專利名稱：一種測定爐管表面溫度的測溫槍的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于固定爐漸進加熱的爐領(lǐng)域，涉及加熱爐爐管管壁溫度測量設(shè)備，特別一種測定爐管表面溫度的測溫槍。
背景技術(shù)：
加熱爐是將物料或工件加熱的設(shè)備。按熱源劃分有燃料加熱爐、電阻加熱爐、感應(yīng)加熱爐、微波加熱爐等。應(yīng)用遍及石油、化工、冶金、機械、熱處理、表面處理、建材、電子、材料、輕工、日化、制藥等諸多行業(yè)領(lǐng)域。以烴類為原料，采用蒸汽轉(zhuǎn)化法生產(chǎn)合成原料氣和氫氣，在合成氨、煉油、石油化工、天然氣化工、冶金等工業(yè)具有十分重要的地位。轉(zhuǎn)化爐是烴類蒸汽轉(zhuǎn)化工藝過程的關(guān)鍵設(shè)備，而轉(zhuǎn)化爐的轉(zhuǎn)化爐管又是轉(zhuǎn)化爐的關(guān)鍵設(shè)備。這些爐管最高管壁溫度均在800°C以上，運行條件十分苛刻，操作不當(dāng)，非常容易造成損壞。爐管過熱和熱應(yīng)力是轉(zhuǎn)化爐爐管損壞的主要因素，由錢家麟主編，中國石化出版社，2007年8月出版的《管式加熱爐》第二版第432頁介紹轉(zhuǎn)化爐爐管在970°C時的使用壽命只是900°C時的十分之一。因此，為防止?fàn)t管超溫過熱，保證裝置的長壽命安全運行，對爐管表面溫度實時監(jiān)測是非常重要的。陳彥澤、仇性啟、楊向平，在石油化工設(shè)備技術(shù)，2000, 29 (5)發(fā)表的題目為“溫度分布不均勻?qū)t管彎曲變形影響”的文章介紹某煉油廠頂燒制氫轉(zhuǎn)化爐，運行中爐管發(fā)生彎曲，靠近爐墻的爐管彎曲嚴(yán)重，最大達6°左右，爐管的彎曲變形有可能造成爐管破裂，從而導(dǎo)致重大事故發(fā)生。通過對制氫爐輻射室的溫度場分布、爐管溫度分布以及爐管熱應(yīng)力等的計算、分析后得出結(jié)論爐管表面周向溫度分布不均勻是爐管彎曲變形的主要原因。目前為止，由于缺乏可靠、快速的爐管壁溫現(xiàn)場實測方法和工具，在轉(zhuǎn)化爐的實際生產(chǎn)過程中，還無法準(zhǔn)確測量爐管表面周向多點溫度，即使是測量爐管表面某一點的局部溫度，準(zhǔn)確測量也很困難。目前，爐管管壁溫度測量主要采用紅外方法紅外測溫槍和紅外熱像儀。但是，紅外方法的測量誤差很大，常常比實際溫度高出很多。李繼宏、仲躋生，在石油化工高等學(xué)校學(xué)報，1995,8(2)發(fā)表的“用紅外物理方法在線監(jiān)測高溫爐管表面溫度場” 文章介紹在高溫?zé)煔馀c火焰的環(huán)境中利用紅外方法測定物體表面的溫度分布，是一項難度很大的課題，實際上，某根爐管表面的紅外熱輻射受周圍爐管的根數(shù)與分布、離火焰和爐壁的位置等因素的影響，而在紅外計算模型中并未考慮到以上因素的作用，這是導(dǎo)致誤差的主要原因。另一方面，熱像圖上爐管的高溫區(qū)都在中心軸線附近，并非爐管兩側(cè)溫度低， 因為物體的熱輻射都是垂直于表面向外輻射的，對爐管來講，面對爐管的中心軸線附近的熱輻射最強，偏離中心線越多，儀器接受的熱輻射越少，這也是造成測量誤差的原因。另外， 爐管發(fā)射率的設(shè)定也將造成一定的誤差。趙偉麗，在大氮肥，2005，28 (1)發(fā)表的“紅外熱成像技術(shù)在一段轉(zhuǎn)化爐中的應(yīng)用，， 文章介紹塔西南澤普大化肥廠一段轉(zhuǎn)化爐的爐管和爐子外壁進行紅外定期監(jiān)測。根據(jù)紅外監(jiān)測提供的溫度數(shù)據(jù)，來測定爐管壁溫的發(fā)展趨勢；針對檢測發(fā)現(xiàn)的問題，及時調(diào)整工藝指標(biāo)。網(wǎng)址http://www. prnec. net/bencandy-58-5611-1. htm發(fā)表的網(wǎng)絡(luò)文獻“紅外診斷技術(shù)在石化行業(yè)的應(yīng)用”介紹某化肥廠的一段轉(zhuǎn)化爐共有180根爐管，溫度分布不均，部分爐管過熱。利用紅外測溫儀進行了爐管溫度測試，從各層平臺的觀火孔進行觀測，結(jié)果熱像顯示爐管最高溫度達1023°C，排除干擾因素后推算，爐管最高溫度為998°C。由此可見， 紅外測溫結(jié)果是不準(zhǔn)確的，需要校正后才可信，但校正值是多少，光靠推算是站不住的。目前，國內(nèi)外通常采用接觸式測溫儀與測量被測物體溫度相對比，以確定紅外方法測量誤差校正值。但目前還沒有轉(zhuǎn)化爐爐管專用測溫儀，其他行業(yè)類似的接觸式測溫大多為直桿式單點測溫，只能測量被測物體正面表面，不能測量背面表面，更不能多點測量正面、背面、側(cè)面。如中國專利ZL03210083.3公開了一種可連續(xù)自動更換熱電偶頭的測溫槍， 用于解決現(xiàn)有技術(shù)測溫槍熱電偶頭人工更換的問題。中國專利ZL932^664. X公開了高溫快速測溫槍，解決現(xiàn)有技術(shù)中徑向測溫難的問題，中國專利ZL91201692. 2公開了金屬陶瓷熱電偶組合式快速測溫槍，解決現(xiàn)有技術(shù)中測溫端和冷端隔熱問題，但現(xiàn)有技術(shù)中沒有公開任何處測定爐管周向任一點溫度的方法和設(shè)備，如何正確測定爐管表面的多點溫度是本領(lǐng)域亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新的測定爐管表面溫度的測溫槍，以解決爐管表面周向多點溫度測量不難的問題，同時也為紅外方法測量提供對比溫度。本發(fā)明一種測定爐管表面溫度的測溫槍，可以測量爐管表面各個方位的表面溫度，如測量爐管正面、背面、側(cè)面的爐管表面溫度，快速完成爐管表面周向多點溫度測定， 解決爐管表面周向多點溫度測定難的問題。一種測定爐管表面溫度的測溫槍，主要由前部測溫區(qū)、槍桿和尾部溫度顯示儀組成，其特征在于前部測溫區(qū)至少含有1個測溫探頭。所述的一種測定爐管表面溫度的測溫槍，其特征在于前部測溫區(qū)含有1個測溫探頭時，測溫探頭連接桿和槍桿呈弧形結(jié)構(gòu)，優(yōu)選測溫探頭連接桿和槍桿呈半圓形結(jié)構(gòu)。所述的一種測定爐管表面溫度的測溫槍，其特征在于前部測溫區(qū)含有2個測溫探頭時，測溫探頭連接桿和槍桿呈弧形結(jié)構(gòu)或者C型結(jié)構(gòu)，優(yōu)選測溫探頭連接桿和槍桿呈半圓形結(jié)構(gòu)或者C型結(jié)構(gòu)。所述的一種測定爐管表面溫度的測溫槍，其特征在于前部測溫區(qū)含有3個測溫探頭時，三個測溫探頭連接桿布置呈下沉C型結(jié)構(gòu)或者上翹C型結(jié)構(gòu)。本發(fā)明一種測定爐管表面溫度的測溫槍，可以測量爐管表面正面、背面、側(cè)面溫度，即爐管周向表面與測定口呈0°、90°、180°、270°點溫度測量，本發(fā)明一種測定爐管表面溫度的測溫槍可以測量爐管表面與測定口呈任何角度的溫度。本發(fā)明進一步特征在于前部測溫區(qū)1的測溫探頭可以任意組合，形成測點位置不同的多點、3點、2點、1點測溫槍。當(dāng)前部測溫區(qū)含有1個測溫探頭時主要是用于測定爐管周向表面與測定口、呈 180°位置的爐管表面溫度。本發(fā)明進一步特征在于測溫探頭與爐管接觸面為與爐管表面形狀向?qū)?yīng)的弧形。該接觸面為弧形可以和爐管表面充分接觸。本發(fā)明進一步特征在于槍桿采用碳纖維或玻璃纖維等材料制成，槍桿為可伸縮的槍桿。本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，可以實現(xiàn)爐管表面周向多點測溫，尤其是可以測量現(xiàn)有技術(shù)無法測量的爐管背面、側(cè)面溫度。本發(fā)明測定爐管表面溫度的測溫槍適用于合成氨、煉油、石油化工、天然氣化工裝置中轉(zhuǎn)化爐爐管及管式加熱爐爐管的壁溫測量。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的一種測定爐管表面溫度的測溫槍，可以直接測定爐管周向任何角度的溫度，測溫探頭直接與爐管表面接觸，測量值與爐管實際溫度差值小，溫度測定準(zhǔn)確。附圖及


圖1為本發(fā)明第一種測定爐管表面溫度3點測溫槍結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明第二種測定爐管表面溫度3點測溫槍結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明第二種測定爐管表面溫度的測溫槍前部測溫區(qū)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4 圖6為本發(fā)明測定爐管表面溫度2點測溫槍結(jié)構(gòu)示意圖；圖7本發(fā)明測定爐管表面溫度1點測溫槍結(jié)構(gòu)示意8為應(yīng)用本發(fā)明第二種測定爐管表面溫度的測溫槍測量轉(zhuǎn)化爐爐管表面溫度時的剖視圖；圖9為圖8局部視圖I詳圖，測量爐管表面與測定口呈180°的表面溫度；圖10為圖8局部視圖II詳圖，測量爐管表面與測定口呈0°的表面溫度；圖11為圖8局部視圖III詳圖，測量爐管表面與測定口呈90°的表面溫度；圖12為圖8局部視圖IV詳圖，測量爐管表面與測定口呈270°的表面溫度；圖13 圖19為應(yīng)用本發(fā)明第二種測定爐管表面溫度的測溫槍測量爐管表面溫度時進槍、測量、出槍過程示意圖；圖13進槍，測溫槍前部測溫區(qū)3個探頭平面平行爐管軸線，從爐管之間進入；圖14翻轉(zhuǎn)，進槍到位后90°翻轉(zhuǎn)，使測溫槍前部測溫區(qū)3個探頭平面垂直爐管軸線.
一入 ，圖15測溫，測溫槍背面測溫探頭接觸爐管背面測量爐管背面溫度；圖16測溫，測溫槍正面測溫探頭接觸爐管正面測量爐管正面溫度；
圖17測溫，測溫槍側(cè)面測溫探頭接觸爐管側(cè)面測量爐管側(cè)面溫度；圖18翻轉(zhuǎn)，測量完畢后90°翻轉(zhuǎn)，使測溫槍前部測溫區(qū)3個探頭平面平行爐管軸線.
一入 ，圖19出槍，將測溫槍從爐管之間撤出；圖20測溫探頭示意圖。圖中1.前部測溫區(qū)，2.槍桿，3.尾部溫度顯示儀，4.測溫槍，53爐管，6.轉(zhuǎn)化爐爐墻， 7.看火孔，11.背面測溫探頭，12.正面測溫探頭，13.側(cè)面測溫探頭，14.背面測溫探頭連接桿，15.正面測溫探頭連接桿，16.前部測溫區(qū)槍桿，20.測量接點，21.熱電偶絲正極，22.熱電偶絲負極，23.隔熱絕緣基體，24.探頭殼體，25.測溫探頭接觸面。
具體實施例方式圖1為本發(fā)明第一種測定爐管表面溫度的測溫槍，含有3點測溫槍的結(jié)構(gòu)示意圖， 可實現(xiàn)爐管表面正面、背面、側(cè)面3點測溫；由前部測溫區(qū)1、槍桿2和尾部溫度顯示儀3組成，前部測溫區(qū)1為下沉C型結(jié)構(gòu)，。圖2為本發(fā)明第二種測定爐管表面溫度的測溫槍，含有3點測溫槍結(jié)構(gòu)示意圖，可以實現(xiàn)爐管表面正面、背面、側(cè)面3點測溫；由前部測溫區(qū)1、槍桿2和尾部溫度顯示儀3組成。與圖1不同的是，前部測溫區(qū)1為上翹C型結(jié)構(gòu)。下面以圖2中本發(fā)明第二種測定爐管表面溫度的測溫槍含有3點測溫槍為例詳細說明。前部測溫區(qū)1的結(jié)構(gòu)可以任意組合變化，從而形成三點、二點和一點的測溫槍，圖3 7具體表示了這種變化。圖3為3點測溫槍前部測溫區(qū)1結(jié)構(gòu)示意圖，由背面測溫探頭11、正面測溫探頭 12、側(cè)面測溫探頭13、背面測溫探頭連接桿14、正面測溫探頭連接桿15和前部測溫區(qū)槍桿 16組成。測溫探頭11、12、13的結(jié)構(gòu)形式詳見圖20。3點測溫槍的測溫原理詳見如圖8 圖12所示。圖8中測溫槍4從轉(zhuǎn)化爐爐墻6的看火孔7伸到待測爐管5附近就位，進槍、測量、 出槍過程見圖13 19，后面詳述，準(zhǔn)備測溫，為敘述方便，本說明按背面、正面、側(cè)面測溫順序詳述。圖9為圖8局部視圖I詳圖，此時背面測溫探頭11接觸爐管背面，測量爐管背面溫度，即周向180°表面溫度，溫度讀數(shù)由測溫槍尾部溫度顯示儀3顯示，測溫完畢后，微調(diào)前部測溫區(qū)1的相對位置，準(zhǔn)備測量爐管正面。圖10為圖8局部視圖II詳圖，此時正面測溫探頭12接觸爐管正面，測量爐管正面溫度，即周向0°表面溫度，溫度讀數(shù)也由測溫槍尾部溫度顯示儀3顯示，測溫完畢后，微調(diào)前部測溫區(qū)1的相對位置，準(zhǔn)備測量爐管側(cè)面。圖 11為圖8局部視圖III詳圖，此時側(cè)面測溫探頭13接觸爐管側(cè)面，測量爐管側(cè)面溫度，即周向90°表面溫度，溫度讀數(shù)也由測溫槍尾部溫度顯示儀3顯示，測溫完畢后，調(diào)整前部測溫區(qū)1的相對位置，準(zhǔn)備測量爐管另一側(cè)面。圖12為圖8局部視圖IV詳圖，此時側(cè)面測溫探頭13接觸爐管另一側(cè)面，測量爐管另一側(cè)面溫度，即周向270°表面溫度，溫度讀數(shù)也由測溫槍尾部溫度顯示儀3顯示。至此，待測爐管5表面周向0°、90°、180°、270°四點溫度測量完畢。圖4 圖7為2點、1點測溫槍前部測溫區(qū)1結(jié)構(gòu)示意圖，與3點測溫原理類似，此處不再詳述。下面根據(jù)圖13 圖19說明應(yīng)用本發(fā)明第二種測溫槍測量爐管表面溫度時，進槍、 測量、出槍過程。圖13進槍，測溫槍前部測溫區(qū)3個探頭平面平行爐管軸線，從爐管之間進入；圖14接圖13，進槍到位后90°翻轉(zhuǎn)，使測溫槍前部測溫區(qū)3個探頭平面垂直爐管軸線；圖15接圖14，移動測溫槍，使測溫槍背面測溫探頭接觸爐管背面，測量爐管背面溫度；圖16接圖15，移動測溫槍，使測溫槍正面測溫探頭接觸爐管正面，測量爐管正面溫度；
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圖17接圖16，移動測溫槍，使測溫槍側(cè)面測溫探頭接觸爐管側(cè)面，測量爐管側(cè)面溫度；圖18接圖17，測量完畢后，測溫槍90°翻轉(zhuǎn)，使測溫槍前部測溫區(qū)3個探頭平面平行爐管軸線；圖19接圖18，出槍，將測溫槍從爐管之間撤出。圖20測溫探頭結(jié)構(gòu)圖，由測溫接點20、熱電偶絲正極21、熱電偶絲負極22、隔熱絕緣基體23和探頭殼體M五部分組成，測溫探頭的測溫原理與熱電偶測溫原理一致，此處不再詳述。
權(quán)利要求
1.一種測定爐管表面溫度的測溫槍，主要由前部測溫區(qū)(1)、槍桿( 和尾部溫度顯示儀(3)組成，其特征在于前部測溫區(qū)(1)至少含有1個測溫探頭。
2.依照權(quán)利要求1所示的一種測定爐管表面溫度的測溫槍，其特征在于前部測溫區(qū) (1)含有1個測溫探頭時，測溫探頭連接桿和槍桿(2)呈弧形結(jié)構(gòu)。
3.依照權(quán)利要求1或者2所示的一種測定爐管表面溫度的測溫槍，其特征在于前部測溫區(qū)(1)含有1個測溫探頭時，測溫探頭連接桿和槍桿( 呈半圓形結(jié)構(gòu)。
4.依照權(quán)利要求1所示的一種測定爐管表面溫度的測溫槍，其特征在于前部測溫區(qū) (1)含有2個測溫探頭時，測溫探頭連接桿和槍桿(2)呈弧形結(jié)構(gòu)或者C型結(jié)構(gòu)。
5.依照權(quán)利要求1或者4所示的一種測定爐管表面溫度的測溫槍，其特征在于前部測溫區(qū)(1)含有2個測溫探頭時，測溫探頭連接桿和槍桿(2)呈半圓形結(jié)構(gòu)或者C型結(jié)構(gòu)。
6.依照權(quán)利要求1所示的一種測定爐管表面溫度的測溫槍，其特征在于前部測溫區(qū)(1)含有3個測溫探頭時，三個測溫探頭連接桿布置呈下沉C型結(jié)構(gòu)或者上翹C型結(jié)構(gòu)。
7.依照權(quán)利要求1所示的一種測定爐管表面溫度的測溫槍，其特征在于槍桿O)為可伸縮的槍桿。
8.依照權(quán)利要求1或者7所示的一種測定爐管表面溫度的測溫槍，其特征在于槍桿(2)為碳纖維或玻璃纖維材料制成可伸縮的槍桿。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測定爐管表面溫度的測溫槍，解決爐管表面周向多點溫度測量不準(zhǔn)確問題，主要由前部測溫區(qū)1、槍桿2和尾部溫度顯示儀3組成，其特征在于前部測溫區(qū)1至少含有2個測溫探頭。本發(fā)明可以測量爐管表面任何點的溫度，適用于合成氨、煉油、石油化工、天然氣化工裝置中轉(zhuǎn)化爐爐管及管式加熱爐爐管的壁溫測量。
文檔編號G01K13/00GK102213626SQ20101013995
公開日2011年10月12日 申請日期2010年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月7日
發(fā)明者楊利然, 王德瑞 申請人:中國石化集團洛陽石油化工工程公司, 中國石油化工集團公司