[发明专利]一种基于三维非稳态传热模型的物料解冻智能分析系统

说明书

本发明属于工业解冻智能分析领域，公开了一种基于三维非稳态传热模型的物料解冻智能分析系统，包括：第一温度检测装置：设置在解冻库门口，用于监测运载车出入时的车厢和物料温度；第二温度检测装置：设置解冻库内，用于测量解冻时车厢的关键点温度信息；第三温度检测装置：设置解冻库内，用于测量解冻室内库温和烟气温度；工控机：用于接收并存储第一温度检测装置、第二温度检测装置和第三温度检测装置监测得到的温度信息，以及利用三维非稳态导热的乘积算法计算得到解冻时间；用户端显示器：用于人机界面展示。本发明通过建立三维非稳态传热模型分析物料解冻状态，可以准确预测解冻时间，可以广泛应用于工业解冻领域。

技术领域

本发明属于工业解冻智能分析领域，具体涉及一种基于三维非稳态传热模型的物料解冻智能分析系统。

背景技术

工业企业所用煤、矿粉等物料在冬季长距离运输过程中，由于天气寒冷，加之物料的含水量高，物料与车辆之间会产生严重冻结的现象，致使卸车极为困难，需要在解冻库中进行加热解冻。

国外研究机构、高校和企业在上世纪80年代开始进行物料解冻相关技术的研究；国内的研究起步稍晚，在上世纪90年代开始有科研人员关注这一课题，主要出现在冬季天气比较寒冷、企业需求旺盛的东北地区。研究成果产出集中在90年代和本世纪初，提出的解决方案可以分为化学试剂防冻法和解冻库加热法。试剂防冻法是通过加入氯化钙乙二醇等防冻剂，在起运前采取措施避免运输材料冻结。解冻库解冻法是在物料运输到达目的地后，将运载车辆整体置于解冻库中，通过加热化冻使运输物料和运载车辆分离，达到卸车条件。以加热方法划分，解冻库可以分为自然对流解冻室、强制对流解冻室和电红外解冻室。自然对流解冻室在底部布置蒸汽排管，通过蒸汽自然上升对运载车加热。强制对流解冻室在自然对流解冻室的基础上，增加引风机将室内顶部的热空气吸下来吹向车底和车帮，加强车底和两端的换热。电红外解冻室利用红外线辐射器所产生的红外线，以热辐射方式使冻物料解冻，在库内铁路的两侧设立隔热墙，侧部辐射器布置在两侧的隔热墙上进行辐射解冻。

现有的技术方案都集中于防止物料冻结和优化解冻库设计提高热交换效率两方面，没有针对解冻时长预测的研究。在实际工业生产过程中，物料解冻时，无法准确把握加热时间，仅凭人工经验操作。加热时间不足时，无法完全解冻，导致卸车困难；加热时间过长时，不仅浪费时间，还会导致车辆积存渣水，导致物料含水量过高，无法正常使用。而且，解冻室在解冻过程中处于高温高压的封闭状态，人员不能进入，无法获知内部情况，难以控制加热蒸汽的温度。

物料解冻库在冬季处于连续运行的状态，内部温度达到60摄氏度-80摄氏度，人员难以进入，需要通过温度传感器设备进行温度采集。传统的温度采集主要通过热电偶和热电阻进行，受到传感器特性的限制，只能布置在解冻库的库顶、侧面等远离运载车的部分，无法采集到车厢表面或物料的温度，难以准确监测计算所需的温度数据。而且无法对采集的异常温度数据进行验证，难以判断是热电偶、热电阻传感器发生了故障还是解冻库内出现了加热异常状况。

综上，现有条件下，存在返库率高，燃料消耗大，车皮周转效率低等问题，影响企业整体生产效率。

发明内容

基于以上情况，本发明提供一种基于三维非稳态传热模型的物料解冻时长预测系统，通过耐高温耐高湿的温度传感器采集解冻库内温度数据，建立三维非稳态热传导模型，实时分析车厢内物料解冻状况，准确预测物料解冻时长。