[发明专利]一种高温炼钢炉无线能量采集装置

说明书

本发明公开了一种高温炼钢炉无线能量采集装置，包括炉壁导热板、温差调节块、蓄热板、温差电池组、对流散热片、电压调节电路和能量控制方法，炉壁导热板一侧直接接触炉壁以获得炉壁的热量、相对称的另一侧连接温差调节块，温差调节块上连接蓄热板，能量控制方法通过控制温差调节块的数量和长度来调节传到到蓄热板上的温度；温差电池组由若干温差电池组成，蓄热板连接温差电池的热面，温差电池的冷面连接对流散热片；温差电池组上电连接有电压调节电路，温差电池的电压通过电压调节电路调整到额定的范围内，解决了高温炼钢炉废热采集问题，将废弃排放的热量进行转换成电量，用来给高温炼钢炉其他小功率传感器进行供电。

技术领域

本发明涉及冶炼和烧制过程炉壁发热的技术领域，特别涉及一种高温炼钢炉无线能量采集装置。

背景技术

对高温炼钢炉进行温度测量时，测量装置的供电问题是一个困扰行业发展的问题。主要因为高温炼钢炉在使用的过程中需要从一个位置吊装到另外一个位置，这种工作方式很难采用市电供电。而采用电池的供电方式时一方面很难满足测量设备功耗的要求，另一方面电池的频繁更换增加了产品的使用成本。

为此，本发明设计了采用温差发电的装置用于把高温炉壁的热能转换为电能。1821年，赛贝克发现，把两种不同的金属导体接成闭合电路时，如果把它的两个接点分别置于温度不同的两个环境中，则电路中就会有电流产生,这一现象称为塞贝克(Seebeck)效应。用半导体制成的温差电池赛贝克效应较强，热能转化为电温差电池能的效率也较高，因此，可将多个这样的电池组成温差电堆，作为小功率电源。

目前，高温冶炼和炉窖烧制都会有大量的热量从炉壁散出，但都没有将此部分能量进行采集和应用；一方面，炉壁温度过高达300-500℃，目前市场上的电池耐温在200℃左右，不能直接贴在炉壁上使用；另一方便，现场环境的恶劣，温度过高，市场上温差电池发电效率低下，不适合直接使用。

本发明设计了机械和电子相结合的装置克服了以上难题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种和温差电池相配合适用于各种温度环境的无线能量采集装置。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种高温炼钢炉无线能量采集装置，包括炉壁导热板、温差调节块、蓄热板、温差电池组、对流散热片、电压调节电路和能量控制方法，所述炉壁导热板一侧直接接触炉壁以获得炉壁的热量、相对称的另一侧连接温差调节块，温差调节块上连接蓄热板，所述能量控制方法通过控制温差调节块的数量和长度来调节传到到蓄热板上的温度；所述温差电池组由若干温差电池组成，所述蓄热板连接温差电池的热面，所述温差电池的冷面连接对流散热片；所述温差电池组上电连接有电压调节电路，所述温差电池的电压通过电压调节电路调整到额定的范围内。

进一步优选为：所述电压调节电路包含启动电压设定电路、电量检测电路、电量存储电路、电压转换电路和控制检测电路，所述启动电压设定电路用来设定后续电路启动电压，其输入端与温差电池相连，所述启动电压设定电路的输出端连接电量检测电路、电量存储电路和电压转换电路，所述电量存储电路的输出端与电压转换电路相连以实现后续电路的供电；所述电量存储电路用于将温差电池部分供电进行存储，所述电压转换电路将温差电池的电压转换为稳定的电压为后续电路供电；所述电量检测电路用来实时检测温差电池的发电电压以确保供电的正常，所述控制检测电路用来检测电池电压和预留控制接口。

上述能量控制方法采用串级控制，如下：

第一级控制，蓄热板的温度采用闭环控制，控制量为调整温差调节块与炉壁导热板接触的数量n，蓄热板的温度目标设定180度，采用增量PID的控制方法，数量n的增大数对应为Δu，其计算公式为：

Δu[n]＝K_p{e[n]-e[n-1]}+K_ie[n]+K_d{e[n]-2e[n-1]+e[n-2]}；