Устройство для измерения температуры в металлургических печах

(19) (И) . 3(59 с ОТКРЫТИЙИЗОБРЕТЕНИЯ ОПИСАНИ И АВТОРСКОМУ ЩЬСТВУ ГфЩЩМфСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЮ дЮм изоБ етений и(56) 1; То 3 сагх Т.,Методу ров 1 агц. юузоИсЬ СеврегаСцг яагц.рггу ровосу йегвовейгоирпечввйусгпусЬ. РгоЬ 1 ев Вгое 1 сйоие. чо 1. УО, В 2, 1972, р. 42-48.2. Системы и устройства пневмоавгоматики. Сб. под ред. проф.А.А.Таль, М., ".Наукаф,. 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,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 Е винтовой линии с диаметром образующей поверхности, равным диаметру корпуса, и шагом,. равным диаметру термочувствительной трубки.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 0 водой, приспособление для отсасывания газа, две трубки Вентурри, причем только передняя интенсивно охлаждается, термометр сопротивления, установленный перед второй трубкой Вен турри, трубки отбора давлений, преобразователи дифференциальных давлений, вычислительное устройство пропорции давлений и вычислительное устройство измеряемой температуры 1 ;оНедостатками данного устройства являются сложность конструкий необходимость их использования совместно с вычислительными устройствами, опре; деляющими значение измеряемой теьпера" 25 туры газовой среды печи по трем вели чинам давлений и одному показанию термометра сопротивления, а также маль;й 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. 35Наиболее 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 .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 погрешО 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 величинытемпературы измеряемой среды уменьшается чувствительность.Цель изобретения - повышение чувствительности, срока службы и расшире"ние диапазона измерений,Поставленная цель достигается тем,что устройство для измерения температуры в металлургических печах,содержащее последовательно соединенные между собой задатчик давлениясжатого воздуха, трубку с подводящей, термочувствительной с дросселемна конце и отводящей частями и .систему измерения расхода воздуха, выполнено в виде корпуса с охлаждающейсредой, в котором размещены подводящая и отводящая части трубки, а дроссель, выполнен с критической площадьюсечения, при этом отношение толщиныстенки термочувствительной трубки кее длине составляет 0,003-0,008.Кроме того, термочувствительнаятрубка выполнена по винтовой линиис диаметром образующей поверхности,равным диаметру корпуса, и шагом,равным диаметру термочувствительнойтрубки .На чертеже приведено схематическое изображение предлагаемого устройства.Устройство для измерения температуры в металлургических печах включает задатчик 1 давления сжатоговоздуха, подводящую трубку 2, соединяющую задатчик давления с термочувствительной трубкой 3, свернутой повинтовой линии, На конце термочувст-вительной трубки размещен дроссель4, выполненный с критической площадьюсечения, и соединенный через отводящую трубку 5 с системой 6 измерениярасхода воздуха, включающей перемен-,ный дроссель 7 и манометр 8. Подводящая и отводящая трубки размещены вкорпусе 9, представляющем собой зак-рытую с обоих торцов трубку с патрубками для подвода и отвода охлаждающейсреды 10. Дроссель 4 встроен в передний торец корпуса 9 на границе измеряемой и охлажцающей сред, Отношениетолщины стенки термочувствительнойтрубки к ее длине выбрано в пределах0,003-0,008,Предлагаемое устройство работаетследующим образом.С помощью задатчика 1 давленияустанавливают постоянное давлениепитания сжатого воздуха, напримерР = 0,3 МПа, обеспечивающее критическое истечение через дроссель 4,.Сжатый воздух, проходя через подводящую трубку 2, приобретает температуру охлаждающей среды 10 и поступает .1008604 Составитель М. ЗубковаРедактор Н.Стащишина Техред Ж.Кастелевич Корректор В. Бутяга Заказ .2322/53 Тираж 613 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб , д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород,.ул. Проектная, 4 в термочувствнтельную трубку 3, ко-торая подвергается тепловому воздействию измеряемой среды металлургической печи. В результате воздух внутри термочувствительной трубки 3 нагревается, причем его температура 5 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 по 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 Р = 0,1 МПа, массовый расход сжа- ВЫХтого воздуха при этом в системе равен определенной величине МО. 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. 35Вид зависимости температуры Т воздуха перед дросселем 4 от температуры (Тп) среды печи определяется размерами термочувствительной трубки 3. При отношении толщины стенки к длине 4 О термочувствительной трубки 3, равном 0,003-0,008, .статическая выходная характеристика предлагаемого устройства имеет линейный характер, и выходной сигнал РВ 6,Х= 0,01-0,02 МПа соответствует диапазону измеряемых . температур Т = 800-1800 ОК, При величине данного отношения меньшей 0,003 термочувсъвительная трубка 3приобретает высокую температуру при измерении, что приводит к резкому снижению срока службы. Из-за такого нагрева термочувствительной трубки 3 выходное давление достигает значения Рь= 0,02 МПа, соответствующего максимальному измеряемому 55 значению при .невысоких температурахсреды металлургической печи, чтосужает диапазон измерения. При величине отношения толщины стенки кдлине термочувствительной трубки 3большей 0,008, диапазон измеряемыхтемператур, которому соответствуетвыходной сигнал РвЬЮ= 0,1-0 у 02 Мпасмещается в сторону температур выше 1500 К, что мало применимо длясред металлургичесКих печей,Размещение подвцдящей и отводящейтрубок в корпусе с охлаждающейсредой 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 позволяетполучить через него стабильный режимистечения сжатого воздуха, которыйопределяется только давлением и температурой перед дросселем, т.е.втермочувствительной трубке, и не зависит от параметров сжатого воздухапосле дросселя, что повышает термочувствительность устройства.Расположение дросселя с критической площадью сечения на границе раз- фдела измерительной и охлаждающейсред обеспечивает воздействие охлаждающей среды только на отводящуютрубку, а измерительной среды -только на термочувствительную, т,е.температура сжатого воздуха в термочувствительной трубке однозначно определяется температурой среды металлургической печи, что при одновременномобеспечении критического режима исте-чения сжатого воздуха через дроссельтакже позволяет повысить чувствительность и увеличить время работы, в течение которого сохраняется начальнаяточность измерения, т,е. срок службы,устройства.Предлагаемое устройство имеетпростую, надежную и дешевую конструкцию.Срок службы в нагревательных печахс газовым обогревом не менее 10000 ч.Относительная погрешность измеренияравна: 1,5 при малой инерционности,характеризуемой постоянной времени,меньшей 2 с,