[發明專利]一種鉛冶煉爐內工況檢測方法及系統

在審

• 申請號: 202011151046.5
• 申請日: 2020-10-24
• 公開（公告）號: CN112330612A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 羅自學;程強;張世紅
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/11;G06T7/13;G06T7/90
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 王振宇

本發明提供一種鉛冶煉爐內工況檢測方法及系統，該方法包括：S1、圖像采集設備布置；S2、圖像處理；S3、爐內工況分析診斷，該方法利用布置在爐側壁的兩只高溫輻射圖像探測器實時拍攝爐內的輻射圖像，對采集的圖像進行數字處理后，將圖像分割為若干交迭的區域，采用邊緣增強和圖像的灰度值提取方法，判定冶煉爐內沿程物料分布，并根據面陣CCD所獲得的火焰圖像，重建爐內斷面溫度場。通過該方案可以對鉛冶煉爐內火焰溫度精確測量，保證測量結果的準確可靠并能降低檢測成本，實現冶煉設備的自動化運行，提高鉛冶煉效率，并可以為企業節能降耗、提高經濟效益。

技術領域

本發明涉及燃燒檢測領域，尤其涉及一種鉛冶煉爐內工況檢測方法及系統。

背景技術

鉛是所有金屬中再生率最高的，再生鉛的生產能耗比原生鉛低1/3左右，世界上有80％以上的鉛被用來生產鉛酸電池。回收再生鉛有利于環境保護，消除鉛酸蓄電池等廢棄物對環境的影響。電池回收利用有火法和濕法兩種方法。火法制鉛存在物料反應時爐況波動、粉料在熔煉過程中“搭橋”不易掌控；爐內反應工況無法實時監視、持渣層維護困難、鉛熔渣溫度及駐存時間缺少準確判斷等難題，這些問題將引起鉛質量偏差，以及爐內壁和端蓋結焦導致出渣困難，甚至產生火災、爆膛、人身安全事故。

為解決上述問題，需定量獲取冶煉過程中爐內各個區域的能量分布、液面實時變化規律，以改進進料方式，合理分配各區域加料量，保證爐內物料均勻熔化，避免爐況發生波動。國外先進的鉛生產廠采用了基于二級模型的自動控制，由于缺乏爐內實時檢測，加之不同冶煉爐模型偏差，應用范圍受限。熱物理量場非接觸檢測技術與聲波、激光測溫相比，輻射圖像處理法在實際檢測中能提供鉛冶煉爐內任意區域二維、三維信息，安裝位置靈活，可以根據可見光能量傳遞及溫度關聯性，檢測不同顆粒濃度、復雜空間和介面的可視化信息，獲取鉛冶煉爐壁面或鉛渣表面的輻射溫度，適宜特種冶煉環境下爐內工況及溫度檢測。

現有的鉛冶煉爐溫度檢測，常采用浸入式熱電偶或熱成像儀進行，浸入式熱電偶對熱偶響應時滯影響檢測精度，并且單次使用后即融熔，成本高；熱像儀獲得的是三維空間過程在二維成像平面上的“投影”信息，檢測時輻射參數需人工設置，隨機性大，對于鉛冶煉爐這類高溫工業對象非接觸的實時工況檢測實際應用效果較差。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供了一種鉛冶煉爐內工況檢測方法及系統，以解決的現有鉛冶煉爐工況檢測方法檢測精度低、成本高及隨機性大的問題。

在本發明實施例的第一方面，提供了一種鉛冶煉爐內工況檢測方法，包括：

S1、圖像采集設備布置

在爐蓋加料管兩側布置高溫火焰圖像探測器探頭，通過高溫火焰探測器探頭采集冶煉爐內圖像；

S2、圖像處理

S2.1、將圖像分割為若干交迭區域；

S2.2、通過CCD圖像傳感器獲取RGB三色值，并根據公式(1)計算圖像灰度值：

G＝0.11r+0.59g+0.3b； (1)

其中，G表示灰度值，r表示紅色通道分量值，g表示綠色通道分量值，b表示藍色通道分量值；

S2.3、將圖像相鄰像素中灰度值變化最大的點作為邊界點，逐行掃描圖像得到火焰變化邊界線；

S3、爐內工況分析診斷

S3.1、基于彩色圖像RGB三基色的比色法，根據公式(2)計算參考點溫度：