系统，其中，所述吹扫系统为四路吹扫系统，包括压力检测仪表、设置在所述发射源根部的两侧45°和135°的第一支路6、设置在所述发射源3前端两侧0°和180°的第二支路7、设置在所述防护套5侧面水平方向0°和180°的第三支路8以及设置在所述防护套5侧面水平方向90°和270°的第四支路9；所述现场显示控制系统包括显示系统与控制系统，所述显示系统包括压力输出变送器和温度输出变送器，所述控制系统包括所述自动执行系统的动作开关、报警信号控制器以及设置在吹扫系统中的气体压力控制器。所述显示系统与所述控制系统通过现场操作显示柜有机的连接在一起，所述现场操作显示柜还连接有低压、高温声光报警装置。2.如权利要求1所述的高炉雷达探尺系统，其特征在于，所述自动执行系统1包括自动执行机构10与自动执行器11，且所述自动执行系统1安装在所述防护套5下方。3.如权利要求2所述的高炉雷达探尺系统，所述自动执行机构10为高压密封闸板，所述自动执行器为闸板执行器。4.如权利要求1所述的高炉雷达探尺系统，其特征在于，所述导波系统2为导波管，且其安装在所述自动执行系统1上方。5.如权利要求1所述的高炉雷达探尺系统，其特征在于，所述导播天线4包括发射天线和接收天线，且所述导播天线4为喇叭形，所述导播天线喇叭形的一端与所述防护套5之间的距离为5mm，所述导播天线位置还设有测温元件，所述测温元件为热敏电阻。6.如权利要求5所述的高炉雷达探尺系统，其特征在于，所述导播天线4为直径为75mm的不锈钢天线，且其发射角为±4°。7.如权利要求1所述的高炉雷达探尺系统，其特征在于，所述吹扫系统第一支路6使用的吹扫管路为18NPT管，所述吹扫系统第二支路7使用的吹扫管路为12NPT管，所述吹扫系统第三支路8和第四支路9使用的吹扫管路为34NPT管。8.高炉雷达探尺系统的运行方法，其特征在于，步骤一，启动高炉雷达探尺系统，高炉雷达探尺系统开始运行，伴随温度监测系统和气体压力监测系统同时开启；步骤二，高炉雷达探尺系统中的信号源发射信号；步骤三，高炉雷达探尺系统中的导播天线以波束的形式发射26GHz的电磁波信号；步骤四，高炉雷达探尺系统中的导波系统调整所述导播天线发出的波束的方向；步骤五，波束抵达被测介质；步骤六，被测介质反射回波；步骤七，高炉雷达探尺系统中的导播天线接收回波；步骤八，高炉雷达探尺系统中的现场显示控制系统进行分析、运算；步骤九，得出被测介质的高度。9.如权利要求8所述的高炉雷达探尺系统的运行方法，其特征在于，步骤一中，温度监测系统中，监测温度超出最高温度800度时，所述测温元件传出信号，所述自动执行器接收到所述测温元件传出的信号时自动动作，关闭所述自动执行机构，保护高炉雷达探尺系统，同时声光报警装置接收所述测温元件传出的信号发出声光报警。10.如权利要求8所述的高炉雷达探尺系统的运行方法，其特征在于，步骤一中，气体压力监测系统中，监测气体压力低于最低压力0.3Mpa，或者气体流量小于30立方小时时，气体压力传感器传出信号，所述自动执行器接收到所述气体压力传感器传出的信号时自动动作，关闭所述自动执行机构，保护高炉雷达探尺系统，同时声光报警装置接收所述气体压力传感器传出的信号发出声光报警。

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