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基于多传感器融合的AOD炉喷溅计量方法及预报技术研究

郭凤涛  
【摘要】:在钢铁冶炼过程中,喷溅现象时有发生,其发生所造成的危害直接影响冶炼质量和系统运行的可靠性和稳定性。喷溅现象的产生还会造成炉体寿命的缩短,外喷严重时更危及人的生命和财产安全。因此,研究喷溅的预报、计量和检测方法尤为重要。现如今没有一款能有效实时监测冶炼过程中喷溅发生的仪器,因此本文以氩氧精炼铁合金冶炼喷溅作为研究对象,针对实际运行的系统,构建了一个具有通用性的可扩展的监控系统,提出基于喷溅强度检测技术的外喷预报方法,研发由内喷发展到外喷的喷溅强度临界阈值判定技术,实现外喷的提前预报,为降低外喷发生率提供一种理想器具。 本文将声音、振动、火焰图像作为研究对象,通过分析声音、振动、火焰图像信息,建立了一个基于LabVIEW的监测仿真系统,能够在线监测且能表征喷溅发生。针对音频信号、振动信号及研华数据采集卡利用labVIEW图形界面编写出可存储读写数据的采集程序,完成喷溅特征信号检测系统的硬件搭建。通过小波技术对喷溅时炉内音频信号和振动信号进行提取及滤波,得出有效的喷溅频率段波形及数据,然后利用多传感器信息融合技术,对炉内音频信号、振动信号进行融合处理,进而重构喷溅信号,形成基于多传感器信息融合的喷溅计量及检测技术;根据融合功能的层次性和信息的流通方式及传输形式,把信息融合过程分为五级,即检测、位置和目标识别融合及态势和威胁估计。将火焰图像信号作为表征喷溅的特征信号,利用小波技术对火焰图像融合处理,不同时期的融合图像作喷溅的硬判断。 根据仿真实验分析验证了AOD炉喷溅检测系统的可行性,通过多传感器信息融合技术,实现喷溅能量等级信号的重构,完成喷溅能量等级计量及检测技术研究。通过振动、音频信号强度融合后信号能量强度曲线分析,把喷溅强度分为5个等级。分别为0-20阶段作为反干阶段,20-40强度阶段作为正常冶炼阶段,40-60阶段作为小喷阶段,60-80为中喷阶段,而80左右为大喷预防阶段以避免人身财产伤害,针对由内喷发展到外喷的喷溅能量临界菩值进行判定。完成了基于喷溅能量等级计量及检测方法的外喷预报技术研究。通过多传感器信息融合技术达到喷溅能量检测误差更低;预报外喷的成功率外喷的喷溅能量临界阈值判定准确率更高;从而更好地为喷溅抑制提供可靠保证。


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