CN103884400B - 一种铁水罐铁水深度的测量方法及测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铁水罐铁水深度的测量方法及测量装置，测量装置包括：铁水罐倾翻台车、限位撞尺、限位开关、测距仪和控制器，首先控制器控制铁水罐倾翻台车运行到测量位，并以限位开关闭合为触发信号，控制测距仪测量铁水罐中铁水扒渣后测距仪距离铁水罐中液面的垂直距离，然后将该垂直距离和测距仪与铁水罐罐顶的垂直距离求差，从而得到当前铁水罐铁水净空，最后将已知的铁水罐罐深与铁水净空求差，得到当前铁水罐铁水深度。由于本发明采用直接测量铁水罐中铁水扒渣后的净空来获得铁水罐铁水深度的技术手段，因此，有效避免了渣厚对测量结果的影响，由于测距仪的测量精度远高于人工目测净空时的测量精度，从而减小了对铁水深度的测量误差。

Description

一种铁水罐铁水深度的测量方法及测量装置

技术领域

本发明涉及距离测量技术领域，更具体地说，涉及一种铁水罐铁水深度的测量方法及测量装置。

背景技术

目前，国内的钢铁企业普遍采用机械搅拌法即KR（Knotted Reactor）法脱硫工艺。在铁厂出铁过程中一般伴随着下渣，而且每罐铁水出铁量不稳定，渣量也不固定，铁水罐中一般下面是铁水，上面是渣。由于KR法脱硫搅拌桨的插入深度与铁水罐中铁水深度密切相关，因此，为达到最佳搅拌效果，搅拌桨的插入深度需随着铁水罐中铁水液位高低的变化而变化。

现有技术中，多数钢厂首先采用目测的方法测量铁水罐的净空，一般在铁水罐倾翻后进行目测渣线，然后依据铁水罐罐深以及渣厚，得到铁水深度，其中，渣厚为根据经验判断的固定值。

由于目测得到的铁水罐净空存在误差，渣厚也不是固定不变的，因此，这种测量方法使最终得到的铁水深度偏差较大，一般误差在100-200mm，从而影响搅拌桨的插入深度，造成搅拌效果差，进而影响脱硫效果。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种铁水罐铁水深度的测量方法及测量装置，以实现对铁水罐铁水深度的精确测量，从而使得搅拌桨的插入深度达到最优，搅拌效果达到最好。

一种铁水罐铁水深度的测量装置，包括：

铁水罐倾翻台车，所述铁水罐倾翻台车用于放置铁水罐；

限位撞尺，所述限位撞尺安装在所述铁水罐倾翻台车上；

限位开关，所述限位开关安装在所述铁水罐倾翻台车运行的道轨的一侧，且所述限位撞尺能够撞到所述限位开关，使所述限位开关闭合；

测距仪，所述测距仪固定在所述铁水罐倾翻台车运行到测量位时，所述铁水罐倾翻台车的道轨中心线的正上方，距离所述铁水罐罐顶预设高度，用于测量所述铁水罐的液面距离；

控制器，所述控制器分别与所述铁水罐倾翻台车、所述限位开关和所述测距仪连接，所述控制器控制所述铁水罐倾翻台车运行到所述测量位，以所述限位开关闭合为触发信号，控制所述测距仪测量所述液面距离，然后获取所述测距仪输出的与所述液面距离对应的液面距离值，将预存储的所述测距仪与所述铁水罐罐顶的垂直距离值与所述液面距离值求差，得到当前铁水罐铁水净空，控制器将预存储的所述铁水罐罐深与所述铁水净空求差，得到当前铁水罐铁水实际深度。其中，所述液面距离值为所述铁水罐中铁水扒渣后，所述测距仪距离所述铁水罐中液面的垂直距离，所述铁水净空为所述铁水罐铁水扒渣后所述铁水罐液面距离所述铁水罐罐顶的垂直距离。

优选的，所述测距仪为雷达物位计。

优选的，所述控制器为可编程逻辑控制器。

优选的，所述测距仪与所述控制器通过通讯电缆连接。

优选的，所述预设高度为3m～15m。

优选的，还包括：固定支架；

所述固定支架用于固定所述测距仪。

优选的，还包括：报警器；

所述报警器与所述控制器连接，用于在所述控制器接收到所述触发信号后报警。

优选的，所述报警器为声光报警器。

优选的，还包括：上位机；

所述上位机与所述控制器连接，预存储有铁水罐铁水深度在变化区间内与搅拌桨插入深度的对应关系，用于获取所述控制器输出的所述当前铁水罐铁水深度，并从所述对应关系中查找到相对应的搅拌桨插入深度。

一种铁水罐铁水深度的测量方法，应用于上述所述的测量装置，所述测量方法包括：

控制器控制铁水罐倾翻台车运行到测量位；

限位撞尺撞到限位开关，使所述限位开关闭合；

所述控制器以所述限位开关闭合为触发信号，开启测距仪；

所述测距仪测量铁水罐的液面距离值，并将所述液面距离值输出至所述控制器，所述液面距离值为所述铁水罐中铁水扒渣后，所述测距仪距离所述铁水罐中液面的垂直距离；

所述控制器获取所述液面距离值，并将预存储的所述测距仪与所述铁水罐罐顶的垂直距离值与所述液面距离值求差，得到当前铁水罐铁水净空；

所述控制器将预存储的所述铁水罐罐深与所述铁水净空求差，得到当前铁水罐铁水实际深度。

优选的，所述测距仪测量铁水罐的液面距离值，并将所述液面距离值输出至所述控制器之前，还包括：

所述测距仪测量所述铁水罐的渣面距离值，并将所述渣面距离值输出至所述控制器，所述渣面距离值为所述铁水罐中铁水扒渣前，所述测距仪距离所述铁水罐中渣面的垂直距离；

所述控制器获取所述渣面距离值；

当所述铁水罐中的铁水扒渣完后，所述控制器再次控制所述铁水罐倾翻台车运行到所述测量位；

所述限位撞尺撞到所述限位开关，使所述限位开关再次闭合；

所述控制器以所述限位开关闭合为触发信号，再次开启所述测距仪。

优选的，还包括：

所述控制器将所述液面距离值和所述渣面距离值求差，得到所述铁水罐的渣厚。

优选的，所述控制器以所述限位开关闭合为触发信号，开启测距仪之后，还包括：

所述控制器向所述铁水罐倾翻台车发送停止操作信号，使所述铁水罐倾翻台车停止移动。

优选的，所述控制器获取所述渣面距离值之后，还包括：

所述控制器向所述铁水罐倾翻台车发送允许操作信号，使所述铁水罐倾翻台车能够移动；

所述控制器控制所述铁水罐倾翻台车移出所述测量位。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种铁水罐铁水深度的测量方法及测量装置，测量装置包括：铁水罐倾翻台车、限位撞尺、限位开关、测距仪和控制器，首先控制器控制铁水罐倾翻台车运行到测量位，并以限位开关闭合为触发信号，控制测距仪测量铁水罐中铁水扒渣后测距仪距离铁水罐中液面的垂直距离，然后将该垂直距离和测距仪与铁水罐罐顶的垂直距离求差，得到当前铁水罐铁水净空，最后将已知的铁水罐罐深与铁水净空求差，从而得到当前铁水罐铁水深度。由于本发明采用直接测量铁水罐中铁水扒渣后的净空来获得铁水罐铁水深度的技术手段，因此，有效避免了渣厚对测量结果的影响，并且，由于测距仪的测量精度远高于人工目测净空时的测量精度，因此，发明提供的测量方法大大减小了对铁水深度的测量误差，使得搅拌桨的插入深度更加精确，搅拌效果更好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种铁水罐铁水深度的测量装置的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种铁水罐铁水深度的测量方法流程图；

图3为本发明实施例公开的另一种铁水罐铁水深度的测量方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明实施例公开了一种铁水罐铁水深度的测量装置的结构示意图，包括：铁水罐倾翻台车1、限位撞尺2、限位开关3、测距仪4和控制器5；

其中：

铁水罐倾翻台车1用于放置铁水罐01。

限位撞尺2安装在铁水罐倾翻台车1上。

优选的，限位撞尺2可以安装在铁水罐倾翻台车1的底部，与铁水罐倾翻台车1运行的道轨6平行，具体可参见图1。

限位开关3安装在铁水罐倾翻台车1运行的道轨6的一侧，且限位撞尺2能够撞到限位开关3，使限位开关3闭合。

测距仪4固定在铁水罐倾翻台车1运行到测量位时，铁水罐倾翻台车1的道轨中心线的正上方，距离铁水罐01罐顶预设高度，用于测量铁水罐01的液面距离。

需要说明的一点是，测距仪4可选用雷达物位计。

其中，当测距仪4为雷达物位计时，测距仪4距离铁水罐01罐顶的距离需满足雷达物位计最大发射角度4°的发射角度要求。

为减少铁水罐01中铁水高温对测距仪4的高温辐射，测距仪4距离铁水罐01预设高度可以为3m～15m。

考虑雷达物位计雷达信号到达测量表面时的覆盖直径，优选预设高度为10m。

铁水罐01的净空可以包括：铁水罐01中铁水扒渣前，渣面距离罐顶的距离值，以及铁水罐01中铁水扒渣后，液面距离罐顶的距离值。

控制器5分别与铁水罐倾翻台车1、限位开关3和测距仪4连接，控制器5控制铁水罐倾翻台车1运行到测量位，以限位开关3闭合为触发信号，控制测距仪4测量液面距离，然后获取测距仪4输出的与所述液面距离相对应的液面距离值，将预存储的测距仪4与铁水罐01罐顶的垂直距离值与所述液面距离值求差，得到当前铁水罐铁水净空，最后将预存储的铁水罐01罐深与铁水净空求差，从而得到当前铁水罐01铁水实际深度。

其中，所述液面距离值为铁水罐01中铁水扒渣后，测距仪4距离铁水罐01中液面的垂直距离，所述铁水净空为铁水罐01中铁水扒渣后，所述铁水罐01液面距离所述铁水罐01罐顶的垂直距离。

其中，测量位指的是当限位撞尺2撞到限位开关3使限位开关3闭合时，铁水罐倾翻台车1中的铁水罐01刚好位于测距仪4的正下方。

测距仪4将测量到的距离值转化为电流信号（4mA～20mA）输出至控制器5。

优选的，控制器5可以为PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）。

铁水罐铁水深度的测量装置的具体工作原理如下：

控制器5向铁水罐倾翻台车1发送运行信号，控制铁水罐倾翻台车1运行到测量位；限位撞尺2撞到限位开关3，使限位开关3闭合；控制器5以限位开关3闭合为触发信号，开启测距仪4；测距仪4测量铁水罐01中铁水扒渣后，测距仪4距离铁水罐01中液面的垂直距离，该垂直距离为铁水罐01的液面距离值；测距仪4将该液面距离值输出至控制器5；控制器5获取液面距离值，并将液面距离值和预存储的测距仪4与铁水罐01罐顶的垂直距离值求差，得到当前铁水罐铁水净空，然后将预存的铁水罐01高度与铁水净空求差，从而得到当前铁水罐01铁水实际深度。

综上可以看出，本发明通过采用直接测量铁水罐01中铁水扒渣后的铁水净空来获得铁水深度的技术手段，有效避免了渣厚对测量结果的影响，并且，由于测距仪4的精度远高于人工目测时的精度，因此，本发明提供的测量装置大大减小了对铁水深度的测量误差，提高了对铁水深度的测量准确率，使得搅拌桨的插入深度更加精确，搅拌效果更好。

而且，本发明提供的测量装置结构简单、设计合理、性能可靠、自动化程度较高，适用脱硫搅拌时的恶劣环境。

需要说明的一点是，本发明提供的测量装置还可以对铁水罐01中的渣厚进行测量，在铁水罐01中铁水扒渣前，采用与上述同样的步骤，由测距仪4测量测距仪4距离铁水罐01中渣面的垂直距离，然后控制铁水罐倾翻台车1驶出测量位，在对铁水罐01中的铁水扒渣后，控制器5再次控制铁水罐倾翻台车1运行到测量位，然后控制测距仪4测量测距仪4距离铁水罐01中液面的垂直距离，两次测量的垂直距离之差，即是铁水罐01中的渣厚。

其中，为避免铁水罐倾翻台车1在测距仪4移动影响测量结果，在控制器5开启测距仪4后，控制器5还可以向铁水罐倾翻台车1发送停止操作信号，使铁水罐倾翻台车1停止移动；当测距仪4测试完成后，控制器5再向铁水罐倾翻台车1发送允许操作信号，使铁水罐倾翻台车1能够移动。

举例说明，具体过程如下：

已知测距仪4与铁水罐01罐顶的垂直距离值为E0，铁水罐01高度为E；

控制器5向铁水罐倾翻台车1发送运行信号，控制铁水罐倾翻台车1运行到测量位；限位撞尺2撞到限位开关3，使限位开关3闭合；控制器5以限位开关3闭合为触发信号，开启测距仪4；测距仪4测量测距仪4距离铁水罐01中渣面的垂直距离为E1；

控制器5控制铁水罐倾翻台车1驶出测量位，在对铁水罐01中的铁水扒渣后，控制器5再次控制铁水罐倾翻台车1运行到测量位，然后控制测距仪4测量测距仪4距离铁水罐01中液面的垂直距离为E2；

则：铁水罐01铁水净空为（E2-E0），铁水深度为（E-(E2-E0)）,铁水罐01的渣厚（E2-E1）。

优选的，测距仪4和控制器5通过通讯电缆7连接。

为进一步优化图1提供的实施例，测量装置还可以包括：固定支架8；

固定支架8用于固定测距仪4。

在实际应用中，可以在KR（Knotted Reactor的简称）脱硫上层平台9上，远离搅拌工作位，铁水罐倾翻台车1的正上方，垂直安装一个固定支架8，固定支架8的一侧开孔以安装测距仪4，测距仪4位于铁水罐倾翻台车1的道轨中心线的正上方，距离铁水罐01预设高度（3m～15m），测距仪4正下方脱硫上层平台9上开孔10，以满足测距仪4的发射角度要求。

为进一步优化上述实施例，还可以包括：上位机11；

上位机11与控制器5连接，预存储有铁水罐铁水深度在变化区间内与搅拌桨插入深度的对应关系，上位机11用于获取控制器5输出的当前铁水罐铁水深度，并从所述对应关系中查找到相对应的搅拌桨插入深度，从而使KR脱硫搅拌效率达到最优。

需要说明的一点是，上位机11采用WINCC(Windows Control Center，视窗控制中心)编程，在界面可以显示测量允许、测量开始、测量结束等信号。

其中，控制器5可以根据测量的垂直距离判断铁水罐01的大小，并且可以在上位机11上显示大罐、小罐的铁水深度以及渣厚，并可以将铁水深度上传至二级系统，参与二级系统模型计算。

为进一步优化上述实施例，测量装置还可以包括：报警器（图1中未示出）；

报警器与控制器5连接，用于在控制器5接收到触发信号后报警，以提供工作人员铁水罐倾翻台车1运行到测量位。

优选的，报警器可以为声报警器、光报警器、声光报警器等等。

与上述装置实施例相对应，本发明还提供了一种铁水罐铁水深度的测量方法。

参见图2，本发明实施例公开的一种铁水罐铁水深度的测量方法流程图，该测量方法应用于上述测量装置，测量方法包括步骤：

S11、控制器5控制铁水罐倾翻台车1运行到测量位；

S12、限位撞尺2撞到限位开关3，使限位开关3闭合；

S13、控制器5以限位开关3闭合为触发信号，开启测距仪4；

S14、测距仪4测量铁水罐01的液面距离值，并将所述液面距离值输出至控制器5；

其中，所述液面距离值为铁水罐01中铁水扒渣后，测距仪4距离铁水罐01中液面的垂直距离。

S15、控制器5获取所述液面距离值，并将预存储的测距仪4与铁水罐01罐顶的垂直距离值与所述液面距离值求差，得到当前铁水罐铁水净空；

S16、控制器5将预存储的铁水罐01罐深与铁水净空求差，得到当前铁水罐01铁水深度。。

其中，铁水罐铁水深度的测量装置的具体工作原理参见装置实施例，此处不再赘述。

综上可以看出，本发明通过采用直接测量铁水罐01中铁水扒渣后的净空来获得铁水深度的技术手段，有效避免了渣厚对测量结果的影响，并且，由于测距仪4的精度远高于人工目测时的精度，因此，本发明提供的测量方法大大减小了对铁水深度的测量误差，提高了对铁水深度的测量准确率，使得搅拌桨的插入深度更加精确，搅拌效果更好。

其中，为避免铁水罐倾翻台车1在测距仪4移动影响测量结果，在控制器5开启测距仪4后即步骤S13之后，控制器5还可以向铁水罐倾翻台车1发送停止操作信号，使铁水罐倾翻台车1停止移动。

需要说明的一点是，本发明还可以对铁水罐01中的渣厚进行测量。

参见图3，本发明另一实施例公开的一种铁水罐铁水深度的测量方法流程图，与图2所示实施例不同的是，步骤S14之前，还可以包括步骤：

S21、测距仪4测量铁水罐01的渣面距离值，并将所述渣面距离值输出至控制器5；

其中，所述渣面距离值为铁水罐01中铁水扒渣前，测距仪4距离铁水罐01中渣面的垂直距离。

S22、控制器5获取所述渣面距离值；

S23、当铁水罐01中的铁水扒渣完后，控制器5再次控制铁水罐倾翻台车1运行到所述测量位；

S24、限位撞尺2撞到限位开关3，使限位开关3再次闭合；

S25、控制器5以限位开关3闭合为触发信号，再次开启测距仪4。

为进一步优化上述实施例，还包括步骤：

S26、控制器5将所述液面距离值和所述渣面距离值求差，得到铁水罐01中渣厚。

需要说明的一点是，当测距仪4测试完成后即步骤S22后，控制器5再向铁水罐倾翻台车1发送允许操作信号，使铁水罐倾翻台车1能够移动，控制器5然后控制铁水罐倾翻台车1移出测量位。

其中，方法实施例测量的具体过程及原理参见装置实施例，此处不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (14)

1.一种铁水罐铁水深度的测量装置，其特征在于，包括：

铁水罐倾翻台车，所述铁水罐倾翻台车用于放置铁水罐；

限位撞尺，所述限位撞尺安装在所述铁水罐倾翻台车上；

限位开关，所述限位开关安装在所述铁水罐倾翻台车运行的道轨的一侧，且所述限位撞尺能够撞到所述限位开关，使所述限位开关闭合；

测距仪，所述测距仪固定在所述铁水罐倾翻台车运行到测量位时，所述铁水罐倾翻台车的道轨中心线的正上方，距离所述铁水罐罐顶预设高度，用于测量所述铁水罐的液面距离；

控制器，所述控制器分别与所述铁水罐倾翻台车、所述限位开关和所述测距仪连接，所述控制器控制所述铁水罐倾翻台车运行到所述测量位，以所述限位开关闭合为触发信号，控制所述测距仪测量所述液面距离，然后获取所述测距仪输出的与所述液面距离对应的液面距离值，将预存储的所述测距仪与所述铁水罐罐顶的垂直距离值与所述液面距离值求差，得到当前铁水罐铁水净空，控制器将预存储的所述铁水罐罐深与所述铁水净空求差，得到当前铁水罐铁水实际深度，其中，所述液面距离值为所述铁水罐中铁水扒渣后，所述测距仪距离所述铁水罐中液面的垂直距离，所述铁水净空为所述铁水罐铁水扒渣后所述铁水罐液面距离所述铁水罐罐顶的垂直距离。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测距仪为雷达物位计。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述控制器为可编程逻辑控制器。

4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测距仪与所述控制器通过通讯电缆连接。

5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述预设高度为3m～15m。

6.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，还包括：固定支架；

所述固定支架用于固定所述测距仪。

7.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，还包括：报警器；

所述报警器与所述控制器连接，用于在所述控制器接收到所述触发信号后报警。

8.根据权利要求7所述的测量装置，其特征在于，所述报警器为声光报警器。

9.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，还包括：上位机；

所述上位机与所述控制器连接，预存储有铁水罐铁水深度在变化区间内与搅拌桨插入深度的对应关系，用于获取所述控制器输出的所述当前铁水罐铁水深度，并从所述对应关系中查找到相对应的搅拌桨插入深度。

10.一种铁水罐铁水深度的测量方法，其特征在于，应用于权利要求1至9任一项所述的测量装置，所述测量方法包括：

控制器控制铁水罐倾翻台车运行到测量位；

限位撞尺撞到限位开关，使所述限位开关闭合；

所述控制器以所述限位开关闭合为触发信号，开启测距仪；

所述测距仪测量铁水罐的液面距离值，并将所述液面距离值输出至所述控制器，所述液面距离值为所述铁水罐中铁水扒渣后，所述测距仪距离所述铁水罐中液面的垂直距离；

所述控制器获取所述液面距离值，并将预存储的所述测距仪与所述铁水罐罐顶的垂直距离值与所述液面距离值求差，得到当前铁水罐铁水净空；

所述控制器将预存储的所述铁水罐罐深与所述铁水净空求差，得到当前铁水罐铁水实际深度。

11.根据权利要求10所述的测量方法，其特征在于，所述测距仪测量铁水罐的液面距离值，并将所述液面距离值输出至所述控制器之前，还包括：

所述测距仪测量所述铁水罐的渣面距离值，并将所述渣面距离值输出至所述控制器，所述渣面距离值为所述铁水罐中铁水扒渣前，所述测距仪距离所述铁水罐中渣面的垂直距离；

所述控制器获取所述渣面距离值；

当所述铁水罐中的铁水扒渣完后，所述控制器再次控制所述铁水罐倾翻台车运行到所述测量位；

所述限位撞尺撞到所述限位开关，使所述限位开关再次闭合；

所述控制器以所述限位开关闭合为触发信号，再次开启所述测距仪。

12.根据权利要求11所述的测量方法，其特征在于，还包括：

所述控制器将所述液面距离值和所述渣面距离值求差，得到所述铁水罐的渣厚。

13.根据权利要求10所述的测量方法，其特征在于，所述控制器以所述限位开关闭合为触发信号，开启测距仪之后，还包括：

所述控制器向所述铁水罐倾翻台车发送停止操作信号，使所述铁水罐倾翻台车停止移动。

14.根据权利要求11所述的测量方法，其特征在于，所述控制器获取所述渣面距离值之后，还包括：

所述控制器向所述铁水罐倾翻台车发送允许操作信号，使所述铁水罐倾翻台车能够移动；

所述控制器控制所述铁水罐倾翻台车移出所述测量位。