本發(fā)明涉及爐窯冶煉，尤其涉及一種自動化溜槽保溫防結焦系統(tǒng)和方法及裝置。

背景技術：

1、爐窯冶煉、高溫爐膛和溜槽等是冶金和冶煉過程中的重要組成部分，每個部分在整個冶煉流程中扮演著特定的角色。爐窯冶煉是在高溫爐中進行金屬或合金的提取與加工過程。高溫爐膛是爐窯的內部空間，主要用于物料的加熱和冶煉。溜槽是冶煉過程中用于引導熔融金屬、渣滓或氣體的通道或結構，通常設在爐窯的底部或側面，可以有效地將冶煉后的產品引導到下一個處理環(huán)節(jié)或收集起來。溜槽工作在高溫爐膛下部，溫度大約1000℃，高溫熔體很容易在溜槽上產生大量的結焦，其結焦會造成溜槽的堵塞，嚴重影響爐窯冶煉的正常運行。為了維持溜槽的正常工作，需要操作工到現場觀察溜槽的結焦工況，采用人工定時用很長的鋼釬往溜槽里捅的方式清焦，而爐窯下的溜槽處于高溫狀態(tài)，由于其內負壓不穩(wěn)定，高溫熔融物隨時會飛濺出來，清焦過程中操作人員即便穿有防護服，燙傷事故也時有發(fā)生，因而急需一種自動化溜槽保溫防結焦系統(tǒng)取代人工清焦，避免高溫環(huán)境下造成的人員燙傷事故，保證溜槽安全穩(wěn)定運行。

2、現有技術一，中國專利，申請?zhí)枺?02110617321.6公開了一種傾斜套筒結構的燒結礦feo含量在線檢測裝置及方法，包括電控系統(tǒng)，進料配料秤，設置在進料配料秤落料點下方的走料斜溜槽，套接在走料斜溜槽中部外壁的磁感應線圈及其骨架，設置在走料斜溜槽上方的料位檢測儀表，設置在走料斜溜槽下方的料流檢測儀表，走料斜溜槽包括一號溜槽，與此一號溜槽對應扣接的二號溜槽。雖然可自動判斷堵料狀態(tài)，同時停止進料，避免發(fā)生堆料；走料斜溜槽與磁感應線圈及其骨架采用套筒結構潤滑安裝，便于將走料斜溜槽從磁感應線圈及其骨架中抽走及裝回，走料斜溜槽采用可拆卸分體結構，可以方便的將其中堵塞的物料清除，減少維護人員勞動強度。但是在高溫環(huán)境下清焦，很容易造成的人員燙傷事故，而且清焦效率大多依靠人員的經驗，導致清焦效果不佳。

3、現有技術二，中國專利，申請?zhí)枺?02110617320.1公開了一種便于清理堵料的燒結礦feo含量在線檢測裝置及方法，包括電控系統(tǒng)，進料配料秤，設置在此進料配料秤落料點下方的走料斜溜槽，套接在此走料斜溜槽下部外壁的磁感應線圈及其骨架，設置在走料斜溜槽上方的料位檢測儀表，設置在走料斜溜槽下方的料流檢測儀表。雖然自動判斷堵料狀態(tài)，同時停止進料，避免發(fā)生堆料；走料溜槽與磁感應線圈及其骨架采用套筒結構潤滑安裝，便于將走料溜槽從磁感應線圈及其骨架中抽走及裝回，減少維護人員勞動強度；避免了磁感應線圈及骨架的磨損，提高設備的使用壽命，同時減少了測量裝置的維護量及使用運行成本。但是，清焦效率依舊不高，而且很容易造成安全事故。

4、現有技術三，中國專利，申請?zhí)枺?02311187862.5公開了一種鋁合金熔體中熔劑殘留物的判定方法，包括以下步驟：在鑄造鋁合金熔煉精煉階段，在鋁熔體中加入精煉劑；其中，熔煉溫度控制在720-770℃，精煉溫度控制在700-750℃；在精煉時，加入精煉劑并通入惰性氣體；鋁合金液從熔煉爐轉至靜置爐，再從靜置爐流到溜槽，經過在線熔體凈化系統(tǒng)，到達溜槽末端的轉接套管；在鋁合金液鑄造階段，鋁合金液經過溜槽末端向下流入到轉接套管中；通過轉接套管內鋁液下注流速來判定熔劑殘留物的存在。雖然通過在生產前期預先判斷熔劑是否有組分殘留，最終確認該精煉劑能否適用于鋁合金熔體處理應用，為不同熔劑能否適用于鋁合金熔鑄工藝提供了支撐和保障。但是缺乏溜槽內結焦檢測的技術手段，同時清焦依然需要人工進行，不僅效率較低，而且容易造成傷害。

5、目前現有技術一、現有技術二及現有技術三存在清焦過程繁瑣，費時費力，容易發(fā)生燙傷事故，導致清焦的工作安全性較差的問題。因而，本發(fā)明提供一種自動化溜槽保溫防結焦系統(tǒng)和方法及裝置。

技術實現思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種自動化溜槽保溫防結焦系統(tǒng)和方法及裝置，以解決現有技術中清焦過程繁瑣，費時費力，容易發(fā)生燙傷事故，導致清焦的工作安全性較差的問題。

2、為實現上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

3、一種自動化溜槽保溫防結焦系統(tǒng)，所述自動化溜槽保溫防結焦系統(tǒng)包括：

4、溫度監(jiān)測組件，用于在溜槽背面的耐火材料層的凹槽內布設多個溫度采集設備，溫度采集設備用以測量溜槽壁面區(qū)域的溫度，獲取模擬信號，并將模擬信號轉換為數字信號輸出；

5、加熱保溫組件，用于在溜槽的某一區(qū)域的溫度數值低于臨界值時，在智能反饋組件的控制下，對某一區(qū)域相鄰兩部分的加熱元件啟動，進行加熱；

6、結焦視覺監(jiān)測組件，用于獲取溜槽內高溫熔體的流量，判斷溜槽內的區(qū)域是否產生結焦，并將產生結焦的區(qū)域坐標發(fā)送至智能反饋組件；

7、結焦自動清除組件，用于通過自動清焦裝置，在智能反饋組件的控制下，對結焦的區(qū)域進行清焦；

8、智能反饋組件，用于控制溫度監(jiān)測組件、加熱保溫組件、結焦視覺監(jiān)測組件及結焦自動清除組件，接收溫度監(jiān)測組件、加熱保溫組件、結焦視覺監(jiān)測組件、結焦自動清除組件反饋的數據；并在檢測到溜槽內出現結焦時，讓加熱保溫組件維持加熱狀態(tài)，結焦自動清除組件通過結焦視覺監(jiān)測組件提供的位置開始實行清焦行為。

9、作為本發(fā)明的進一步改進，溫度監(jiān)測組件，包括：

10、信號采集模塊，用于溫度采集設備通過臨近的熱電偶或熱電阻傳感器直接接觸溜槽壁面，獲取實際溫度信息；將檢測到的溫度信息轉化為與溫度成比例的模擬電壓信號；將模擬電壓信號經過放大、過濾及線性化處理，得到調理后的模擬電壓信號；

11、模數轉換模塊，用于將調理后的模擬信號進入模數轉換器，并將每個樣本的模擬電壓值量化為相應的數字值；轉換后的數字信號經過數字信號處理器，進行平滑；

12、信號輸出模塊，用于經過數字信號處理的溫度數值通過接口輸出，供智能反饋組件進行處理和判斷。

13、作為本發(fā)明的進一步改進，加熱保溫組件，包括：

14、元件布設模塊，用于對在溜槽內部設置多個區(qū)域，每個區(qū)域配置一個加熱元件，實現局部加熱；

15、區(qū)域加熱模塊，用于在溜槽壁外的耐火材料層中安裝加熱元件，形成環(huán)向加熱區(qū)域；在溜槽外部布置多個加熱區(qū)，形成初步的加熱網格；

16、數值對比模塊，用于實時監(jiān)測溫度采集設備的輸出，當某一區(qū)域的溫度低于設定的臨界值時，進行響應；自動調節(jié)相鄰的加熱元件開啟，加熱至最終溫度高于臨界值以上時停止。

17、作為本發(fā)明的進一步改進，結焦視覺監(jiān)測組件，包括：

18、數據處理模塊，用于通過掃描設備獲取溜槽內高溫熔體的流動圖像的三維點云數據及三維坐標數據，三維點云數據用以捕捉熔體的動態(tài)形態(tài)和流動特征，對流動圖像進行預處理，預處理包含濾波，得到預處理后的三維點云數據；

19、流量變化模塊，用于對三維點云數據通過點云形變分析修正三維數據，提取熔體的三維特征及體積信息；計算出單位時間內的物料質量流量，并監(jiān)測質量流量的變化情況；

20、結焦判斷模塊，用于當監(jiān)測到流量有明顯波動且達到設定閾值時，判定當前區(qū)域可能產生結焦，并將位置信息傳輸至智能反饋組件進行處理。

21、作為本發(fā)明的進一步改進，結焦自動清除組件，包括：

22、行進與定位模塊，用于控制自動除焦裝置的移動，包括行進軌道的移動和橫向移動管的位置調整；在激光掃描相機檢出結焦情況時，進行定位；

23、清焦臂及驅動裝置模塊，用于實現清焦臂的伸縮，并將清焦裝置移動至溜槽內結焦處，實現清焦作業(yè)；包含多個驅動機構，當接收到智能反饋系統(tǒng)信號后，自動對準結焦部位并進行清焦；

24、清焦操作模塊，用于利用設置的清焦設備解凍、摩擦和碰撞結焦物質，通過旋轉清焦錘產生的離心力，使其從溜槽壁上脫落。

25、作為本發(fā)明的進一步改進，智能反饋組件，包括：

26、數據接收與處理模塊，用于接收來自溫度監(jiān)測組件、結焦視覺監(jiān)測組件和結焦自動清除組件的反饋數據，包括溫度值、流量信息和結焦位置；

27、控制與調節(jié)模塊，用于根據監(jiān)測到的溫度和結焦狀態(tài)，智能反饋組件控制加熱保溫組件的加熱元件，在需要時啟動加熱，維持溜槽的溫度在適宜范圍內；啟動結焦自動清除組件的相關操作，當結焦視覺監(jiān)測組件檢測到結焦發(fā)生時，指揮清焦設備進行自動清除；

28、決策功能模塊，用于進行智能分析，做出相應的決策，在不同的運行條件下調整清焦頻率。

29、為實現上述目的，本發(fā)明還提供了如下技術方案：

30、一種自動化溜槽保溫防結焦方法，其應用于所述的自動化溜槽保溫防結焦系統(tǒng)，所述自動化溜槽保溫防結焦方法，包括：

31、在溜槽背面的耐火材料層的凹槽內布設多個溫度采集設備，溫度采集設備用以測量溜槽壁面區(qū)域的溫度，獲取模擬信號，并將模擬信號轉換為數字信號輸出；

32、在溜槽的某一區(qū)域的溫度數值低于臨界值時，對某一區(qū)域相鄰兩部分的加熱元件啟動，進行加熱；

33、獲取溜槽內高溫熔體的流量，判斷溜槽內的區(qū)域是否產生結焦，并獲取產生結焦的區(qū)域坐標；通過自動清焦裝置，對結焦的區(qū)域進行清焦。

34、作為本發(fā)明的進一步改進，對某一區(qū)域相鄰兩部分的加熱元件啟動，包括：

35、在溜槽內部的多個位置安裝溫度采集設備，負責實時監(jiān)測溜槽不同區(qū)域的溫度；溫度采集設備持續(xù)獲取溜槽內熔體材料的溫度數據，并反饋給智能反饋系統(tǒng)；智能反饋組件根據熔體材料的特性設定一個臨界值t，用于判斷是否存在結焦風險；當某一區(qū)域的溫度采集設備顯示的溫度低于臨界值t時，判定當前區(qū)域有結焦的潛在風險；

36、智能反饋組件控制相鄰的兩個加熱元件開始加熱，加熱元件安裝在溜槽壁外的耐火材料中，通過環(huán)向加熱區(qū)域提供熱量；加熱元件工作后，溫度逐步上升，直到溫度采集設備檢測的溫度高于臨界值t的10°時，即達到t+10°，將停止加熱；

37、在溜槽的輸送方向，每隔h布置一層加熱元件，與溫度采集設備交錯布置；從爐窯底部至下一爐窯，沿溜槽布置m層加熱元件，保證溫度均勻，自底部到頂部形成多層加熱；在加熱過程中，溫度采集設備持續(xù)獲取數據，智能反饋組件實時檢測每個區(qū)域的溫度變化；如果監(jiān)測到溫度重新回落至臨界值t以下，則重復啟動相鄰兩部分加熱元件的加熱過程。

38、作為本發(fā)明的進一步改進，判斷溜槽內的區(qū)域是否產生結焦，包括：

39、沿著溜槽平行方向建立皮帶輸送機，并在其一側上端安置激光掃描相機；通過激光掃描，獲取輸送溜槽內高溫熔體的流動情況，產生三維坐標數據，應用濾波算法對圖像進行處理，去除干擾；

40、對獲取的激光掃描三維坐標數據進行分析，利用點云形變分析技術進行數據修正，提取熔體的三維特征和體積信息；通過公式計算將測量的熔體體積轉化為物料的質量流量；

41、將監(jiān)測到的物料流量數據輸入至智能反饋控制組件，優(yōu)化物料投放方案，并實時掌握流量變化情況；根據監(jiān)測結果，調整設備控制參數、優(yōu)化數據采集頻率以及設置報警閾值；當監(jiān)測到流量高時，加快激光掃描的頻率。

42、為實現上述目的，本發(fā)明還提供了如下技術方案：

43、一種自動化溜槽保溫防結焦裝置，其應用于所述的自動化溜槽保溫防結焦方法，所述自動化溜槽保溫防結焦裝置包括：高溫無線溫度傳感器、加熱元件、激光掃描相機及清焦設備；

44、其中，高溫無線溫度傳感器、加熱元件、激光掃描相機及清焦設備與智能反饋組件連接；

45、高溫無線溫度傳感器嵌裝在耐火材料層上，耐火材料層的內側為溜槽，溜槽的內部為高溫熔體；

46、加熱元件嵌裝在耐火材料層上，在溜槽的輸送方向，與高溫無線溫度傳感器插空布置；

47、沿著溜槽平行方向建立皮帶輸送機，在其一側上端安置有激光掃描相機，通過激光掃描獲取輸送溜槽內高溫熔體的流動情況；

48、在溜槽上方安置清焦設備，高度低于激光掃描相機；分為行進軌道，橫向移動管，清焦臂以及清焦裝置，其中清焦臂自由伸縮，確保能移動至溜槽內各個位置；受智能反饋組件驅動，在激光掃描相機監(jiān)測到結焦情況并提供其具體位置信息時開始工作。

49、本發(fā)明的溫度監(jiān)測組件通過在溜槽背面的耐火材料層凹槽內布設多個溫度采集設備，實時監(jiān)測溜槽壁面的溫度；溫度采集設備將測得的模擬信號轉換為數字信號并輸出，保證數據精確性。意義：實時監(jiān)控溫度可以有效防止溫度過低導致熔體凝固，從而減少結焦現象的發(fā)生；溫度數據為后續(xù)加熱與清除措施提供了重要依據，保證系統(tǒng)工作在安全高效的溫度范圍。加熱保溫組件當溜槽的某一區(qū)域溫度低于臨界值時，該組件能自動啟動相鄰兩部分的加熱元件進行加熱，以維持適宜的溫度。意義：保持溜槽的溫度在設定范圍內，防止高溫熔體由于溫度降低而結焦；加熱措施的自動化降低了人工干預的需求，提高了系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和安全性。結焦視覺監(jiān)測組件監(jiān)測溜槽內高溫熔體的流量，并判斷是否有結焦現象發(fā)生；一旦發(fā)現結焦，能夠獲取結焦區(qū)域的坐標信息，并及時傳輸至智能反饋組件。意義：通過實時監(jiān)控，有效地捕捉結焦發(fā)生的早期信號，及時采取措施進行處理，減少對生產過程的干擾；提高對結焦情況的了解，為清焦提供準確的數據支撐。結焦自動清除組件在收到智能反饋組件的指令后，可以啟動自動清焦裝置，對已發(fā)生結焦的區(qū)域進行清理。意義：自動化的清焦操作減少了人工干預和工人二次安全風險，提高了清焦的效率和準確性；清除結焦不僅保證了溜槽的順暢流動，大大提升了系統(tǒng)的工作效率，也延長了設備的使用壽命。智能反饋組件協(xié)調各個子組件的工作，接收各組件反饋的數據，并在檢測到結焦時發(fā)出相應指令。意義：提高系統(tǒng)的整體智能化水平，保證溫度監(jiān)測、加熱、結焦監(jiān)測與清除過程的緊密配合，形成完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)；通過實時數據分析與反饋，有助于優(yōu)化運作條件，保證溶槽內工作的高效及安全。