УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФОРМУЛЫ УЧАСТКА СТЕНКИ КОКСОВОЙ ПЕЧИ Российский патент 2019 года по МПК C10B29/06 G01B11/24 G01B11/25 G01N21/954 

Настоящее изобретение относится к устройству для измерения формы участка стенки коксовой печи.

Настоящее изобретение также относится к установке, содержащей печь, и такому устройству, а также к способу измерения формы участка стенки коксовой печи.

Изобретение также относится к способу сканирования всей левой и правой стенок печи через отверстие в печи.

Коксовые печи используются для производства кокса из древесного угля в черной металлургии. Они состоят из попеременно размещаемых камер коксования и камер сгорания, разделенных стенками печи, изготовленными из кирпича. Камера коксования имеет форму параллелепипеда, обычно высотой от 3,5 до 8 метров, глубиной 12 - 20 метров в горизонтальном направлении и шириной 0,35 - 0,7 метра. Они обычно содержат две противоположные двери, соответственно на обоих концах в горизонтальном направлении.

Процесс коксования включает в себя карбонизацию угля при высоких температурах, превышающих 1000°С, в атмосфере с дефицитом кислорода, чтобы сконцентрировать углерод. Уголь загружается из загрузочного отверстия для угля в верхней части камеры коксования. Затем уголь внутри камеры коксования в течение приблизительно 20 часов подвергается воздействию высокой температуры 1000° C или более. Таким образом уголь коксуется (карбонизируется) и получается коксовый пирог (в дальнейшем именуемый просто «кокс»). Когда кокс образуется, двери, расположенные на обоих концах камеры коксования, открываются, кокс выталкивается толкателем с боковой стороны камеры коксования, и таким образом кокс выводится из камеры коксования.

Помимо высоких температур, процесс коксования также генерирует много пыли, сажи и пара.

Когда уголь превращается в кокс, он оказывает высокое давление на кирпичи стенки печи, которые в этом случае могут деформироваться. Эти деформации стенок печи могут вызывать проблемы при выталкивании кокса из камеры, а затем увеличивать повреждения стенок печи. Кроме того, кирпичи подвергаются воздействию высоких температурных колебаний между загрузкой и разгрузкой печи, и могут возникать тепловые удары, которые также вызывают повреждения стенок.

Все эти повреждения в конечном итоге изменяют форму стенок и влияют на производительность коксовой установки, вызывая проблемы во время загрузки угля или проталкивания кокса.

Измерения формы стены выполняются после разгрузки и перед следующей загрузкой. Температура стенки обычно находится в диапазоне 900 - 1000 ° С.

По этой причине существует необходимость контроля состояния коксовых печей, в частности, чтобы проверить, не изменилась ли форма стенок.

В прошлом это выполнялось посредством визуального осмотра, но такой контроль включает в себя множество рисков для безопасности операторов и имеет не очень большую точность.

Документ JP2014-218557 описывает использование трёхмерного 3D-лазера для оценки формы стенки камеры. Лазер размещается в первом местоположении перед первой дверью камеры коксования, чтобы сканировать участок левой стенки камеры. Затем он перемещается во второе местоположение, чтобы сканировать участок правой стенки камеры.

Кроме того, 3D лазерные сканеры использовались в некоторых других технических областях для измерения трёхмерных форм. Однако такие сканеры были признаны непригодными для использования на коксовой установке, поскольку они не могут противостоять горячей, пыльной и влажной среде вблизи работающих коксовых печей.

Задачей изобретения является создание устройства, предназначенного для измерения формы участка стенки неработающей коксовой печи и приспособленного для использования рядом с работающей коксовой печью.

С этой целью изобретение предлагает устройство для измерения формы участка стенки коксовой печи, содержащее:

- ящик, имеющий основную часть, определяющую по меньшей мере одно отверстие, и систему закрывания, подвижную относительно основной части, между открытым положением и закрытым положением,

- внутренний защитный экран, расположенный внутри ящика и определяющий по меньшей мере одно окно сканирования, причём окно сканирования более узкое, чем отверстие в поперечном направлении ящика, и

- по меньшей мере один трёхмерный 3D лазерный сканер, расположенный в ящике, для сканирования указанного участка стенки через окно сканирования и через отверстие, когда система закрывания находится в открытом положении.

В других вариантах осуществления изобретения устройство содержит один или несколько из следующих признаков, рассматриваемых по отдельности, или любую технически возможную комбинацию:

- ящик является водонепроницаемым и защищённым от пыли и выбросов внешних твёрдых частиц, когда система закрывания находится в закрытом положении;

- внутренний защитный экран содержит несколько модулей, распределённых в поперечном направлении, причём каждый модуль выполнен с возможностью отражать по меньшей мере 70% теплового излучения, поступающего от печи, по существу, в радиальном направлении относительно поперечного направления через отверстие;

- внутренний защитный экран содержит два противоположных модуля, которые являются крайними в поперечном направлении, причём каждый из крайних модулей выполнен с возможностью отражать по меньшей мере 80% теплового излучения, поступающего от печи, по существу, в поперечном направлении через отверстие;

- устройство содержит по меньшей мере одну пневматическую пружину, приспособленную для удержания системы закрывания в открытом положении, при этом по меньшей мере один из крайних модулей выполнен с возможностью закрывать по меньшей мере часть пневматической пружины от теплового излучения, поступающего от печи;

- система закрывания содержит крышку, установленную с возможностью вращения на основной части ящика;

- крышка включает в себя внешнюю защитную панель, выполненную с возможностью отражения по меньшей мере 80% теплового излучения, поступающего от печи, когда система закрывания находится в закрытом положении;

- ящик имеет заднюю поверхность, содержащую рёбра, направленные наружу, чтобы способствовать теплообмену между ящиком и окружающей атмосферой;

- устройство содержит по меньшей мере один вентилятор, закреплённый на задней поверхности и предназначенный для обдувания рёбер или удаления воздуха между рёбер;

- устройство содержит источник сжатого воздуха и по меньшей мере одно сопло, соединённое с указанным источником сжатого воздуха и предназначенное для обдувания воздухом от источника сжатого воздуха по направлению к трёхмерному лазерному сканеру;

- устройство содержит датчик обнаружения, подходящий определения открытого положения системы закрывания, и блок управления, предназначенный для управления соплом, так чтобы воздух из источника продувался в направлении трёхмерного лазерного сканера, по меньшей мере, когда система закрывания находится в открытом положении;

- устройство содержит второй 3D лазерный сканер, при этом первый и второй 3D лазерные сканеры разнесены друг от друга вдоль поперечного направления и, например, параллельны друг другу;

- 3D лазерные сканеры установлены на одной и той же балке ящика; и

- ящик поддерживается или прикрепляется к плите, установленной с возможностью вращения на основании.

Изобретение также относится к установке, содержащей коксовую печь и устройство, как описано выше.

Изобретение также относится к способу измерения формы по меньшей мере части камеры коксовой печи, причем камера имеет левую стенку и правую стенку, являющиеся противоположными в поперечном направлении печи, при этом способ содержит, по меньшей мере, следующие этапы:

- обеспечение наличия устройства, описанного выше,

- позиционирование устройства перед отверстием печи и на расстоянии по отношению к указанному отверстию в продольном направлении, перпендикулярном поперечному направлению, и поперечно между левой стенкой и правой стенкой, и

- сканирование левой стенки и правой стенки с использованием 3D лазерного сканера без перемещения устройства относительно печи во время сканирования.

Другие признаки и преимущества изобретения будут понятными после прочтения последующего описания, приведённого в качестве примера, и со ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых:

- фиг. 1 является схематичным видом установки согласно изобретению,

- на фиг. 2 и 3 схематично показаны соответственно вид сбоку и вид сверху установки, показанной на фиг. 1,

- фиг. 4 является видом в перспективе устройства, показанного на фиг. 1-3,

- фиг. 5 является видом сбоку ящика устройства, показанного на фиг. 1-4,

- фиг. 6 является видом в перспективе в направлении передней поверхности ящика, показанного на фиг. 5,

- фиг.7 является другим видом в перспективе ящика, показанного на фиг.5 и 6, в которой некоторые модули внутреннего защитного экрана удалены;

- фиг. 8 является видом в перспективе одного из трёхмерных лазерных сканеров устройства, показанного на фиг. 1-7, и

- Фиг. 9 – 11 являются графиками, показывающими измерения, выполненные на коксовой печи в промышленном масштабе.

Со ссылкой на фиг.1 и 2 описывается установка 1 согласно изобретению.

Установка 1 содержит коксовую печь 5 и устройство 10 для измерения формы участка 12 стенки печи.

Печь 5 проходит в продольном направлении L, например, приблизительно горизонтально. Печь 5 образует коксовую камеру 14 и имеет по меньшей мере одну дверцу 16, обращённую к устройству 10 в продольном направлении L.

Дверца 16 определяет отверстие печи 5 и предназначена для открывания, когда устройство 10 работает.

Как также показано на фиг. 2 и 3, камера 14 коксования имеет глубину L1 вдоль продольного направления L. Камера 14 коксования начинается на высоте H1 в вертикальном направлении V выше поверхности 18 основания, на котором стоит устройство 10. Камера 14 коксования имеет высоту Н2 в вертикальном направлении V и ширину W1 в поперечном направлении Т, перпендикулярном продольному направлению L и вертикальному направлению V. Камера 14 имеет левую стенку 12А и правую стенку 12B в поперечном направлении Т.

Например, L1 находится в диапазоне 12 - 20 метров.

Например, H1 составляет до 2 метров.

Например, H2 находится в диапазоне 3,5 - 8 метров.

Например, W1 находится в диапазоне 0,35 - 0,7 метра.

Стенка 12 является, например, по существу вертикальной и выполнена плоской.

Участок стенки предпочтительно является двумерной поверхностью.

Устройство 10 приспособлено для измерения формы участка 12 стенки, чтобы предпочтительно определять, является ли форма локально вогнутой или выпуклой по отношению к внутренней части камеры 14 коксования.

Устройство 10 предназначено для позиционирования снаружи печи 5. Поскольку печь 5 может всё ещё иметь высокий уровень остаточного тепла, такое позиционирование позволяет избежать чрезмерно сложных и дорогих охлаждающих элементов в устройстве 10.

Как лучше всего видно на фиг. 1 и 4, в первом варианте осуществления изобретения устройство 10 содержит ящик 20, два трёхмерных лазерных сканера 21A, 21B, расположенных внутри ящика, основание 22 и промежуточную проставку 24, расположенную вертикально между ящиком и основанием.

Основание 22 предпочтительно приспособлено для качения по поверхности 18 основания.

Основание 22 включает в себя компьютер 29, блок 30 управления с одним или несколькими экранами управления, источник сжатого воздуха 32* и источник 34 электропитания. Основание 22 предпочтительно оборудовано одним или несколькими охлаждающими вентиляторами (не показаны), содержащими пылевые фильтры (не показаны).

Основание 22 и промежуточная проставка 24 предпочтительно покрыты защитным ковриком (не показан), особенно на сторонах, обращенных к печи 5. Например, коврик содержит алюминированную стеклоткань или любой другой теплоизолирующий материал.

Источник 34 электропитания предпочтительно позволяет устройству 10 быть автономным с точки зрения подачи электропитания. Источник 34 электропитания является, например, преобразователем переменного тока. Источник сжатого воздуха 32 является, например, цилиндрическим резервуаром.

Компьютер 29 подходит для мониторинга трёхмерных лазерных сканеров 21А, 21В. Предпочтительно, компьютер 29 включает в себя один или несколько специализированных программных продуктов для анализа измерений, выполненных трёхмерными лазерными сканерами 21A, 21B, и для создания отчёта.

Как показано на фиг.4, ящик 20 имеет переднюю поверхность 37, обращённую к отверстию печи 5. Ящик 20 также содержит основную часть 38, прикреплённую к основанию 22 с помощью промежуточной проставки 24, и систему 40 закрывания, способную перемещаться по отношению к основной части между закрытым положением (фиг. 4), в котором ящик закрывается, образуя ограждение вокруг трёхмерных лазерных сканеров 21A, 21B, и открытым положением (фиг. 5-7), в котором основная часть 38 определяет, по меньшей мере, одно отверстие 44 на передней поверхности 37. В конкретных вариантах осуществления изобретения ящик 20 поддерживается на плите (не показана) или прикрепляется к ней, причём эта плита устанавливается с возможностью вращения на основании 22, или ящик устанавливается с возможностью вращения на основании.

Когда система 40 закрывания находится в закрытом положении, внутренняя часть ящика 20 защищена от пыли и внешних водяных выбросов со всех сторон.

Отверстие 44 на передней поверхности 37 проходит вдоль вертикального направления V и поперечного направления Т. Например, отверстие 44 имеет плоскую, предпочтительно прямоугольную форму. Отверстие 44 предпочтительно параллельно поперечному направлению Т и, например, определяет угол α с вертикальным направлением V в диапазоне 45° - 80° (фиг. 5). Такой угол позволяет измерять стенку 12 по всей высоте камеры 14 коксования.

Система 40 закрывания содержит крышку 46, установленную с возможностью вращения на основной части 38 вокруг оси R (фиг. 5), и, например, одну или две пневматические пружины 48, приспособленные для удерживания крышки в открытом положении, как показано на фиг. 5 - 7.

Система 40 закрывания предпочтительно включает в себя уплотнение (не показано) из фторэластомера, установленное между крышкой 46 и основной частью 38. Фторэластомер представляет собой синтетический каучук на основе фторуглерода, способный выдерживать температуру в диапазоне от -20°С до 200° С.

В качестве варианта (не показан) уплотнение включает в себя покрытие, предназначенное для отвода тепла к задней части устройства 10 и для отражения теплового излучения Δ от печи 5.

Под выражением «приспособленным для отражения теплового излучения из печи» (“adapted to reflect thermal radiations from the oven”) в настоящей заявке подразумевается, что трёхмерные лазерные сканеры защищены от теплового излучения, испускаемого печью 5. Ось R, например, приблизительно параллельна поперечному направлению Т.

Крышка 46 предпочтительно содержит верхний клапан 50 (фиг. 4), предназначенный для защиты внутренней части ящика 20 от внешней пыли.

Крышка 46 предпочтительно включает в себя внешнюю защитную панель 52, приспособленную для отражения теплового излучения Δ, поступающего от печи 5, когда система 40 закрывания находится в закрытом положении.

В одном варианте осуществления изобретения крышка 46 приспособлена для ручного перемещения, чтобы перемещать систему 40 закрывания из закрытого положения в открытое положение и наоборот. Для этой цели крышка 46 предпочтительно содержит ручки 54 и крепёжные элементы 56, например, зажимные хомуты. В другом варианте осуществления крышка 46 управляется автоматически.

Защитная панель 52, например, выполнена из отражающего металла, такого как нержавеющая сталь, полированная нержавеющая сталь, алюминий или полированный алюминий, и может содержать теплоизолирующий материал, такой как керамическое волокно. Внешняя защитная панель 52 предпочтительно разнесена с остальной частью крышки 46, как лучше всего видно на фиг. 5.

Основная часть 38 ящика 20 имеет заднюю поверхность 58 (фиг. 4) в задней части ящика 20 относительно печи 5, предпочтительно, с рёбрами 60, направленными наружу, чтобы способствовать теплообмену между ящиком и окружающей атмосферой.

В конкретном варианте осуществления изобретения два вентилятора 62 прикрепляются к задней поверхности 58 и приспособлены для продувки или удаления воздуха на рёбрах 60 для увеличения охлаждения.

Основная часть 38 также имеет нижнюю стенку 64, например, по существу, плоскую, и предпочтительно образующую соединительный интерфейс для механического соединения ящика 20 и промежуточной проставки 24. Основная часть 38 имеет верхнюю стенку 65.

Основная часть 38 содержит балку 68 (фиг.8), например, прикреплённую к нижней стенке 64 по направлению к внутренней части ящика 20, образуя платформу 70, проходящую в поперечном направлении, и предпочтительно выполненную таким образом, чтобы она была по существу параллельна поверхности 18 основания.

Основная часть 38 содержит два адаптера 72 сканера, прикрепленных к платформе 70 и соответственно служащих в качестве оснований для трёхмерных лазерных сканеров 21A, 21B.

Основная часть 38 содержит модуль 74 сбора данных (фиг. 1) для определения температуры внутри ящика 20.

Основная часть 38 предпочтительно включает в себя датчик 76 обнаружения (фиг. 7) для определения, находится ли система 40 закрывания в открытом положении или в закрытом положении, и два сопла 78 (фиг. 8), соединённые с источником сжатого воздуха 32, для выдувания сжатого воздуха соответственно в направлении к трёхмерным лазерным сканерам 21А, 21В.

Устройство 10 также включает в себя внутренний защитный экран 80, выполненный с возможностью отражать, по меньшей мере, 80% энергии тепловых излучений Δ, исходящих из печи 5, по существу, в радиальном направлении по отношению к поперечному направлению T через отверстие 44 передней поверхности 37.

Внутренний защитный экран 80, например, содержит несколько модулей 82, распределенных вдоль поперечного направления Т, и, по необязательному выбору содержит поперечный модуль 84, приспособленный для защиты балки 68 от теплового излучения Δ.

Поперечный модуль 84 располагается между балкой 68 и печью 5. Поперечный модуль 84 проходит через отверстие 44 в поперечном направлении.

Каждый модуль 82 выполнен с возможностью отражать, по меньшей мере, 70% энергии тепловых излучений Δ, исходящих из печи 5.

Модули 82 предпочтительно прикрепляются к нижней стенке 64 и верхней стенке 65 основной части 38, например, с помощью соответственно нескольких винтов, чтобы у оператора (не показан) была возможность их легко перемещать в поперечном направлении Т, для того чтобы определять два окна 86A, 86B сканирования соответственно перед трёхмерными лазерными сканерами 21A, 21B, независимо от положения последних.

Например, каждый модуль 82 имеет форму буквы «L» в поперечном направлении Т. Каждый модуль 82 содержит две панели 88, образующие букву «L». Одна из панелей 88, например, приблизительно перпендикулярна продольному направлению L, а другая приблизительно перпендикулярна вертикальному направлению V. Панели 88 выполнены с возможностью отражать тепловое излучение Δ, исходящее из печи 5, по существу, радиально относительно поперечного направления Т через отверстие 44.

Предпочтительно, среди модулей 82, например, центральный модуль среди модулей в поперечном направлении Т, подходит для защиты датчика 76 обнаружения, а два противоположных, расположенных по краям модуля в поперечном направлении Т подходят, по меньшей мере, для частичной защиты газовых пружин 48.

Предпочтительно, модули 82 и поперечные модули 84 содержат, по меньшей мере, 50% по весу полированного алюминия.

Например, адаптеры 72 сканера могут перемещаться между несколькими положениями, например, тремя, относительно платформы 70 вдоль поперечного направления Т.

Несколько шайб (не показаны), например, таких, которые известны как “Delrin washers”, вставляются между балкой 68 и нижней стенкой 64, чтобы ограничивать теплопроводность.

Модуль 74 сбора данных (фиг. 1) включает в себя несколько датчиков температуры (не показаны), распределённых внутри ящика 20. Предпочтительно, два датчика температуры (не показаны) располагаются на балке 68 вблизи трёхмерных 3D лазерных сканеров 21A, 21B. Например, два датчика температуры (не показаны) располагаются на нижней стенке 64 основной части 38.

Трёхмерные лазерные сканеры 21А, 21В прикрепляются к адаптерам 72 (фиг.8) и устанавливаются параллельно друг другу. Трёхмерные 3D лазерные сканеры 21A, 21B представляют собой, например, лазерные сканеры Focus^3D, коммерчески доступные от компании Faro, или аналогичные. Трёхмерные лазерные сканеры 21А, 21В приспособлены для мониторинга с помощью компьютера 29.

Трёхмерные лазерные сканеры 21А, 21В предпочтительно защищены отражающей клейкой лентой (не показана), прикреплённой к их стенкам. Клейкая лента предпочтительно изготовлена из алюминизированной стеклоткани, например, той, на которую ссылается 363 компания 3М.

Каждый из лазерных сканеров 21A, 21B, например, приспособлен для излучения и приёма света через окно сканирования.

Каждый из лазерных сканеров 21A, 21B выполнен с возможностью перемещения относительно ящика 20 для сканирования участка 12 стенки.

Трёхмерные лазерные сканеры 21A, 21B располагаются на расстоянии L2 от камеры 14 коксования (фиг. 1-3), например, в диапазоне 1 - 4 метра.

Трёхмерные лазерные сканеры 21A, 21B приспособлены для сканирования камеры 14 коксования в вертикальной плоскости P (фиг. 2) от верхнего угла α1 к нижнему углу α2 относительно продольного направления L и в горизонтальной плоскости. P' (фиг. 3) от левого угла α3 к правому углу α4 относительно продольного направления L.

Ящик 20 и трёхмерные лазерные сканеры 21А, 21В выполнены с возможностью сканирования большинства существующих коксовых печей. Для этой цели ящик 20 и трёхмерные лазерные сканеры 21А, 21В сконструированы таким образом, чтобы позволять:

- максимальное значение верхнего угла α1, составляющее 78°,

- максимальное значение нижнего угла α2 по меньшей мере 38,5°,

- максимальное значение левого угла α3 по меньшей мере 13,5°, и

- максимальное значение правого угла α4 по меньшей мере 30°.

Эти углы оптимизируются для того, чтобы уменьшать время сканирования и позволять сканировать всю левую стенку 12А и правую стенку 12В.

Такая длина позволяет выбирать промежуточную проставку 24 из множества (не показаны) проставок, имеющих различную длину вдоль вертикального направления V, чтобы размещать трёхмерные лазерные сканеры 21А, 21В на адекватной высоте. Если высота H1 составляет больше 1 метра, например, приблизительно 1,5 метра, то между основанием 22 и ящиком 20 можно использовать более высокую или дополнительную промежуточную проставку.

В качестве варианта (не показан) устройства 10 в ящике 20 имеется только один трёхмерный лазерный сканер, такой как лазерный сканер 21А. В этом варианте имеется только один адаптер 72 сканера, прикреплённый к платформе 70, и одно сопло 78. Модули 82 определяют только одно окно 86A сканирования.

Далее описывается применение изобретения.

Оно состоит из следующих этапов:

- обеспечение наличия устройства 10,

- поворот передней поверхности 37 ящика 20 по направлению к отверстию печи 5,

- перевод системы 40 закрывания в открытое положение, и

- сканирование указанной части 12 стенки с помощью трёхмерных лазерных сканеров 21A, 21B через отверстие 44 в передней поверхности 37.

Положения трёхмерных лазерных сканеров 21A, 21B выбираются в зависимости от размеров печи 5, в частности от ширины W1 и расстояния L2.

Модули 82, 84 внутреннего защитного экрана 80 прикрепляются к остальной части ящика 20 в зависимости от положения трёхмерных лазерных сканеров 21A, 21B относительно балки 68, чтобы определять окна 86A, 86B сканирования (фиг. 6) в пределах отверстия 44.

Этап поворота передней поверхности 37 в направлении печи 5 включает в себя подэтап, на котором устройство 10 устанавливают в передней части печи 5 на расстояние L2, как показано на фиг. 1-3, и подэтап выбора подходящей промежуточной проставки 24 в зависимости от высоты H1.

Обеспечиваемая по необязательному выбору вращающаяся пластина позволяет выравнивать ящик 20 относительно печи 5, чтобы можно было сканировать участок 12 стенки. Например, ориентация ящика 20 относительно вертикального направления V может контролироваться.

Пока система 40 закрывания находится в закрытом положении, все элементы внутри ящика 20 хорошо защищены от теплового излучения Δ, поступающего от печи 5, и пыли.

Внешняя защитная панель 52 позволяет оставлять устройство 10 перед печью 5 на некоторое время, например, на 5 минут, при этом внутренняя часть ящика 20 не испытывает повышения температуры, которое может повредить, например, трёхмерные 3D лазерные сканеры 21A, 21B. Кроме того, некоторое количество тепла отводится через заднюю поверхность 58 ящика 20 благодаря рёбрам 60. Предпочтительно, вентиляторы 62 включаются для усиления теплообмена через заднюю поверхность 58.

Аналогичным образом защитные маты на основании 22 и на промежуточной проставке 24 задерживают повышение температуры этих элементов. Охлаждающие вентиляторы основания 22 также способствуют поддержанию температуры внутри основания 22 на приемлемом уровне, предпочтительно ниже 40° С.

Благодаря встроенному источнику питания 34 и источнику сжатого воздуха 32 устройство 10 является автономным.

Чтобы выполнять сканирование участка 12 стенки, крышка 46 открывается вручную. Это переводит систему 40 закрывания в открытое положение, показанное на фиг.5. Ручки 54 позволяют минимизировать воздействие на оператора (не показано) теплового излучения Δ при открывании или закрывании крышки 46.

Крышка 46 поддерживается газовыми пружинами 48 в открытом или закрытом положениях, причём оба положения являются устойчивыми.

Датчик 76 обнаружения (фиг. 7) обнаруживает, что система закрывания вышла из закрытого положения, и запускает сопла 78 (фиг. 8) для обдувания воздухом в направлении трёхмерных лазерных сканеров 21А, 21В.

Трёхмерные лазерные сканеры 21A, 21B контролируются компьютером 29, чтобы сканировать участок 12 стенки через отверстие 44 на передней поверхности 37 и передавать сигналы, представляющие форму участка стенки, известным способом. Затем сигналы интерпретируются компьютером 29 и преобразуются в данные, представляющие форму, например, график. Во время сканирования устройство 10 не перемещается относительно печи 5, и адаптеры 72 также находятся в фиксированном положении.

В конкретном варианте осуществления изобретения вся левая стенка 12А, и вся правая стенка 12В сканируются трёхмерными лазерными сканерами без перемещения устройства 10 относительно печи 5 во время сканирования.

Чтобы минимизировать повышение температуры в устройстве 10, продолжительность сканирования минимизируется, и предпочтительно поддерживается на значении ниже 3 минут.

Температура внутри ящика 20 измеряется модулем 74 сбора данных и передаётся на компьютер 29.

Внутренний защитный экран 80, определяя окна 86A, 86B сканирования, ограничивает лазерные лучи, испускаемые трёхмерными лазерными сканерами 21A, 21B, в пределах полезного пространственного угла, показанного на фиг.2 и 3. В частности, лазерный луч не может испускаться вбок вдоль поперечного направления Т.

Внутренний защитный экран 80 защищает лазерные сканеры 21А, 21В и газовые пружины от теплового излучения Δ. Внутренний защитный экран 80 ограничивает тепловой поток, который входит в ящик 20, когда система 40 закрывания находится в открытом положении. Внутренний защитный экран 80 также ограничивает поступление наружного воздуха во внутреннюю часть ящика 20.

Клапан 50 предотвращает попадание самых крупных частиц пыли в щель между крышкой 46 и основной частью 38 ящика 20.

Результаты сканирования интерпретируются либо сразу после сканирования печи 5, либо после сканирования всех печей заданного набора. Между сканированиями двух последовательных печей время ожидания обычно составляет 8 - 12 минут.

Благодаря основанию 22 устройство 10 легко перемещается в положение перед каждой печью.

Благодаря вышеупомянутым признакам, устройство 10 измеряет форму участка 12 стенки печи 5, и является особенно предпочтительным при использовании в присутствии пыли и теплового излучения, а также при работе устройства рядом с печью 5.

Устройство 10 также приспособлено для измерения формы участка стенки любой узкой печи, имеющей большую длину, например, превышающую в 5 раз самый большой поперечный размер печи.

Промышленные испытания

Промышленные испытания устройства 10 проводились конфиденциально на коксовых печах в Дюнкерке, Франция. Устройство 10 было расположено на расстоянии 2,5 м от каждого входа в печь. Фаза сканирования заняла около 2,5 минут для каждой печи и дала очень точные результаты. Некоторые из этих результатов, полученных с использованием данной печи, показаны на фиг. 9–11.

На фиг. 9 - 11 показана измеренная ширина (ось Y фигур) печи в поперечном направлении T в зависимости от длины печи (ось X фигур) вдоль продольного направления L.

Кривая С1 представляет ожидаемую ширину профиля печи.

Кривые C2, C3 и C4 представляют собой профили измеренной ширины соответственно на 10%, 50% и 90% высоты камеры 14 коксования, начиная с её дна.

Фиг. 9 - 11 позволили оценить, как измеренные профили C2-C4 ширины отличаются от ожидаемого профиля C1 ширины.

Используя эти данные, возможно связать измеренные отклонения с фактическим отложением углерода или смещением кирпича в печи, и объяснить, почему некоторые из печей было легче загружать или выгружать.

Изобретение относится к установке, содержащей печь, и к устройству, а также к способу измерения формы участка стенки коксовой печи. Устройство содержит ящик (20), содержащий основную часть (38), определяющую по меньшей мере одно отверстие (44), и систему (40) закрывания, выполненную с возможностью перемещения относительно основной части (38) между открытым положением и закрытым положением; внутренний защитный экран (80), расположенный внутри ящика и определяющий по меньшей мере одно окно (86А) сканирования, причём окно сканирования является более узким, чем указанное отверстие в поперечном направлении (Т) ящика; и по меньшей мере один трёхмерный (3D) лазерный сканер (21А), расположенный в ящике, для сканирования указанного участка стенки через окно сканирования и через отверстие, когда система закрывания находится в открытом положении. Изобретение обеспечивает создание устройства, предназначенного для измерения формы участка стенки неработающей коксовой печи и приспособленного для использования рядом с работающей коксовой печью. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Устройство (10) для измерения формы участка (12) стенки коксовой печи (5), содержащее:

- ящик (20) и по меньшей мере один трёхмерный (3D) лазерный сканер (21А), размещенный в ящике (20), при этом ящик (20) имеет переднюю поверхность (37), располагаемую напротив отверстия печи (5) при использовании устройства (10), основную часть (38) и систему (40) закрывания, выполненную с возможностью перемещения относительно основной части (38) между открытым положением, в котором основная часть (38) определяет по меньшей мере одно отверстие (44) в передней поверхности (37), и закрытым положением, при этом ящик (20) охватывает указанный по меньшей мере один 3D лазерный сканер (21A), ящик (20) является водонепроницаемым и защищённым от пыли и внешних выбросов твёрдых частиц, и

- внутренний защитный экран (80), расположенный внутри ящика (20) и определяющий по меньшей мере одно окно (86А, 86В) сканирования, причём окно (86А, 86В) сканирования является более узким, чем отверстие (44) ящика (20) в поперечном направлении (Т),

- при этом указанный по меньшей мере один 3D лазерный сканер (21А) выполнен с возможностью сканирования указанного участка (12) стенки через окно (86А, 86В) сканирования и через отверстие (44), когда система (40) закрывания находится в открытом положении, причем 3D лазерный сканер (21А) выполнен с возможностью перемещения относительно ящика (20), чтобы сканировать участок (12) стенки.

2. Устройство (10) по п. 1, в котором внутренний защитный экран (80) содержит несколько модулей (82), распределённых в поперечном направлении (Т), причём каждый модуль (82) выполнен с возможностью отражать по меньшей мере 70% теплового излучения (Δ), поступающего от печи (5), по существу, радиально по отношению к указанному поперечному направлению (Т) через отверстие (44).

3. Устройство (10) по п. 2, в котором внутренний защитный экран (80) содержит два противоположных модуля, которые являются крайними в поперечном направлении (Т), причём каждый из крайних модулей выполнен с возможностью отражать по меньшей мере 80% теплового излучения (Δ), поступающего от печи (5), по существу, в поперечном направлении (Т) через отверстие (44).

4. Устройство (10) по п. 3, дополнительно содержащее по меньшей мере одну пневматическую пружину (48), выполненную с возможностью удержания системы (40) закрывания в открытом положении, при этом по меньшей мере один из крайних модулей выполнен с возможностью закрывать по меньшей мере часть пневматической пружины (48) от теплового излучения (Δ), поступающего от печи (5).

5. Устройство (10) по п. 1, в котором система (40) закрывания содержит крышку (46), установленную с возможностью поворота на основной части (38) ящика (20).

6. Устройство (10) по п. 5, в котором крышка (46) включает в себя внешнюю защитную панель (52), выполненную с возможностью отражения по меньшей мере 80% теплового излучения (Δ), поступающего от печи (5), когда система (40) закрывания находится в закрытом положении.

7. Устройство (10) по любому из пп. 1-6, в котором ящик (20) имеет заднюю поверхность (58), содержащую рёбра (60), направленные наружу, чтобы способствовать теплообмену между ящиком (20) и окружающей атмосферой.

8. Устройство (10) по п. 7, дополнительно содержащее по меньшей мере один вентилятор (62), закреплённый на задней поверхности (58) и предназначенный для обдувания рёбер (60) или удаления воздуха между рёбер.

9. Устройство (10) по любому из пп. 1-6, дополнительно содержащее источник сжатого воздуха (32) и по меньшей мере одно сопло (78), соединённое с указанным источником сжатого воздуха (32) и выполненное с возможностью выдувания воздуха от источника сжатого воздуха (32) к 3D лазерному сканеру (21А).

10. Устройство (10) по п. 9, дополнительно содержащее датчик (76) обнаружения, подходящий для определения открытого положения системы (40) закрывания, и блок (30) управления, предназначенный для управления соплом (78), так чтобы воздух из указанного источника выдувался в направлении 3D лазерного сканера (21А), по меньшей мере, когда система (40) закрывания находится в открытом положении;

11. Устройство (10) по любому из пп. 1-6, дополнительно содержащее второй 3D лазерный сканер (21В), при этом указанные первый и второй 3D лазерные сканеры (21А, 21В) разнесены один от другого вдоль поперечного направления (Т) и, например, параллельны друг другу.

12. Устройство (10) по п. 11, в котором 3D лазерные сканеры (21А, 21В) установлены на одной и той же балке (68) ящика (20).

13. Устройство (10) по любому из пп. 1-6, в котором ящик (20) поддерживается или прикреплен к плите, установленной на основании (22) с возможностью вращения.

14. Установка (1), содержащая коксовую печь (5) и устройство (10) по любому из пп. 1-13.

15. Способ измерения формы по меньшей мере части камеры (14) коксовой печи (5), причём камера (14) содержит левую стенку (12А) и правую стенку (12В), противоположные друг другу в поперечном направлении (Т) печи (5), содержащий этапы, на которых:

обеспечивают наличие устройства (10) по любому из пп. 1-13,

позиционируют устройство (10) перед отверстием печи (5), на расстоянии (L2) от указанного отверстия в продольном направлении (L), перпендикулярном указанному поперечному направлению (Т), и поперечно между левой стенкой (12А) и правой стенкой (12В), и

сканируют левую стенку (12А) и правую стенку (12В) с использованием 3D лазерного сканера (21А), при этом лазерный сканер (21А) перемещают относительно ящика (20) во время сканирования, без перемещения устройства (10) относительно печи (5) во время сканирования.