本发明属于炼铁，更具体地，涉及一种高温下壁体厚度非接触式测量装置及测量方法。
背景技术：
1、下行炉料的摩擦和气流的冲刷会使高炉冷却壁被侵蚀而减薄，尤其是水管破裂之后，冷却壁的冷却能力大幅下降，导致冷却壁温度升高，进而影响到高炉的安全生产。现有技术主要是基于传热定律来计算壁体的残余厚度，但传热参数和边界条件存在假设，导致计算结果和实际厚度存在偏差。此外，有损测量方法可能导致壁体冷却能力下降和煤气泄露的风险，无损接触式测量方法未能考虑壁体过热导致测量探头烧损。因此，有必要开发一种高温下壁体非接触式测量装置及使用方法，用于解决冷却壁温度升高时，测量高炉壁体的磨损程度和工作状态，从而实现冷却壁残余厚度的在线、连续、安全的长期监控，并降低冷却壁水管烧穿的风险，为提高高炉使用寿命提供科学的理论基础，具有广泛的应用前景。
2、参考申请号为2014106815542的专利申请，涉及一种高炉炉墙渣皮厚度监测系统及方法，属于高炉监测技术领域。该系统包括后台处理系统和客户端系统；所述后台处理系统包括数据采集模块、数据有效性判断模块、冷却水温计算模块、冷却水换热系数计算模块、热负荷计算模块、渣皮厚度计算模块；所述客户端系统包括渣皮监测计算参数设置模块、渣皮时序厚度显示模块、渣皮即时厚度显示模块、炉墙厚度报警处理模块；该方法包括以下步骤：确定炉墙热量传递的特点；计算冷却水温度和冷却水换热系数；计算冷却水带走的热量；计算从炉内传递到冷却壁壁体热面的热量；建立计算渣皮厚度的关系式。本系统和方法为高炉冶炼过程中了解炉墙渣皮状况提供了客观、量化的依据，帮助高炉操作者及时了解炉墙的状况，采取合理的操作措施，确保高炉稳定运行，延长高炉使用寿命。
3、参考申请号为2021114881245的专利申请，涉及一种高炉壁体残厚在线测量装置及其监测方法，高炉壁体残厚在线测量装置包括测厚杆、弹性件、测量尺以及密封筒，冷却壁体上开设有通孔，测厚杆穿设于冷却壁体的通孔上，冷却壁体通孔内侧开设有多级台阶，测厚杆伸入高炉内侧的头部上开设有与多级台阶适配的台阶式卡台，台阶式卡台与多级台阶配合将通孔密封，测厚杆伸出于高炉外的尾部通过弹性件与高炉外侧壁连接，测厚杆的尾部上罩设有密封筒以将通孔外侧封闭，测量尺固定于密封筒上以测量测厚杆的伸出长度进而计算壁体磨损厚度。通过在高炉冷却壁体上安装残厚在线测量装置，通过测量和评估壁体的磨损厚度、残余厚度、磨损速度和挂渣能力，给高炉操作提供指导建议，保护冷却壁，进而稳定生产。
4、参考申请号为2022231118512的专利申请，涉及一种高炉冷却壁厚度在线测量系统，包括穿过高炉炉壳和冷却壁的冷却壁厚度测量杆、用于将冷却壁厚度测量杆支撑于炉壳并密封煤气的固定密封组件、用于在线检测冷却壁厚度测量杆长度的超声波测量仪以及用于计算冷却壁厚度的厚度计算器。本测量系统的冷却壁厚度测量杆长度与冷却壁厚度的变化保持一致，通过超声波测量仪检测冷却壁厚度测量杆的长度，计算出冷却壁的厚度。有效解决高炉投入生产后，无法直接观测到冷却壁磨损和熔损情况的问题；在线检测冷却壁厚度，实现冷却壁厚度的连续检测，为高炉冷却壁维护提供准确的判定依据，从而提高冷却壁的使用寿命。
5、综上所述，目前未有一种高温下壁体厚度非接触式测量装置及测量方法，能有效解决有损测量的弊端，克服接触式无损测量高温壁体的不足，从而实现冷却壁残余厚度的在线、连续、安全的长期监控。
技术实现思路
1、针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种高温下壁体厚度非接触式测量装置及测量方法，通过在高炉修建或检修时提前预装装置，对生产中的高温壁体残厚在线测量，有效解决有损测量的弊端，克服了接触式无损测量高温壁体的不足，从而实现冷却壁残余厚度的在线、连续、安全的长期监控，并为高炉操作提供指导建议。
2、为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种高温下壁体厚度非接触式测量装置，包括：自动测量机构、信号处理与发射机构及终端；
3、所述自动测量机构水平设于高炉炉衬内部，首端平行于冷却壁体，尾端同所述信号处理与发射机构连接；
4、所述信号处理与发射机构与所述终端通讯，通过所述终端记录测量数据，并解析冷却壁的剩余厚度。
5、在一些可选的实施方案中，所述自动测量机构包括电磁超声波探头和电动推杆，所述电磁超声波探头平行于冷却壁，所述冷却壁材质为导电或导磁性材料，所述电动推杆首端连接所述电磁超声波探头，末端连接所述信号处理与发射机构。
6、在一些可选的实施方案中，所述信号处理与发射机构包括模电信号处理器、电源耦合底座和无线天线，所述电源耦合底座给所述电动推杆和所述模电信号处理器供电，所述模电信号处理器处理所述电磁超声波探头的测量信号和所述终端指令，所述无线天线与所述模电信号处理器相连，用于接收所述终端指令和发射测量信号。
7、在一些可选的实施方案中，所述终端通过无线网络与所述信号处理与发射机构实现通讯。
8、按照本发明的另一方面，提供了一种基于上述任意一项所述的高温下壁体厚度非接触式测量装置的测量方法，设置安装孔于冷却壁水道之间，靠近热电偶位置，钻孔深度为炉壳和捣打料厚度之和，插入安装孔套管，焊接套管与炉壳的接触面，将密封底板的前端与安装孔末端利用螺栓连接密封，所述方法包括：
9、监控冷却壁温度波动及走势，当冷却壁温度超过触发阈值时，终端自动发送测量指令；
10、无线天线接收到测量指令后移交模电信号处理器解析，控制电动推杆沿水平移动至冷却壁端面预设距离前停止，随后触发电磁超声波探头进行厚度采集，采集的测厚模电信号进入模电信号处理器进行解析，通过无线天线回传至终端；
11、基于测厚模电信号和冷却壁温度信息，解析冷却壁的剩余厚度。
12、在一些可选的实施方案中，所述触发阈值计算方法为：
13、统计一个波动周期t内的冷却壁温度t1、t2、…tn，对于时间段t内的任一时刻节点i，采用一阶差分计算得到δui：δui＝ti+1-ti；n∈n+，n表示波动周期t内的统计的冷却壁温度个数；
14、当冷却壁出现异常温度升高时，会存在一个时刻m，满足：|δum|-|δui|≥ε；
15、获取冷却壁热电偶近若干年的温度波动数据，将一个波峰和波谷设为一次波动周期，统计波动周期数q，计算一阶差分序列的平均值：
16、在一些可选的实施方案中，所述基于测厚模电信号和冷却壁温度信息，解析冷却壁的剩余厚度，包括：
17、将冷却壁同一材质的物体作为待测物体，记录待测物体厚度为d，实验条件下设置不同温度梯度t1、t2…tn，利用电磁超声波测量待测物体在不同温度传播时间t1、t2…tn，计算不同温度下的理论传播速度：
18、由不同温度下的理论传播速度拟合冷却壁温度t与传播速度v的关系式：f(t)＝v＝at+b，其中，a和b为拟合系数；
19、终端接收的测厚模电信号为待测高温冷却壁体的来回传播时间t，并根据热电偶t，计算待测冷却壁的厚度d：
20、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
21、本发明通过自动测量机构、信号处理与发射机构和终端，自动测量机构水平设于高炉炉衬内部，首端平行于冷却壁体，尾端同信号处理与发射机构连接，信号处理与发射机构通过无线天线与终端通讯，记录测量数据。本发明可以在线测量高炉生产冶炼过程中高温冷却壁的厚度信息，有效解决有损测量的弊端，如冷却壁冷却能力下降、煤气泄漏、炉皮局部发热等；此外，还克服了接触式无损测量高温壁体的不足，从而实现冷却壁残余厚度的在线、连续、安全的长期监控，并降低冷却壁水管烧穿的风险，为提高高炉使用寿命提供科学的理论基础，具有广泛的应用前景。
1.一种高温下壁体厚度非接触式测量装置，其特征在于，包括：自动测量机构、信号处理与发射机构及终端；
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述自动测量机构包括电磁超声波探头和电动推杆，所述电磁超声波探头平行于冷却壁，所述冷却壁材质为导电或导磁性材料，所述电动推杆首端连接所述电磁超声波探头，末端连接所述信号处理与发射机构。
3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述信号处理与发射机构包括模电信号处理器、电源耦合底座和无线天线，所述电源耦合底座给所述电动推杆和所述模电信号处理器供电，所述模电信号处理器处理所述电磁超声波探头的测量信号和所述终端指令，所述无线天线与所述模电信号处理器相连，用于接收所述终端指令和发射测量信号。
4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述终端通过无线网络与所述信号处理与发射机构实现通讯。
5.一种基于权利要求1至4任意一项所述的高温下壁体厚度非接触式测量装置的测量方法，设置安装孔于冷却壁水道之间，靠近热电偶位置，钻孔深度为炉壳和捣打料厚度之和，插入安装孔套管，焊接套管与炉壳的接触面，将密封底板的前端与安装孔末端利用螺栓连接密封，所述方法包括：
6.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于，所述触发阈值计算方法为：
7.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于，所述基于测厚模电信号和冷却壁温度信息，解析冷却壁的剩余厚度，包括：
