【摘要】：儲煤場的安全監(jiān)管尤其是露天煤垛的存儲安全監(jiān)管是堆場管理的重要工作,關(guān)系著國家能源儲備和財產(chǎn)安全。本文針對儲煤場安全監(jiān)管中急需解決的多煤垛在線實時溫度監(jiān)測問題,基于紅外成像測溫技術(shù),展開了可適用于大型儲煤場的露天煤垛溫度監(jiān)測方法的研究。論文所進行的主要研究內(nèi)容如下： 根據(jù)對儲煤場堆垛布局以及煤垛測溫方法等實際情況的分析,提出了露天煤垛溫度監(jiān)測方法。該方法通過自行設(shè)計研制的無盲區(qū)二維轉(zhuǎn)臺,由轉(zhuǎn)臺搭載可自動調(diào)焦的紅外熱像儀,實現(xiàn)了多煤垛在線溫度監(jiān)測；可通過對影響紅外測溫的因素進行有效去除,獲得較為準確的表面溫度；可通過對煤垛表面的實時監(jiān)測,掌握同一煤垛不同時段的溫度變化情況,分析煤垛溫度發(fā)展趨勢,對有自燃隱患煤垛進行預(yù)警。根據(jù)所提出的露天煤垛溫度監(jiān)測方法,還設(shè)計實現(xiàn)了相應(yīng)的溫度監(jiān)測系統(tǒng)。經(jīng)實驗驗證,所提出的方法和系統(tǒng)滿足工程實際需求。 根據(jù)露天煤垛成像測溫過程,采用對影響煤垛測溫精度的主要因素,如成像系統(tǒng)空間效應(yīng)、大氣輻射傳輸效應(yīng)和反射輻射效應(yīng)等進行校正的方法,有效去除了各測溫精度影響項,獲得了較為準確的煤垛表面實際溫度。實驗結(jié)果表明,該方法對煤垛表面溫度的測溫誤差由校正前的15%減小到校正后的1%。 通過在露天煤垛中預(yù)埋圓形恒溫面源,進行了淺層(1.0m)熱源煤垛有源溫度場內(nèi)部分布規(guī)律的研究。研究結(jié)果表明非穩(wěn)態(tài)情況下,有熱源部位煤垛表面溫度隨圓形面熱源加熱時間的延長而升高,且熱擴散面積逐漸擴大,最終達到穩(wěn)態(tài)。不同深度熱源引起的有熱源部位與無熱源部位平均溫度之間的溫差均表現(xiàn)出一致的升高規(guī)律,先快速上升,再緩慢增加,最后達到穩(wěn)定。由此提出,對于淺層內(nèi)熱源,可通過對煤垛表面溫度的連續(xù)監(jiān)測,分析表面溫度的溫升程度,制定危險等級,對內(nèi)熱源危險程度進行判決,以對存在自燃隱患的露天煤垛進行預(yù)警。 根據(jù)對穩(wěn)態(tài)情況下煤垛有源溫度場與表面溫度分布規(guī)律的實驗研究,得出當有源溫度場達到穩(wěn)態(tài)時,煤垛表面存在不同面積的等溫區(qū),基本與圓形面熱源的熱擴散規(guī)律相符,預(yù)埋位置中心溫度最高,沿中心向外溫度逐漸降低。且距離煤垛表面較淺的位置,煤體溫度隨外界環(huán)境晝夜變化,但當距離表面一定深度后,煤體溫度與熱源距離之間符合指數(shù)增長函數(shù)分布。由此,本文提出了露天煤垛有源溫度場的溫度分層模型,將煤垛從表面向內(nèi)分為受外界環(huán)境影響的表層和不受外界影響的內(nèi)層,表層與內(nèi)層的交界為邊界層。采用經(jīng)典的表面熱平衡方程計算表層至邊界層的溫度,再由邊界層溫度與熱源距離的指數(shù)增長函數(shù)計算淺層熱源的溫度。為儲煤場自燃隱患煤垛的溫度分析提供了新的途徑。 本文的研究對于克服傳統(tǒng)人工測溫的弊端,實現(xiàn)大型儲煤場多煤垛在線溫度監(jiān)測,提高儲煤場的堆場安全管理水平,保障煤炭輸運和存儲安全,保護國家煤炭能源安全等具有重要的現(xiàn)實意義和實用價值。
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【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TD76

【參考文獻】

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本文編號：2359326