无料钟高炉炉顶料面测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种无料钟高炉炉顶料面测量装置及方法，该装置包括高炉探尺装置，在探尺上安装有激光测距仪、陀螺仪和无线通讯仪，激光测距仪和陀螺仪平行并列安装在同一平面上，与高炉探尺装置的垂直料线成同一固定夹角，无线通讯仪将测量数据信号发送给外部计算机。该测量方法包括：1)启动各装置，使激光测距装置随探尺向下移动；2)将测出的数据发送到计算机，将探尺下降高度数据保存到计算机；3)计算机利用三角函数公式进行计算，并保存结果。采用本发明专利技术无需改造炉顶设备或安装辅助测量设备就可对无料钟高炉炉顶料面形状进行多角度全方位立体测量，且测量过程安全可靠，测量结果精度高、实时性强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高炉炼铁检测
，尤其涉及一种无料钟高炉炉顶料面的测量装置和测量方法。
技术介绍
无料钟炉顶因其密封可靠、布料灵活、使用寿命长等优点而被广泛应用于现代大高炉生产。高炉炉料在炉内的初始分布对高炉的煤气流分布、煤气利用、高炉顺行和长寿有很大的作用，高炉炉顶料面测量是无料钟高炉开炉前必须进行的一项工作，是合理布料的前提和保障。但大高炉生产的连续性、封闭性和危险性给高炉炉顶料面测量带来了很大的困难，因此必须在高炉开炉装料过程中对炉顶料面形状、料层厚度、炉料下降速度等信息进行测量。对于无料钟炉顶高炉，溜槽倾角和料流阀开口度对高炉炉料分布至关重要，有必要在高炉布料过程中测量不同溜槽倾角和料流阀开口度条件下的高炉料面形状和炉料流速， 为开炉后的高炉合理布料提供依据，同时也使其能满足开炉后高炉高产、顺行等要求。从现有的测量方法来看，多采用安装辅助测量装置的方法来达到测一量高炉炉顶料面的目的，可以简单完成高炉料面的测量，但现有方法要么需要对高炉原有炉顶设备进行改造，破坏了高炉原来的本体结构；要么料面测量精度不高或测量范围较小；要么测量不便，需要人为手动调节测量装置。如公开号为CN 19667^A，名为《一种无料钟高炉开炉装料测量方法及装置》的中国专利，利用激光测距技术经过人孔测量出料面到测量点的距离，同时测量出激光束的入射角度，并且根据需要依此方法对料面的其它各点进行测量，然后根据三角函数关系计算出垂直料线，最终绘制出料面形状。但该专利技术需要人为反复操作测量装置，而且测量结果不能实时计算和显示出来，操作不便。如授权号为CN 201068459Y，名为《高炉料面高度检测装置》的中国专利，使用滚筒、从动减速机、绝对值编码器等设备通过机械方法检测出料面某一点的料面高度，可以一维的测量料面形状，但不能对整个料面形状进行测量，而且该专利技术需要对原有高炉炉顶设备进行改造，破坏了高炉的原有结构，设备投入成本高，维护费用较大。如公开号为CN101020933，名为《高炉料面形状动态立体监测系统及检测方法》的中国专利，采用在高炉炉顶沿轴对称方向渐开式安装雷达的方法探测料面，计算机将测量到的数值转化成高炉料面的垂直高度值，并送入到计算机成像系统，结合高炉内部的尺寸参数，生成所需3D料层的曲面数据。但该专利技术需要在高炉炉顶钻孔，安装的雷达和冷却等辅助设备较多，维护使用成本较高，且该系统在高炉开炉后，由于高炉内高温和粉尘作用，测量精度不可避免的受到影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种可以在高炉开炉前方便、快速、准确地测量无料钟高炉炉顶料面形状，为调整溜槽倾角和料流阀开口度提供依据的无料钟高炉炉顶料面测量装置和测量方法。本专利技术是这样实现的该无料钟高炉炉顶料面测量装置包括高炉探尺装置，其特点是在探尺上安装有激光测距仪、陀螺仪和无线通讯仪，也即由探尺、激光测距仪、陀螺仪和无线通讯仪组合成激光测距装置，所述激光测距仪和陀螺仪的底座安装在同一平面上， 二者平行并列放置，与高炉探尺装置的垂直料线成同一固定夹角，通过无线通讯仪将测量数据信号发送给外部计算机。高炉探尺装置是高炉本体结构的一部分，用于高炉料线测量，帮助高炉操作人员判断炉料向下移动速度，同时控制矿石与焦炭等物料在炉内的分布。当探尺检测炉内的物料下放到设定的料面时，矿石与焦炭等炉料的料线值则自动向炉内传送。布料结束后，探尺自上而下开始自动下放，下放到料面上后，探尺被炉料支撑，此时，探尺初速度为零，随着炉料下降探尺速度也随之发生变化，直到设定的料线为止，探尺自动提升。如此反复，使料面高度保持在一个合适的范围内。本专利技术将激光测距仪、陀螺仪、无线通讯仪固定在高炉探尺装置的探尺上面，构成激光测距装置，随探尺上升或下降，这时高炉探尺装置起到测量和传动的双重目的。激光测距仪与陀螺仪底座安装在同一平面上，二者平行并列放置，都与高炉探尺装置的垂直料线成同一固定夹角，这样可以保证陀螺仪能准确反映激光测距仪与垂直料线的夹角。无线通讯仪通过IEEE1394接口分别与激光测距仪和陀螺仪连接，无线通讯仪根据预先设定好的采样频率，把激光测距仪测量到的距离数据信号和陀螺仪测量到的与垂直料线的夹角数据信号发送到外部计算机中，该计算机可以完成数据的接收、存储、计算处理和显示等工作。本专利技术测量无料钟高炉炉顶料面的方法包括如下步骤1)启动高炉探尺装置，同时启动激光测距装置中的激光测距仪、陀螺仪和无线通讯仪，使激光测距装置随探尺向下移动；2)在激光测距装置随探尺向下移动扫描料面的过程中，无线通讯仪将激光测距仪测出的距离数据和陀螺仪测出的与垂直料线的夹角数据信号发送到外部计算机中，与高炉探尺装置测量到的探尺下降高度数据也同步保存到外部计算机中；3)计算机利用三角函数公式根据探尺下降高度、激光测距仪测出的距离、陀螺仪测出的与垂直料线的夹角自动计算出料面距料线零点的垂直距离并保存在计算机中，以备查询和发布；4)完成测量后，高炉探尺装置带动激光测距装置返回到料线零点位置，准备下次测量。本专利技术测量无料钟高炉炉顶料面的方法所述激光测距装置的采样频率应按料面测量精度要求进行调整。提高采样频率可得到更为密集的测量数据。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果a)可对无料钟高炉炉顶料面形状进行多角度全方位立体测量；b)无需对原有高炉炉顶设备进行改造或在高炉炉顶安装辅助测量设备，既不破坏高炉的原有结构，又有利于降低设备前期投入成本和后期维护费用；c)测量数据经无线自动发射传送至计算机，便于高炉操作者和管理者更直接的掌握高炉料面情况；d)测量设备和工具均由传动机构自动送入炉内进行测量，测量过程安全可靠，测量结果精度高、实时性强。附图说明图1为本专利技术料面测量装置示意图。图2为本专利技术激光测距装置的结构示意图。图3为本专利技术料面测量方法的示意图。图中1为探尺电动机，2为探尺传动机构，3为料线零点位置，4为中心线，5为激光测距装置，6为外部计算机，7为激光测距仪光束，8为炉墙，9为整个料面，91、92、93和94分别为料面的测量点，10为激光测距仪，11为陀螺仪，12为无线通讯仪，13为探尺，14为夹角Y ο具体实施例方式下面结合附图对本专利技术无料钟高炉炉顶料面测量装置和测量方法作进一步的说明本专利技术无料钟高炉炉顶料面测量装置主要包括高炉探尺装置、激光测距装置5和外部计算机6。如附图所示，高炉探尺装置主要由三相异步电动机1、探尺传动机构2和探尺13所组成，探尺传动机构2负责下放或提升探尺13，并记录探尺13距零线零点位置3的距离。激光测距装置5主要由激光测距仪10、陀螺仪11、无线通讯仪12和探尺13所组成。测量前需把激光测距仪10、陀螺仪11和无线通讯仪12固定在探尺13上，并根据高炉实际大小如炉墙8距中心线4距离等参数，确定初始激光测距仪光束与垂直料线的夹角Y 14，角度需保证激光测距仪在料线零点位置3时激光测距仪光束7能投射到高炉料面中心点91，这样才能保证测量范围能覆盖到整个料面9。如图2所示，激光测距仪10与陀螺仪11平行并列安装在同一平面β上，平面β与高炉探尺装置的垂直料线所在垂面α成夹角Y 14，即与探尺13成夹角Y 14，这样陀螺仪11测得的角度即为激光测距仪光束7与高炉探尺装置的垂直料线的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种无料钟高炉炉顶料面测量装置，包括高炉探尺装置，其特征在于在探尺上安装有激光测距仪、陀螺仪和无线通讯仪，组合成激光测距装置，所述激光测距仪和陀螺仪的底座安装在同一平面上，二者平行并列放置，与高炉探尺装置的垂直料线成同一固定夹角，无线通讯仪将测量到的数据信号发送给外部计算机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙鹏，车玉满，李连成，孙波，郭天永，王再义，姚硕，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：21