CN115200774A - 一种矿热炉内气体压力的测量或调节方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种矿热炉内气体压力的测量方法，在矿热炉电极内留有或制作通孔，在通孔上方连接通气管道，向通气管道中通入保护性气体；采用流量传感器测量单位时间内通入的保护性气体的流量Q；采用压力传感器测量通气管道中保护性气体的压力P1；获得即时的通孔的长度L；在矿热炉电极不断消耗的过程中，根据所获得的通孔的长度L、单位时间内通入的保护性气体的流量Q及通气管道中保护性气体的压力P1，通过搭建实物模型测试、数学建模和/或计算机程序，获得通气管道中保护性气体的压力P1与电极端部矿热炉内反应气体的压力P2之差ΔP，从而获得电极端部矿热炉内反应气体的压力P2。该方法安全、便捷、自动化程度高，填补了国内外此项研究的空白。

Description

一种矿热炉内气体压力的测量或调节方法及系统

技术领域

本发明涉及一种高温带电环境中气体压力的测量或调节方法及系统，尤其涉及矿热炉内气体压力的测量或调节方法及系统。

背景技术

矿热炉是一种通过电极电流做功熔炼炉料进行生产的设备，主要用来生产电石、工业硅、铁合金、黄磷等工业原材料，根据所生产产品不同分为电石炉、工业硅炉、铁合金炉及黄磷炉等。这些工业原材料是制造业的基础原材料，在整个国民经济中占有极为重要的地位。

矿热炉在冶炼过程中会产生大量的气体，气体的积聚会在熔融的炉料内会形成空腔，当空腔压力较大破裂时会喷出大量气体，气体在喷射时会带起熔融的炉料喷溅，导致设备损坏及人员伤亡，这个现象称为“塌料”。

矿热炉电极分为石墨电极及自焙电极，石墨电极是预先制作好的电极，而自焙电极需要在生产中不断制作、不断焙烧成型、不断消耗的。由于电极的工作端是放电端，此处的反应最为剧烈，气体的产生主要在电极的工作端。电极的工作端通过电弧放电，温度高达3000-10000℃，目前没有任何手段能够测量电极端部空腔的气体压力。

电石炉及铁合金炉一般都采取了密闭炉，当“塌料”导致喷溅时不会造成人员伤亡，但仍然造成设备损毁。电石炉及铁合金炉一般是利用块状物料缝隙释放气体，当冶炼位置波动较大造成生料夹层时会导致透气性变差，或者粉料较多时也会导致透气性变差，当炉料板结无法释放炉气的时候就造成塌料，就会导致熔融的炉料喷溅，造成事故。

工业硅炉一般是开放炉或半开放炉，没有密闭的炉盖给与保护。由于炉料中存在大量二氧化硅，二氧化硅在高温下成粘稠状，无法形成缝隙释放炉气，为解决上述问题一般采取的办法是用钢棒给炉料扎孔洞的办法释放积聚的炉气，也称之为捣炉，所用设备叫捣炉机，捣炉时存在扎洞不及时导致塌料，也存在给炉料扎孔的瞬间积聚的炉气释放，造成人员伤亡。

由于电极端部特高温的环境，且被厚重的炉壳包裹，目前难以对反应区的压力进行测量，导致事故频发，严重危害矿热炉的生产安全。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种矿热炉内气体压力的测量或调节方法及系统，可以实时获得电极端部矿热炉内反应气体的压力数据，有效地避免“塌料”等严重安全事故。该方法安全、便捷、自动化程度高，极大地保障了现场作业人员的安全，填补了国内外此项研究的空白，可用于避免矿热炉行业相关人员伤亡和财产损失，具有划时代的意义。

本发明提供了一种矿热炉内气体压力的测量方法，其中，在矿热炉电极内留有或制作通孔，在通孔上方连接通气管道，向通气管道中通入保护性气体；

采用流量传感器测量单位时间内通入的保护性气体的流量Q；

采用压力传感器测量通气管道中保护性气体的压力P1；

获得通孔的长度L；

在矿热炉电极不断消耗的过程中，根据所获得的通孔的长度L、单位时间内通入的保护性气体的流量Q及通气管道中保护性气体的压力P1，通过搭建实物模型测试、数学建模和/或计算机程序，获得通气管道中保护性气体的压力P1与电极端部矿热炉内反应气体的压力P2之差ΔP，从而获得电极端部矿热炉内反应气体的压力P2。

工业矿热炉内通常温度很高，比如矿热炉是一种耗电量巨大的工业电炉，其直径十多米、深度六七米的巨大坩埚，是一个通过电极电流做功熔炼矿热炉料进行生产的设备。矿热炉电极位于炉料内，当电极对炉料放电做功，在做功过程中逐步消耗，与此同时，在矿热炉电极内留有或制作的通孔，其长度也随之减小。

在矿热炉运行过程中，电极放电做功所产生的热量使炉料发生化学反应，产生气体，气体聚积后，在电极端口形成空腔。从工程技术上可以近似地将空腔与通气管道及通孔视为一个密闭容器，通入一定流量的保护气体，在通气管道及通孔直径确定时，保护性气体的流量Q、通气管道及通孔的长度L及ΔP存在对应关系，而通孔的长度随着电极的消耗，是不断变化的。

发明人经过创造性劳动，运用科学原理，结合计算机及现代传感技术，通过不断积累的现有参数数据和巧妙的研究方法，得到电极端部矿热炉内反应气体的压力P2，解决了矿热炉冶炼领域几十年来一直没有得到解决的、突出的现实问题，具有突出的现实意义。

优选地，本发明提供的测量方法，其中，通孔中留有支撑管，通气管道与支撑管连接。矿热炉电极内通孔中设置支撑管，支撑管是由钢材、石墨(碳)管或者陶瓷材料，包括氧化铝、氧化锆、氧化镁、碳化硅、硅化钼等单体或者混合物等制成，其外形是方管也可以是圆管。支撑管通过螺栓连接或者焊接，预先埋置矿热炉电极的通孔内，随着电极消耗，支撑管也一同消耗，需要不断补充。

优选地，本发明提供的测量方法，其中，保护性气体包括氮气、二氧化碳、惰性气体中的一种或多种。

优选地，本发明提供的测量方法，其中，获得通孔的长度L的方法，包括但不限于累积法、称重法、探针法、磁感应法、操作电阻估算深度法、超声波和/或雷达法。

目前工业中应用的矿热炉内电极测深方法有以下几种：

(1)累积法：根据每天添加的电极糊以及消耗的速度推测电极长度。电极现有长度H0，根据历史经验推测每天电极消耗数量H1，再根据每天电极糊添加量估算电极生成量H2，进而计算出当前电极长度为H＝H0-H1+H2。

(2)称重法：根据电极的重量推测电极的长度，这种方法忽略了电极在不同段的密度不同及融化的矿热炉料的粘度不同，导致用浮力推测电极插入深度。

(3)探针法：用一根铁钎插入矿热炉内触碰电极，多次插探探测电极端面，进而应用勾股定理计算电极插入深度，即H2＝D2+L2。这种方法简单有效，但受限于操作人员的经验及测量时需要停电停矿热炉，使用起来十分不方便，尤其对于铁合金矿热炉及工业硅矿热炉，坚硬矿热炉料严重影响铁钎的插入。

(4)磁感应法：在矿热炉体周边布置多个磁场感应器，根据磁感应器信号获取磁场状况，进而推测三相电极中的电流推测电极插入深度。这种方法忽略了矿热炉内电流的复杂流向及相序间影响，尤其是异常矿热炉况时矿热炉内电流方向大小不可预知，其产生的磁场方向大小也是不可预知的，影响测量准确性。

(5)操作电阻估算深度法：通过测量电极的电压电流，计算出操作电阻阻值，进而仿真模拟推测出电极入矿热炉深度。这种方法看似能够仿真模拟出电极入矿热炉深度，实际上由于矿热炉内复杂矿热炉况，仿真模型也只是对于正常工况下固定矿热炉料配比的状态下做出的，由于矿热炉料是不断调整变化的，很多时间矿热炉都处于异常工况，适用性差。

(6)超声波和/或雷达法：发明人经过不断探索，对此类方法进行了深入研究，可以有效且精确地、不需要停产停矿热炉或人为干预地获取矿热炉内电极深度，从而为控制电极提供数据依据，达到优化工艺操作、节约电能、提高产品品质及减少安全风险的目的，已经用于实践中。

优选地，本发明提供的测量方法，其中，获得通孔的长度L的方法选自超声波和/或雷达法，其中，超声波选自超声导波。该方法，可通过在矿热炉电极内部留有或制作通孔，安放传感器件，利用超声导波或雷达波的传导和反射特性，在矿热炉电极不断地消耗过程中，随时可获得电极端面的最新高度，由此获得通孔的长度L，简单易行，且避免了现有技术中对电极在矿热炉内深度的测量方法的缺陷。

优选地，本发明提供的测量方法，其中，数学建模和/或计算机程序，包括但不限于建立L、Q、ΔP的参数表，并通过搭建实物模型测试、数学方法或计算机程序，包括但不限于差值法和/或拟合曲线法，获得应用范围内的L、Q、ΔP之间的参数关系。在本发明中，可以将通孔的长度L、单位时间内通入的保护性气体的流量Q与压力差ΔP的历史对应关系绘制表格，通过差值法和/或拟合曲线法，获得应用范围内的L、Q、ΔP之间的参数关系，建立数学模型和相应的计算程序。在实际应用中，根据获得的通孔的长度L，和测量得到的单位时间内通入的保护性气体的流量Q，可以得到即时的ΔP数值。

优选地，本发明提供的测量方法，其中，采用控制装置对流量Q和/或压力P1进行调节，控制装置包括但不限于比例阀、电磁阀、流量阀、压力阀。通过控制装置的调节，比如调整比例阀、电磁阀、流量阀、压力阀的开度，对流量传感器、压力传感器测得的流量Q和压力P1进行调节，并可以使通气管道的流量Q、压力P1维持在一定的数值范围内，从而保持系统的稳定、减少计算过程，提高测量精度。

本发明还提供了一种矿热炉内气体压力的调节方法，其中，通过前述测量方法得到矿热炉内气体压力P2，当P2大于设定值时，采用联动方式加速矿热炉内气体排出，降低矿热炉内气体压力P2。

优选地，本发明提供的调节方法，其中，联动方式包括控制矿热炉电极的升降系统，使矿热炉电极发生移动，扩大矿热炉内物料间隙，供气体溢出。在实际操作过程中，通过联动方式控制升降油缸做上下、左右运动，抱闸夹紧电极实施同步运动，从而利用电极的移动扩大矿热炉内物料间隙，形成缝隙或者造成空腔周边的物料跌落，恢复透气性，实现预防矿石炉气体喷溅所导致的“塌料”的目的。

本发明还提供了一种矿热炉内气体压力的测量系统，其中，该系统采用前述测量方法得到矿热炉内气体压力P2；该系统包括但不限于通气管道、流量传感器、压力传感器、采样电路、计算单元和/或人机交互界面；

通气管道贯通矿热炉电极的通孔，在该通气管道中通入保护性气体；

流量传感器和压力传感器与通气管道连接；

采样电路，通过流量传感器获取单位时间内通入的所述保护性气体的流量Q，通过压力传感器获取所述通气管道中保护性气体的压力P1，和/或获取通孔的长度L数据中的一种或多种；

计算单元，根据采样电路获取的Q、P1和/或L值，通过P2＝P1-ΔP，得到矿热炉内气体压力P2值；

人机交互界面，显示计算单元的数据，和/或向计算单元传达操作指令。

发明人通过上述测量系统的设计，采用前述测量方法，通过P2＝P1-ΔP计算，可以实现获得矿热炉内气体压力P2数据的目的。本发明中，该测量系统在运行过程中，其计算单元，通过采集到的实测参数的累积，可以通过外部激励和数据反馈，不断地更新、优化该数学模型和/或计算机程序。本发明，不仅解决了矿热炉冶炼领域，几十年来难以对矿热炉内气体压力进行准确测量的现实问题，满足当前对矿热炉内气体压力测量的精度要求，还可以通过现代计算机技术，逐步提升其测量精度，用于指导生产。

优选地，本发明提供的测量系统，其中，该系统还包括通孔的长度L的测量装置，该装置采用超声波和/或雷达法测量，其中，超声波选自超声导波。利用超声导波或雷达波的传导和反射特性，在矿热炉电极的消耗过程中，可以实时、精确地获得电极端面的位置，即通孔的长度L，可以更好的满足即时获得矿热炉内气体压力P2数据的需要。

优选地，本发明提供的测量系统，其中，该系统还包括控制电路I和调整回路；其中，控制电路I，根据计算单元的数据和/或指令，运用控制装置对流量Q和/或压力P1进行调节；调整回路，根据计算单元的数据和/或指令，对矿热炉电极的升降进行控制，使矿热炉电极发生位移。由此，本发明的矿热炉内气体压力的测量系统，不仅可以测量矿热炉内气体压力，还可以运用系统联动的原理来调节该压力。此方案简单易行，且行之有效，采用简单的技术方案，解决了实际操作过程中的重要安全问题，具有重大意义。

优选地，本发明提供的测量系统，其中，调整回路包括控制电路II和/或电动回路、液压回路、气动回路中的一种或多种；控制电路II，控制电动回路、液压回路和/或气动回路，对矿热炉电极的升降进行控制。

本发明，一方面可以实现在矿热炉内高温带电的苛刻环境下，获取重要的气体压力参数，用于指导生产，避免重大的人员伤亡和企业财产损失，满足矿热炉冶炼领域现代化生产的需要；另一方面满足了矿热炉内气体压力测量的自动化要求，同时可以满足当前企业管理、生产操作条件下对该重要参数的精度要求。在本发明的测量、调节方法和系统运行过程中，还可以不断优化计算单元，利用数据反馈优化数学模型和计算机程序，使得测量精度得到逐步提升，有助于实现矿热炉冶炼领域安全管理和质量控制方面质的飞跃，具有一定的前瞻性。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本发明的矿热炉内气体压力的测量或调节方法及系统在矿热炉内的剖视图。

具体实施方式

为了进一步阐明本发明，下面给出一系列实施例。需要指出的是，这些实施例完全是例证性的。给出这些实施例的目的是为了充分明示本发明的意义和内容，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

首先需要说明的是，本发明是计算机技术在矿热炉内气体压力测量或调节领域的一种应用，在本发明的实现过程中，会涉及到计算机功能模块的应用。本申请人认为，如在仔细阅读申请文件、准确理解本发明的实现原理和发明目的后，在结合现有公知技术的情况下，本领域技术人员完全可以运用其掌握的软件编程技能实现本发明。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例一矿热炉内气体压力的测量或调节方法及系统

本发明提供了一种矿热炉内气体压力的测量方法，其中，在矿热炉电极201内留有或制作通孔204，通孔204中留有支撑管205，在通孔204上方连接通气管道206，通气管道206与支撑管205连接。向通气管道206中通入保护性气体，保护性气体包括氮气、二氧化碳、惰性气体中的一种或多种。采用流量传感器207测量单位时间内通入的保护性气体的流量Q；采用压力传感器208测量通气管道206中保护性气体的压力P1；获得通孔204的长度L。获得通孔204的长度L的方法，包括但不限于累积法、称重法、探针法、磁感应法、操作电阻估算深度法、超声波和/或雷达法，优选自超声波和/或雷达法，其中，超声波选自超声导波。

在矿热炉电极不断消耗的过程中，根据所获得的通孔204的长度L、单位时间内通入的保护性气体的流量Q及通气管道中保护性气体的压力P1，通过数学建模和/或计算机程序，获得通气管道206中保护性气体的压力P1与电极端部矿热炉内反应气体的压力P2之差ΔP，从而获得电极端部矿热炉内反应气体的压力P2。其中，数学建模和/或计算机程序，包括但不限于建立L、Q、ΔP的参数表，并通过搭建实物模型测试、数学方法或计算机程序，包括但不限于差值法和/或拟合曲线法，获得应用范围内的L、Q、ΔP之间的参数关系。采用控制装置对流量Q和/或压力P1进行调节，控制装置包括但不限于比例阀、电磁阀、流量阀、压力阀。

本发明还提供了一种矿热炉内气体压力的调节方法，其中，通过前述测量方法得到矿热炉内气体压力P2，当P2大于设定值时，采用联动方式加速矿热炉内气体排出，降低矿热炉内气体压力P2。其中，联动方式包括控制矿热炉电极的升降系统，使矿热炉电极发生移动，扩大矿热炉内物料间隙，供气体溢出。

本发明还提供了一种矿热炉内气体压力的测量系统，其中，该系统采用前述测量方法得到矿热炉内气体压力P2；该系统包括通气管道206、流量传感器207、压力传感器208、采样电路102、计算单元103和/或人机交互界面104；

通气管道206贯通矿热炉电极201的通孔204，在该通气管道206中通入保护性气体；

流量传感器207和压力传感器208与通气管道206连接；

采样电路102，通过流量传感器207获取单位时间内通入的保护性气体的流量Q，通过压力传感器208获取通气管道206中保护性气体的压力P1，和/或获取通孔204的长度L数据中的一种或多种；

计算单元103，根据采样电路102获取的Q、L和/或P1值，通过P2＝P1-ΔP，得到矿热炉内气体压力P2值；

人机交互界面104，显示计算单元103的数据，和/或向计算单元103传达操作指令。

一种实施方式中，该系统还包括通孔的长度L的测量装置，该装置采用超声波和/或雷达法测量，其中，超声波选自超声导波。

一种实施方式中，该系统还包括控制电路I101和调整回路；其中，控制电路I101，根据计算单元103的数据和/或指令，运用控制装置对流量Q和/或压力P1进行调节；调整回路，根据计算单元103的数据和/或指令，对矿热炉电极的升降进行控制，使矿热炉电极发生位移。其中，调整回路可以包括控制电路II105和/或电动回路、液压回路106、气动回路中的一种或多种；控制电路II105，控制电动回路、液压回路106和/或气动回路，对矿热炉电极的升降进行控制。比如，控制电路II105，根据计算单元103的数据和/或指令，控制液压回路106，对矿热炉电极升降系统的升降油缸210及抱闸211进行控制，使矿热炉电极发生位移。

实施例二矿热炉内气体压力的测量方法

如图1所示，电极201的通孔204内设置支撑管205，支撑管205是由钢材、石墨(碳)管或者陶瓷材料，包括氧化铝、氧化锆、氧化镁、碳化硅、硅化钼等单体或者混合物等制成，其外形是方管也可以是圆管，支撑管205通过螺栓连接或者焊接，预先埋置自焙电极内，随着电极201消耗支撑管205也消耗，需要不断补充。

如图1所示：矿热炉202的电极201位于炉料203内，当电极201对炉料203放电做功，放电做功所产生的热量使炉料发生化学反应产生气体，气体聚积形成空腔200。电极201内预先留有或制作一个通孔204，在支撑管205内上部连接一个通气管道206，通气管道206内通有氮气、二氧化碳、惰性气体等保护气。通气管道206上安装有流量传感器207测量通入管道内的保护气体的流量Q，压力传感器208测量通气管道206内的压力P1，通过比例阀209对流量传感器207、压力传感器208测量的流量Q和压力P1进行调节。

依据的理论基础1：

当空腔200周边透气性变差，空腔200内气压升高，将比例阀209置于关闭状态，由于空腔200内气体压力是缓慢增加的过程，从工程技术上可以近似地将空腔200与通气管道206及通孔204视为一个密闭容器，根据帕斯卡定律，通入一定流量的保护气体，在通气管道206及通孔204直径确定时，保护性气体的流量Q、通气管道206及通孔204的长度L及ΔP存在对应关系，而通孔204的长度L随着电极201的消耗是不断变化的。

依据的理论基础2：

控制比例阀209的开度，使流经通气管道206的保护气体的流量维持为一定范围内的Q值，此时压力传感器208距离电极端部的压力差为ΔP＝P1-P2，当流量Q维持不变时，则ΔP也不变。通过搭建实物模型测试等，根据固定管径的通气管道的长度L0、通孔长度L、流量Q与压力差ΔP的对应关系建立数学模型。

本发明提供的一种实施方式中，将上述数据绘制成表格，根据该表格做曲线拟合，即可得到固定管径下，不同通孔长度L、流量Q与压差ΔP的对应关系。

本发明提供的另一种实施方式中，采用差值法计算得到不同通孔长度L下，流量Q与压差ΔP的对应关系。比如，当通孔长度L2、通气管道206中保护气体的流量为Qn介于Q6与Q7之间时，此时压力传感器208的压力值为P1，通过差值法(Qn-Q6)/(Q7-Q6)＝(ΔPn2-ΔP62)/(ΔP72-ΔP62)，即可以拟合计算出不同流量Qn的ΔPn2；由此得到不同通孔长度L下Q(L)与ΔP(L)的拟合线，根据实际的通孔长度L值、通气管道206中实际的保护气体的流量为Q，通过拟合线，即可快速知道压差ΔP。

在实际使用过程中，通过系统反馈，不断地积累通孔长度L、流量Q与压力差ΔP的对应关系数据，得到不断接近真实值的ΔP，提高计算精度。

举例说明：

表1不同通孔长度L下Q(L)与ΔP(L)的数据表

	L1	L2	L3	L4	L5
						Q1	ΔP11	ΔP12	ΔP13	ΔP14	ΔP15
Q2	ΔP21	ΔP22	ΔP23	ΔP24	ΔP25
						Q3	ΔP31	ΔP32	ΔP33	ΔP34	ΔP35
Q4	ΔP41	ΔP42	ΔP43	ΔP44	ΔP45
						Q5	ΔP51	ΔP52	ΔP53	ΔP54	ΔP55
Q6	ΔP61	ΔP62	ΔP63	ΔP64	ΔP65
						Q7	ΔP71	ΔP72	ΔP73	ΔP74	ΔP75

当上述表格做好并拟合曲线后，即可根据P2＝P1-ΔP，快速得到电极端部矿热炉内反应气体的压力P2值。比如，当通孔长度为L2，流量为Q6时，P2＝P1-ΔP62。

这样即可获得电极工作的端部处空腔的实时压力数据P2。

上述数学建模和/或计算机程序，均可以通过对本发明专利公开技术流程的理解、公知的人机交互和云端大数据分析编程来实现。

实施例三矿热炉内气体压力的调节方法

通过实施例二的测量方法，得到矿热炉内气体压力P2，当P2大于设定值时，采用联动方式加速矿热炉内气体排出，降低矿热炉内气体压力P2。其中，联动方式包括控制矿热炉电极的升降系统，使矿热炉电极发生移动，扩大矿热炉内物料间隙，供气体溢出。

本发明的一种实施方式，如图1所示，对升降油缸210做上下运动控制，使抱闸211夹紧电极201实施上下运动，利用电极201的移动扩大矿热炉内物料间隙，比如上下运动形成的缝隙及电极201运动造成空腔200周边的物料跌落，恢复透气性，供气体溢出。通过简单的技术方案，避免了“塌料”导致炉料喷溅，所造成的人员伤亡、设备损毁等重大安全事故，减少了安全隐患。

实施例四矿热炉内气体压力的测量系统

本发明提供的矿热炉内气体压力的测量系统，采用实施例二的测量方法和实施例三的调节方法，进行矿热炉内气体压力的测量和调节。

本发明提供的一种实施方式中，如图1所示，该系统包括通气管道206、流量传感器207、压力传感器208、采样电路102、计算单元103和/或人机交互界面104。计算单元103，利用采样电路104、流量传感器207和压力传感器208，获取单位时间内通入的保护性气体的流量Q、通气管道中保护性气体的压力P1；并通过累积法、称重法、探针法、磁感应法、操作电阻估算深度法、超声波和/或雷达法，优选超声导波法、雷达法等，获得即时的通孔的长度L。一种实施方式中，该系统还包括通孔的长度L的测量装置，该装置采用超声波和/或雷达法测量，其中，超声波选自超声导波。

该计算单元103，根据采样电路所获取的Q、P1和/或L值，通过P2＝P1-ΔP，得到矿热炉内气体压力P2值；人机交互界面104，显示计算单元103的数据，并向计算单元103传达操作指令。

本发明提供的另一种实施方式中，如图1所示，该系统还包括控制电路I101和调整回路，其中调整回路包括控制电路II105和/或液压回路106。控制电路I101，根据计算单元103的数据和/或指令，运用控制装置对流量Q和/或压力P1进行调节。比如，计算单元103由即时的通孔的长度L，通过控制电路I101对比例阀209进行控制，使通入通气管道206的保护气体的流量Q和压力P1维持为一定范围内的Q值，有利于提高测量精度。

控制电路II105，根据计算单元103的数据和/或指令，控制液压回路106，对矿热炉电极的升降进行控制，使矿热炉电极发生位移。比如，当计算单元103得到电极端部矿热炉内反应气体的压力P2的数值大于设定值时，计算单元103通过控制电路II105，对矿热炉电极升降系统中的液压回路106进行控制，实现升降油缸210的上下运动，使抱闸211夹紧矿热炉电极201上下运动，利用电极201的上下运动，扩大矿热炉内物料间隙，使炉料间形成缝隙，或者由于电极201的运动造成空腔200周边的物料跌落，恢复透气性，实现预防矿石炉气体喷溅所导致的“塌料”的目的。

需要说明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，但可作各种修改、等同替换或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims (13)

1.一种矿热炉内气体压力的测量方法，其特征在于，在矿热炉电极内留有或制作通孔，在所述通孔上方连接通气管道，向所述通气管道中通入保护性气体；

采用流量传感器测量单位时间内通入的所述保护性气体的流量Q；

采用压力传感器测量所述通气管道中保护性气体的压力P1；

获得所述通孔的长度L；

在矿热炉电极不断消耗的过程中，根据所获得的所述通孔的长度L、单位时间内通入的所述保护性气体的流量Q及所述通气管道中保护性气体的压力P1，通过搭建实物模型测试、数学建模和/或计算机程序，获得所述通气管道中保护性气体的压力P1与电极端部矿热炉内反应气体的压力P2之差ΔP，从而获得所述电极端部矿热炉内反应气体的压力P2。

2.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述通孔中留有支撑管，所述通气管道与所述支撑管连接。

3.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述保护性气体包括氮气、二氧化碳、惰性气体中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，获得所述通孔的长度L的方法，包括但不限于累积法、称重法、探针法、磁感应法、操作电阻估算深度法、超声波和/或雷达法。

5.如权利要求4所述的测量方法，其特征在于，获得所述通孔的长度L的方法选自超声波和/或雷达法，其中，所述超声波选自超声导波。

6.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述搭建实物模型测试、数学建模和/或计算机程序，包括但不限于建立L、Q、ΔP的参数表，并通过数学方法或计算机程序，包括但不限于差值法和/或拟合曲线法，获得应用范围内的L、Q、ΔP之间的参数关系。

7.如权利要求1所述的测量方法，其特征在于，采用控制装置对所述流量Q和/或压力P1进行调节，所述控制装置包括但不限于比例阀、电磁阀、流量阀、压力阀。

8.一种矿热炉内气体压力的调节方法，其特征在于，通过如权利要求1-7任一项所述的测量方法得到矿热炉内气体压力P2，当P2大于设定值时，采用联动方式加速矿热炉内气体排出，降低所述矿热炉内气体压力P2。

9.如权利要求8所述的调节方法，其特征在于，所述联动方式包括控制矿热炉电极的升降系统，使所述矿热炉电极发生移动，扩大矿热炉内物料间隙，供气体溢出。

10.一种矿热炉内气体压力的测量系统，其特征在于，所述系统采用如权利要求1-7任一项所述的测量方法得到矿热炉内气体压力P2；所述系统包括但不限于通气管道、流量传感器、压力传感器、采样电路、计算单元和/或人机交互界面；

所述通气管道贯通矿热炉电极的通孔，在所述通气管道中通入保护性气体；

所述流量传感器和压力传感器与所述通气管道连接；

所述采样电路，通过所述流量传感器获取单位时间内通入的所述保护性气体的流量Q，通过所述压力传感器获取所述通气管道中保护性气体的压力P1，和/或获取所述通孔的长度L数据中的一种或多种；

所述计算单元，根据所述采样电路获取的Q、P1和/或L值，通过P2＝P1-ΔP，得到矿热炉内气体压力P2值；

所述人机交互界面，显示所述计算单元的数据，和/或向所述计算单元传达操作指令。

11.如权利要求10所述的测量系统，其特征在于，所述系统还包括所述通孔的长度L的测量装置，所述装置采用超声波和/或雷达法测量，所述超声波选自超声导波。

12.如权利要求10所述的测量系统，其特征在于，所述系统还包括控制电路I和调整回路；其中，所述控制电路I，根据所述计算单元的数据和/或指令，运用控制装置对所述流量Q和/或压力P1进行调节；所述调整回路，根据所述计算单元的数据和/或指令，对矿热炉电极的升降进行控制，使所述矿热炉电极发生位移。

13.如权利要求12所述的测量系统，其特征在于，所述调整回路包括控制电路II和/或电动回路、液压回路、气动回路中的一种或多种；所述控制电路II，控制所述电动回路、液压回路和/或气动回路，对所述矿热炉电极的升降进行控制。

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