[实用新型]用于碳化炉气封段的氧含量监测及预警装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种氧含量监测装置，具体地说，涉及一种针对碳纤维生产线所使用的高温碳化炉和低温碳化炉的气封系统设计的氧含量监测及预警装置。

背景技术

国内碳纤维生产线已经有了相当的规模，从百吨线到千吨线，数量日增。其中的高温碳化炉和低温碳化炉全部都采用了一种特殊的装置--炉口气封段，来隔离炉内气氛和外界环境，其主要任务就是既保证外界的空气不会进入到高/低温碳化炉内，又确保炉内的气体不会泄露到室内空间中来。如果足量的外界空气进入炉内，会造成炉内纤维产品断丝，严重时会造成整条生产线停车。而一次整线停车造成的经济损失是巨大的。

因此，如果能够实时迅速地对气封段的氧含量进行检测，并对可能造成断丝或停车的潜在风险提前给操作人员发出警报，则可以极大程度地保持整线稳定运行，提高生产率，减小停机时间，极大地提高经济效率。

针对碳化炉内的氧含量检测技术，当前的传统做法是，使用一台精密测氧仪对炉体多个采样点巡检，而且大多采用人工切换采样点的方法巡检。而这种巡检的方式，存在以下缺点和操作上的不便：

1、由于测氧仪在开始对每个采样点进行采样检测时，首先需要先将监测点到测氧仪间的采样管内的气体抽出，然后才能测到监测点的气体。依据采样管的长短不同，这个间隔时间会在30秒到2分钟不等。所以，巡检方式的实时性欠佳。

2、采样管道易于堵塞。由于炉内的气氛的特殊性(含有焦油等成分)，采样管容易堵塞，所以，大多厂家都是通过每天抽检几次数据的方式来检查炉内气氛的氧含量数值，数值记录在数据表内作为生产工艺参数记录。

3、这种传统的测氧方式无法对气封段的氧含量数值及其变化趋势进行百分之百的实时在线监测。

如何对气封段进行实时氧含量监控，作为一个技术需求，已经显得日益迫切了。有的厂家为气封段单独安装了精密测氧仪，但是测氧仪仅仅显示出了测得的氧含量数值，依旧要求操作人员随时取样记录，不是真正意义上的实时监控。同时，该种设计依然使用了较长的采样管和采样泵，数据的实时性不强。

所以，实时氧含量监测系统需要具有下列特点：

1、极强的实时性采样测量，尽量短的采样管路。

2、根据气氛段工作特征，要求的氧传感器具有较高的精度和较宽的测量范围。

3、软件系统应该允许操作人员结合自己的操作经验设置报警策略。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供设计一种用于碳化炉气封段的氧含量监测及预警装置，对碳化炉气封段的氧含量数值及变化趋势进行测量计算，并根据操作人员给定的报警极限值，给现场人员提供预警式警报。

本实用新型解决现有技术存在的问题所采用的技术手段为：一种用于碳纤维碳化炉气封段的氧含量监测及预警装置，安装于碳化炉气封段的顶部排气口上，包括：氧气传感器，安装在气封段排气口管路上，用于检测被监测区的样气中的氧含量，并将氧含量转换成电信号；信号放大模块，使用仪表放大器组成放大电路，所述信号放大模块与氧气传感器连接，用于将得到的电信号进行放大；计算机采集处理模块，与信号放大模块连接，对信号放大模块送来的经过放大的氧含量信号进行数字化采集,并进行数据运算存储；人机交互操作面板，对计算机采集模块传来的数据进行显示,并负责把操作人员的参数传送到计算机采集处理模块；以及，报警模块，包括红色、黄色、绿色指示灯和蜂鸣器。

进一步地，所述氧气传感器为氧化锆型氧气传感器或氧电池型氧气传感器中的一种；

又进一步地，所述计算机采集处理系统采用ADUC7060系列ARM单片机制成，所述ADUC7060系列单片机系统进行采样的采样AD精度高达24位；

再进一步地，所述人机交互操作面板由商用HMI单元组成。

本发明创造关于上述用于碳化炉气封段的氧含量监测及预警的方法，包括步骤：

1)被监测区的样气通过气封段排出，进入氧气传感器，氧气传感器将样气中的氧含量转换成电信号；

2)氧气传感器的信号连接到信号放大模块，信号放大模块将步骤1)得到的电信号进行放大；

3)经过放大的氧含量信号传送到计算机采集处理模块进行数字化采集,并进行数据运算存储；

4)计算机采集处理模块把运算结果以网络通讯的方式传送到人机交互操作面板，把报警信号传送到报警模块。

进一步地，上述步骤3)中数据运算存储过程包括：

1)判断测出的氧含量数值是否超过设定的报警极限，若是，报警模块红色报警灯指示；若否，进入步骤2)，