[發明專利]一種高溫熔融流體流速檢測裝置

有效

• 申請號: 201811366343.4
• 申請日: 2018-11-16
• 公開（公告）號: CN109541254B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 蔣朝輝;何磊;陳致蓬;桂衛華;潘冬;陽春華;謝永芳;張海峰
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01P5/00
• 分類號: G01P5/00
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 馬家駿

本發明公開了一種高溫熔融流體流速檢測裝置，包括高速相機捕捉視頻單元、與高速相機捕捉視頻單元依次連接的視頻采集單元、視頻處理單元、輪廓提取單元以及熔融流體流速檢測單元，解決了熔融流體由于其本身的高溫、高速及高光特性，導致對其進行流速檢測的精度低的技術問題，提供了在惡劣檢測環境下檢測超高溫熔融流體流速的實時檢測裝置；該裝置安裝方便，操作簡單靈活，且能適應更惡劣下的環境，檢測對象應用范圍廣。該裝置通過采用FPGA和多DSP芯片平行計算的硬件平臺，極大地提高了在處理大量圖像數據上的運行效率，滿足檢測熔融流體流速的實時性。

技術領域

本發明主要涉及高溫熔融流體流速檢測技術領域，特指一種高溫熔融流體流速檢測裝置。

背景技術

冶金行業中，黑色金屬和有色金屬多是在高溫條件下通過火法冶金的方法從礦石或精礦中提取，產出熔融態的粗金屬或金屬富集物和爐渣從高溫密閉的反應爐內高速流出，如在鋼鐵工業流程中鐵水從高爐出鐵口流出，在火法煉銅工業流程中冰銅從反射爐流出，在火法煉鋅流程中粗鋅從熔煉爐流出等。反應爐內壓力的變化趨勢是表征反應爐是否平穩順行的重要指標，但由于反應爐內環境惡劣導致難以直接檢測反應爐內壓力的變化情況，檢測反應爐出口處熔融流體的流速能表征反應爐爐內的壓力，同時也能反映產出的金屬和渣之間的比例關系，助于及時發現并排除異常工況，改善反應爐透氣性，保證反應爐平穩順行生產。因此，檢測反應爐出口處熔融流體的流速對于反應爐安全生產、提質提量的意義尤為重要。

本發明檢測對象為反應爐出口處出流的高溫高光熔融流體，同時檢測現場存在不可避免的震動及大量分布不均的粉塵，極大地增加了檢測的難度?，F有高溫熔融流體流速的檢測裝置主要分為接觸式和非接觸式檢測裝置兩種，接觸式流速檢測裝置采用耐高溫材料與高溫熔融流體直接接觸，產生可測量的數據來達到實時檢測高溫熔融流體流速的目的，然而高速流動的高溫流體會逐漸磨損侵蝕耐高溫材質，導致裝置重復性差、使用周期短，不僅如此，在大量粉塵及高溫的惡劣環境下同樣會影響裝置的使用壽命和使用性能，導致投資成本高、檢測準確度低，使得接觸式檢測裝置受到了較大的限制；非接觸式流速檢測裝置則是通過裝置非侵入式獲取熔融流體的紅外圖像，利用圖像強度的特征進行特征跟蹤，但在反應爐出流現場存在大量的粉塵會引起圖像強度的變化，從而嚴重影響流速檢測的準確性。

專利公開號CN 103480813 A發明專利是一種連鑄結晶器高溫鋼液流速測量裝置及測量方法，其工作原理是軸承通過固定軸固定在固定裝置上，軸承上、下對稱位置分別安裝彈簧和測量桿，彈簧安裝“T”型固定裝置上，軸承安裝軸承套，通過聯軸器連接軸承套和角度位移感器，角度位移傳感器由電源供電，記錄測量桿在流動鋼液中的實時偏轉角度，并通過數據線傳輸到數據采集分析系統，將角度數據轉化為鋼液流速值。但該專利需要根據裝置檢測對象不同需要重新配準，使用前將裝置預熱至1200～1400℃，且檢測量程較小，不能檢測流速過大的流體，檢測結束后裝置不能直接檢測下一個對象，在使用的可重復性上受到限制。

專利公開號CN 104748793A發明專利是鋁電解槽熔體溫度與流速實時組合測量裝置及其測量方法，該專利的流速實時測量裝置包括分布式測量探頭透明保護裝置、紅外檢測傳感器、用戶接口模塊和溫度與速度測量模塊，其流速檢測的工作原理是通過放置于透明保護裝置內的紅外檢測傳感器獲取鋁電解槽各個區域的內部熔體紅外圖像，經過圖像預處理，將圖像中心區域設定為特征區域，取一個9像素*9像素的正方形區域，經過t時間后，在圖像上找到與特征區域相同的區域，從而得到鋁電解槽內熔體的流速。顯然，該專利將鋁電解槽內熔體流動看作簡單的剛體移動，忽視了流體內部的運動，加上隨機噪聲的影響，在時間t之后，在圖像上難以找到與特征區域相同的區域，導致本發明的流速檢測無法運用在實際問題。

發明內容

本發明提供的高溫熔融流體流速檢測裝置，解決了熔融流體由于其本身的高溫、高速及高光特性，導致對其進行流速檢測的精度低的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明提出的高溫熔融流體流速檢測裝置包括：