用于碳化爐氣封段的氧含量監(jiān)測及預(yù)警裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種氧含量監(jiān)測裝置，具體地說，涉及一種針對碳纖維生產(chǎn)線所使用的高溫碳化爐和低溫碳化爐的氣封系統(tǒng)設(shè)計的氧含量監(jiān)測及預(yù)警裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]國內(nèi)碳纖維生產(chǎn)線已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)囊?guī)模，從百噸線到千噸線，數(shù)量日增。其中的高溫碳化爐和低溫碳化爐全部都采用了一種特殊的裝置一爐口氣封段，來隔離爐內(nèi)氣氛和外界環(huán)境，其主要任務(wù)就是既保證外界的空氣不會進(jìn)入到高/低溫碳化爐內(nèi)，又確保爐內(nèi)的氣體不會泄露到室內(nèi)空間中來。如果足量的外界空氣進(jìn)入爐內(nèi)，會造成爐內(nèi)纖維產(chǎn)品斷絲，嚴(yán)重時會造成整條生產(chǎn)線停車。而一次整線停車造成的經(jīng)濟損失是巨大的。
[0003]因此，如果能夠?qū)崟r迅速地對氣封段的氧含量進(jìn)行檢測，并對可能造成斷絲或停車的潛在風(fēng)險提前給操作人員發(fā)出警報，則可以極大程度地保持整線穩(wěn)定運行，提高生產(chǎn)率，減小停機時間，極大地提高經(jīng)濟效率。
[0004]針對碳化爐內(nèi)的氧含量檢測技術(shù)，當(dāng)前的傳統(tǒng)做法是，使用一臺精密測氧儀對爐體多個采樣點巡檢，而且大多采用人工切換采樣點的方法巡檢。而這種巡檢的方式，存在以下缺點和操作上的不便:
[0005]1、由于測氧儀在開始對每個采樣點進(jìn)行采樣檢測時，首先需要先將監(jiān)測點到測氧儀間的采樣管內(nèi)的氣體抽出，然后才能測到監(jiān)測點的氣體。依據(jù)采樣管的長短不同，這個間隔時間會在30秒到2分鐘不等。所以，巡檢方式的實時性欠佳。
[0006]2、采樣管道易于堵塞。由于爐內(nèi)的氣氛的特殊性(含有焦油等成分)，采樣管容易堵塞，所以，大多廠家都是通過每天抽檢幾次數(shù)據(jù)的方式來檢查爐內(nèi)氣氛的氧含量數(shù)值，數(shù)值記錄在數(shù)據(jù)表內(nèi)作為生產(chǎn)工藝參數(shù)記錄。
[0007]3、這種傳統(tǒng)的測氧方式無法對氣封段的氧含量數(shù)值及其變化趨勢進(jìn)行百分之百的實時在線監(jiān)測。
[0008]如何對氣封段進(jìn)行實時氧含量監(jiān)控，作為一個技術(shù)需求，已經(jīng)顯得日益迫切了。有的廠家為氣封段單獨安裝了精密測氧儀，但是測氧儀僅僅顯示出了測得的氧含量數(shù)值，依舊要求操作人員隨時取樣記錄，不是真正意義上的實時監(jiān)控。同時，該種設(shè)計依然使用了較長的采樣管和采樣栗，數(shù)據(jù)的實時性不強。
[0009]所以，實時氧含量監(jiān)測系統(tǒng)需要具有下列特點:
[0010]1、極強的實時性采樣測量，盡量短的采樣管路。
[0011]2、根據(jù)氣氛段工作特征，要求的氧傳感器具有較高的精度和較寬的測量范圍。
[0012]3、軟件系統(tǒng)應(yīng)該允許操作人員結(jié)合自己的操作經(jīng)驗設(shè)置報警策略。
【實用新型內(nèi)容】
[0013]本實用新型的目的是提供設(shè)計一種用于碳化爐氣封段的氧含量監(jiān)測及預(yù)警裝置，對碳化爐氣封段的氧含量數(shù)值及變化趨勢進(jìn)行測量計算，并根據(jù)操作人員給定的報警極限值，給現(xiàn)場人員提供預(yù)警式警報。
[0014]本實用新型解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題所采用的技術(shù)手段為:一種用于碳纖維碳化爐氣封段的氧含量監(jiān)測及預(yù)警裝置，安裝于碳化爐氣封段的頂部排氣口上，包括:氧氣傳感器，安裝在氣封段排氣口管路上，用于檢測被監(jiān)測區(qū)的樣氣中的氧含量，并將氧含量轉(zhuǎn)換成電信號；信號放大模塊，使用儀表放大器組成放大電路，所述信號放大模塊與氧氣傳感器連接，用于將得到的電信號進(jìn)行放大；計算機采集處理模塊，與信號放大模塊連接，對信號放大模塊送來的經(jīng)過放大的氧含量信號進(jìn)行數(shù)字化采集，并進(jìn)行數(shù)據(jù)運算存儲；人機交互操作面板，對計算機采集模塊傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，并負(fù)責(zé)把操作人員的參數(shù)傳送到計算機采集處理模塊；以及，報警模塊，包括紅色、黃色、綠色指示燈和蜂鳴器。
[0015]進(jìn)一步地，所述氧氣傳感器為氧化鋯型氧氣傳感器或氧電池型氧氣傳感器中的一種；
[0016]又進(jìn)一步地，所述計算機采集處理系統(tǒng)采用ADUC7060系列ARM單片機制成，所述ADUC7060系列單片機系統(tǒng)進(jìn)行采樣的采樣AD精度高達(dá)24位；
[0017]再進(jìn)一步地，所述人機交互操作面板由商用HMI單元組成。
[0018]本發(fā)明創(chuàng)造關(guān)于上述用于碳化爐氣封段的氧含量監(jiān)測及預(yù)警的方法，包括步驟:
[0019]I)被監(jiān)測區(qū)的樣氣通過氣封段排出，進(jìn)入氧氣傳感器，氧氣傳感器將樣氣中的氧含量轉(zhuǎn)換成電信號；
[0020]2)氧氣傳感器的信號連接到信號放大模塊，信號放大模塊將步驟I)得到的電信號進(jìn)行放大；
[0021]3)經(jīng)過放大的氧含量信號傳送到計算機采集處理模塊進(jìn)行數(shù)字化采集，并進(jìn)行數(shù)據(jù)運算存儲；
[0022]4)計算機采集處理模塊把運算結(jié)果以網(wǎng)絡(luò)通訊的方式傳送到人機交互操作面板，把報警信號傳送到報警模塊。
[0023]進(jìn)一步地，上述步驟3)中數(shù)據(jù)運算存儲過程包括:
[0024]I)判斷測出的氧含量數(shù)值是否超過設(shè)定的報警極限，若是，報警模塊紅色報警燈指示；若否，進(jìn)入步驟2)，
[0025]2)判斷瞬時變化率是否超過設(shè)定的報警極限，若是，報警模塊黃色報警燈指示；
[0026]若否，判斷為氧含量數(shù)據(jù)正常，報警模塊綠色指示燈指示。
[0027]本發(fā)明創(chuàng)造根據(jù)檢測到的氧含量數(shù)值及數(shù)值的瞬時變化率，判斷被測區(qū)域是否有空氣進(jìn)入其中，首先判斷測出的氧含量數(shù)值是否超過設(shè)定的報警極限，如果超過報警極限，則判斷為數(shù)值超限紅色報警；然后判斷瞬時變化率是否超過設(shè)定的報警極限，如果超過極限，則判斷為變化率超標(biāo)黃色警告，如果氧含量數(shù)值未超標(biāo)并且瞬時變化率也未超標(biāo)，則判斷為氧含量數(shù)據(jù)正常，以綠色指示燈指示。
[0028]其中，正確測量氧含量的一個先決條件是，氣封區(qū)內(nèi)部壓力是正常的微正壓，氣封段內(nèi)的氣體經(jīng)由報警裝置排出到爐外；代表這樣的測量是準(zhǔn)確的。
[0029]相反，如果氣封段內(nèi)的壓力無法保證微正壓，空氣將經(jīng)由排氣管反滲到氣封段，氧傳感器檢測到的將是反滲進(jìn)來的空氣的氧含量，顯然，這個測量值將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于氣封段內(nèi)正常的微量氧含量數(shù)值。正常的氣封段內(nèi)的微量氧測量數(shù)據(jù)一般在O?50ppm.，而出現(xiàn)空氣反滲的情況下，測得的數(shù)據(jù)一般將大于1%，即lOOOOppm。系統(tǒng)基于這樣的一個測量值，自然會給出紅色測量值超限報警。
[0030]本實用新型裝置的工作過程為:氧含量預(yù)警系統(tǒng)安裝在爐口氣封段頂部的排氣管上，氣封段內(nèi)的氣體經(jīng)由排氣管和預(yù)警系統(tǒng)排放到爐外，被車間排風(fēng)系統(tǒng)排出。同時本裝置檢測及預(yù)警裝置探頭預(yù)熱，系統(tǒng)初始化自檢，自檢正