CN103968780B - 一种kr脱硫用桨式搅拌器的叶片磨损评估方法 - Google Patents
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Abstract
一种KR脱硫用桨式搅拌器的叶片磨损评估方法。其技术方案是：先预先设置叶片磨损评估位置，分别确定未使用的KR脱硫用桨式搅拌器(2)在叶片磨损评估位置时叶片(4)的初始标准外形和使用极限外形，再确定使用过程中的KR脱硫用桨式搅拌器(2)的叶片(4)的磨损更换值W1和磨损修补值W2。然后利用第一工业相机(1)和第二工业相机(3)同时采集KR脱硫用桨式搅拌器(2)转动时叶片(4)的系列图像，根据系列图像计算叶片(4)的磨损真实外形与初始标准外形和使用极限外形比较，得到叶片(4)的综合磨损评估率R，最后根据叶片(4)的综合磨损评估率R、叶片(4)的磨损更换值W1和磨损修补值W2给出磨损评估结果。本发明具有操作简单、评估准确和能够量化磨损的特点。
Description
技术领域
本发明属于数字图像处理技术领域。尤其涉及一种KR脱硫用桨式搅拌器的叶片磨损评估方法。
背景技术
KR脱硫作业中，铁水罐中的铁水在搅拌器作用下与脱硫剂混合并发生化学反应，将铁水中的硫元素结合到浮渣中并最终去除，搅拌器的转速和搅拌器叶片的形状影响铁水与脱硫剂反应的动力学条件，最终影响脱硫效果，因此对搅拌器叶片的磨损评估非常重要。目前，评估搅拌器叶片磨损状况主要有以下几种方法来：
1.目测法，操作人员凭肉眼观察搅拌器叶片外形，判断磨损状况，根据经验决定是否需要修补或更换搅拌器；由于需要工人肉眼评估磨损状况，及需要凭主观经验决定是否需要修补或更换搅拌器，给搅拌器的修补或更换带来了较大的随意性，不利于脱硫作业的稳定有序进行。
2.搅拌器使用次数较多时，如果脱硫搅拌过程中转速已经很高，而铁水飞溅很少、漩涡较浅，则操作人员一般凭经验判断需要更换搅拌器；此方法由于没有一个定量的判断，造成搅拌器更换可能提前而增加生产成本，也可能推后而造成脱硫效果不稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种操作简单、评估准确和能够量化磨损程度的KR脱硫用桨式搅拌器的叶片磨损评估方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是：
第一步、叶片磨损评估位置的设置
KR脱硫用桨式搅拌器的叶片均匀设置，叶片的数量为3或4个。每个叶片的表面由叶片上端面、与叶片上端面相背的叶片下端面、叶片受力侧面、与叶片受力侧面相背的另一侧面和叶片外端面组成。
叶片磨损评估位置是：叶片形心所确定的平面与第一工业相机的镜头中心线位于同一平面，叶片的形心旋转所形成的圆与第一工业相机的镜头中心线相切。第二工业相机安装在KR脱硫用桨式搅拌器的上方，叶片的叶片受力侧面与第一工业相机的镜头中心线处于相互垂直的位置时，第二工业相机的镜头中心线与叶片外端面的中心线重合。
第一工业相机和第二工业相机的帧率相同。
第二步：确定未使用的KR脱硫用桨式搅拌器在叶片磨损评估位置时叶片的初始标准外形
(1)通过第一工业相机采集叶片在叶片磨损评估位置时的叶片受力侧面的图像，得到图像A，再采用Canny边缘检测算子对图像A进行计算，得到叶片受力侧面的初始标准外形。
(2)通过第二工业相机采集叶片在叶片磨损评估位置时的叶片上端面的图像，得到图像B，再采用Canny边缘检测算子对图像B进行计算，得到叶片上端面的初始标准外形。
第三步、确定磨损至不能使用的KR脱硫用桨式搅拌器的叶片的使用极限外形
方法一、确定磨损至不能使用的KR脱硫用桨式搅拌器的叶片在叶片磨损评估位置时叶片的使用极限外形：
(1)通过第一工业相机采集叶片在叶片磨损评估位置时的叶片受力侧面的图像，得到图像C，再采用Canny边缘检测算子对图像C进行计算，得到叶片受力侧面的使用极限外形。
(2)通过第二工业相机采集叶片在叶片磨损评估位置时的叶片上端面的图像，得到图像D，再采用Canny边缘检测算子对图像D进行计算，得到叶片上端面的使用极限外形。
方法二、采用手动调整方法，确定磨损至不能使用的KR脱硫用桨式搅拌器的叶片的使用极限外形。
第四步、先预先设定使用过程中的KR脱硫用桨式搅拌器的磨损更换值W1和磨损修补值W2；再评估使用过程中KR脱硫用桨式搅拌器的叶片的磨损状况：
S4-1、将使用过程中的KR脱硫用桨式搅拌器升降至叶片磨损评估位置。
S4-2、以5～10转/分的转速转动KR脱硫用桨式搅拌器，第一工业相机和第二工业相机同时开始采集图像。
S4-3.1、根据第二工业相机采集的实时图像，确定第i个叶片在叶片磨损评估位置时第二工业相机采集的叶片上端面的单张图像E及获取图像E的时刻t。
S4-3.2、根据第一工业相机采集的实时图像，确定在所述时刻t时第一工业相机采集的所述第i个叶片的叶片受力侧面的单张图像F。
S4-4、计算第i个叶片在图像E中的叶片上端面的磨损真实外形，计算第i个叶片在图像F中的叶片受力侧面的磨损真实外形。
S4-5.1、若第i个叶片的叶片受力侧面的磨损真实外形与叶片受力侧面的使用极限外形相交，则第i个叶片的叶片受力侧面的磨损评估率ri1＝1，转至S4-8；若第i个叶片的叶片受力侧面的磨损真实外形与叶片受力侧面的使用极限外形不相交，则转至S4-5.2。
S4-5.2、若第i个叶片的叶片上端面的磨损真实外形与叶片上端面的使用极限外形相交，则第i个叶片的叶片上端面的磨损评估率ri2＝1，转至S4-8；若第i个叶片的叶片上端面的磨损真实外形与叶片上端面的使用极限外形不相交，则转至S4-6。
S4-6、将第i个叶片的叶片受力侧面的磨损真实外形、叶片受力侧面的初始标准外形和叶片受力侧面的使用极限外形进行比较，得到第i个叶片的叶片受力侧面的磨损评估率ri1：
第i个叶片的叶片受力侧面的磨损评估率ri1＝(叶片受力侧面的初始标准外形的面积-面积A)/(叶片受力侧面的初始标准外形的面积-叶片受力侧面的使用极限外形的面积)。
其中：面积A＝第i个叶片的叶片受力侧面的磨损真实外形与叶片受力侧面的初始标准外形重叠的面积。
S4-7、将第i个叶片的叶片上端面的磨损真实外形、叶片上端面的初始标准外形和叶片上端面的使用极限外形进行比较，得到第i个叶片的叶片上端面的磨损评估率ri2：
第i个叶片的叶片上端面的磨损评估率ri2＝(叶片上端面的初始标准外形的面积-面积B)/(叶片上端面的初始标准外形的面积-叶片上端面的使用极限外形的面积)。
其中：面积B＝第i个叶片的叶片上端面的磨损真实外形与叶片上端面的初始标准外形重叠的面积。
S4-8、根据第i个叶片的叶片受力侧面的磨损评估率ri1和第i个叶片的叶片上端面的磨损评估率ri2，得到第i个叶片的磨损评估率ri：
(1)若第i个叶片的叶片受力侧面的磨损评估率ri1和叶片上端面的磨损评估率ri2中任一个或两个为1，则第i个叶片的磨损评估率ri＝1。
(2)若第i个叶片的叶片受力侧面的磨损评估率ri1和叶片上端面的磨损评估率ri2均＜1，则第i个叶片的磨损评估率ri＝0.65×ri1+0.35×ri2。
S4-9、判断第i个叶片的磨损评估率ri是否等于1，若是则转至S4-11，若不是则转至S4-10。
S4-10、重复步骤S4-2至S4-9，得到所有叶片的磨损评估率r1,...,rn，n为叶片的数量。
S4-11、计算叶片综合磨损评估率R，叶片综合磨损评估率R＝max(r1,…,rn)。
S4-12、若叶片综合磨损评估率R≥磨损更换值W1，则被评估的使用过程中KR脱硫用桨式搅拌器需要更换；若磨损修补值W2≤叶片综合磨损评估率R<磨损更换值W1，则被评估的使用过程中KR脱硫用桨式搅拌器的叶片需要进行修补；若叶片综合磨损评估率R<磨损修补值W2，则被评估的使用过程中KR脱硫用桨式搅拌器继续使用。
所述手动调整方法是：以叶片受力侧面的靠近且平行于KR脱硫用桨式搅拌器轴心线的边的中点为缩小的基准点；对叶片受力侧面按照初始标准外形︰使用极限外形的对应边的边长比为1︰k进行缩小，得到叶片受力侧面的使用极限外形。
以叶片上端面的靠近KR脱硫用桨式搅拌器轴心线的曲边的两个端点连线的中点为缩小的基准点，对叶片上端面按照初始标准外形︰使用极限外形的对应边的边长比为1︰k进行缩小，得到叶片上端面的使用极限外形。
其中：k＝未使用的KR脱硫用桨式搅拌器的叶片去除表面耐火材料层厚度的70％后的轴向长度/未使用的KR脱硫用桨式搅拌器的叶片的轴向长度。
所述单张图像E及获取图像E的时刻t的确定步骤是：
步骤一、在第二工业相机采集的所有图像上分别确定一条水平线为基准线L1，基准线L1过图像B中叶片上端面的初始标准外形的一条边的中点，所述的一条边为叶片上端面与叶片受力侧面共有的边。
步骤二、在第二工业相机采集的所有图像上分别确定一个矩形区a，矩形区a完全位于第二工业相机采集的图像中，矩形区a的中心与图像B中叶片上端面的初始标准外形的中心重合，矩形区a的长度为图像B中叶片上端面的初始标准外形的长度的1.1～1.3倍，矩形区a的宽度为图像B中叶片上端面的初始标准外形的宽度的1.8～2.2倍。
步骤三、利用矩形区a截取第二工业相机采集的每帧图像，再采用Canny边缘检测算子对所截取的矩形区a进行计算，得到叶片上端面的磨损真实外形；再计算出叶片上端面的磨损真实外形的基准线L1的长度Dj。
步骤四、比较第i个叶片连续的三个叶片上端面的磨损真实外形的基准线L1的长度Dj，直至找到Dj＝min(Dj-1，Dj，Dj+1)，则该Dj所对应的图像即为图像E，获得图像E的时刻即为时刻t。
所述的计算第i个叶片在图像E中的叶片上端面的磨损真实外形是：利用矩形区a截取图像E，再采用Canny边缘检测算子对在所截取的矩形区a进行计算，得到第i个叶片在图像E中的叶片上端面的磨损真实外形。
所述的计算第i个叶片在图像F中的叶片受力侧面的磨损真实外形是：先在图像F上确定一个矩形区b，矩形区b完全位于图像F中，矩形区b的中心与图像A中叶片受力侧面的初始标准外形的中心重合，矩形区b沿径向方向的长度为图像A中叶片受力侧面的初始标准外形的最大径向长度的1.1～1.3倍，矩形区b沿轴向方向的长度为图像A中叶片受力侧面的初始标准外形的最大轴向长度的1.1～1.3倍；然后利用矩形区b截取图像F，再采用Canny边缘检测算子对所截取的矩形区b进行计算，从而得到第i个叶片在图像F中的叶片受力侧面的磨损真实外形。
所述相交是指通过8-链码检测到两个形状的外形存在共有点或相邻点。
由于采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：
1.本发明预先设置叶片磨损评估位置，分别确定未使用的KR脱硫用桨式搅拌器在叶片磨损评估位置时叶片的初始标准外形和叶片的使用极限外形，再确定使用过程中的KR脱硫用桨式搅拌器的叶片的磨损更换值W1和磨损修补值W2。然后利用第一工业相机[1]和第二工业相机同时获取KR脱硫用桨式搅拌器转动时叶片的系列图像，根据系列图像计算叶片的磨损真实外形与叶片的初始标准外形、叶片的使用极限外形进行比较。故操作简单、评估结果准确和能够对KR脱硫用桨式搅拌器的叶片磨损状况进行量化评估。
2.本发明根据叶片采用的耐火材料、铁水罐半径与叶片的径向长度的比及KR脱硫用桨式搅拌器的最大转速确定使用过程中的KR脱硫用桨式搅拌器的叶片的磨损更换值W1和磨损修补值W2，当叶片的磨损达到一定程度时，能够给出叶片的需要修补或需要更换的评估结果，本发明由过去的定性评估变为定量评估，减少了主观因素的影响，使得搅拌器的叶片磨损评估客观化。有利于稳定脱硫效果和提高搅拌器的使用寿命。
因此，本发明具有操作简单、评估准确和能够对磨损程度进行量化评估的特点，有利于稳定脱硫效果和提高搅拌器的使用寿命。
附图说明
图1是本发明设置的一种叶片磨损评估位置示意图；
图2是图1中叶片4的形状示意图；
图3是图2的叶片受力侧面初始标准外形8、叶片受力侧面磨损真实外形9及叶片受力侧面使用极限外形10的示意图；
图4是图2的叶片上端面初始标准外形11、叶片上端面磨损真实外形12及叶片上端面使用极限外形13的示意图；
图5是本发明的一种评估方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述，并非对保护范围的限制：
实施例1
一种KR脱硫用桨式搅拌器的叶片磨损评估方法。所述的评估方法的具体步骤如图5所示：
第一步、叶片磨损评估位置的设置
本实施例中待评估的KR脱硫用桨式搅拌器2叶片均匀设置，叶片4的数量为3，每个叶片4的表面由叶片上端面5、与叶片上端面5相背的叶片下端面、叶片受力侧面7、与叶片受力侧面7相背的另一侧面和叶片外端面6组成。
叶片磨损评估位置是：叶片4形心所确定的平面与第一工业相机1的镜头中心线位于同一平面，叶片4的形心旋转所形成的圆与第一工业相机1的镜头中心线相切。第二工业相机3安装在KR脱硫用桨式搅拌器2的上方，叶片4的叶片受力侧面7与第一工业相机1的镜头中心线处于相互垂直时，第二工业相机3的镜头中心线与叶片外端面6的中心线重合。
第一工业相机1和第二工业相机3的帧率相同，本实施例中第一工业相机1和第二工业相机3的帧率均为25fps。
第二步：确定未使用的叶片4在叶片磨损评估位置时的初始标准外形
(1)通过第一工业相机1采集叶片4在叶片磨损评估位置时的叶片受力侧面7的图像，得到图像A，再采用Canny边缘检测算子对图像A进行计算，得到叶片受力侧面7的初始标准外形8。
(2)通过第二工业相机3采集叶片4在叶片磨损评估位置时的叶片上端面5的图像，得到图像B，再采用Canny边缘检测算子对图像B进行计算，得到叶片上端面5的初始标准外形11。
第三步、确定磨损至不能使用的叶片4的使用极限外形：
(1)通过第一工业相机1采集叶片4在叶片磨损评估位置时的叶片受力侧面7的图像，得到图像C，再采用Canny边缘检测算子对图像C进行计算，得到叶片受力侧面7的使用极限外形10。
(2)通过第二工业相机3采集叶片4在叶片磨损评估位置时的叶片上端面5的图像，得到图像D，再采用Canny边缘检测算子对图像D进行计算，得到叶片上端面5的使用极限外形13。
第四步、先预先确定使用过程中叶片4的磨损更换值W1和磨损修补值W2，本实施例中确定磨损更换值W1＝0.8，磨损修补值W2＝0.45，再评估使用过程中叶片4的磨损状况；
S4-1、将使用过程中的KR脱硫用桨式搅拌器2升降至叶片磨损评估位置。
S4-2、以10转/分的转速转动KR脱硫用桨式搅拌器2，第一工业相机1和第二工业相机3同时开始采集图像。
S4-3.1、根据第二工业相机3采集的实时图像，确定第1个叶片4在叶片磨损评估位置时第二工业相机3采集的叶片上端面5的单张图像E及获取图像E的时刻t。所述单张图像E及获取图像E的时刻t的确定步骤是：
步骤一、在第二工业相机3采集的所有图像上分别确定一条水平线为基准线L1，基准线L1过图像B中叶片上端面5的初始标准外形11的一条边的中点，所述的一条边为叶片上端面5与叶片受力侧面7共有的边。
步骤二、在第二工业相机3采集的所有图像上分别确定一个矩形区a，矩形区a完全位于第二工业相机3采集的图像中，矩形区a的中心与图像B中叶片上端面5的初始标准外形11的中心重合，矩形区a的长度为图像B中叶片上端面5的初始标准外形11的长度的1.2倍，矩形区a的宽度为图像B中叶片上端面5的初始标准外形11的宽度的2倍。
步骤三、利用矩形区a截取第二工业相机3采集的每帧图像，再采用Canny边缘检测算子对所截取的矩形区a进行计算，得到叶片上端面5的磨损真实外形12；再计算出叶片上端面5的磨损真实外形12的基准线L1的长度Dj。
步骤四、比较第1个叶片4连续的三个叶片上端面5的磨损真实外形12的基准线L1的长度Dj，直至找到Dj＝min(Dj-1，Dj，Dj+1)，则该Dj所对应的图像即为图像E，获得图像E的时刻即为时刻t。
S4-3.2、根据第一工业相机1采集的实时图像，确定在所述时刻t时第一工业相机1采集的所述第1个叶片4的叶片受力侧面7的单张图像F。
S4-4、计算第1个叶片4在图像E中的叶片上端面5的磨损真实外形12，计算第1个叶片4在图像F中的叶片受力侧面7的磨损真实外形9。
所述的计算第1个叶片4在图像E中的叶片上端面5的磨损真实外形12是：利用矩形区a截取图像E，再采用Canny边缘检测算子对在所截取的矩形区a进行计算，得到第1个叶片4在图像E中的叶片上端面5的磨损真实外形12。
所述的计算第1个叶片4在图像F中的叶片受力侧面7的磨损真实外形9是：先在图像F上确定一个矩形区b，矩形区b完全位于图像F中，矩形区b的中心与图像A中叶片受力侧面7的初始标准外形8的中心重合，矩形区b沿径向方向的长度为图像A中叶片受力侧面7的初始标准外形8的最大径向长度的1.2倍，矩形区b沿轴向方向的长度为图像A中叶片受力侧面7的初始标准外形8的最大轴向长度的1.2倍；然后利用矩形区b截取图像F，再采用Canny边缘检测算子对所截取的矩形区b进行计算，从而得到第1个叶片4在图像F中的叶片受力侧面7的磨损真实外形9。
S4-5.1、判断第1个叶片4的叶片受力侧面7的磨损真实外形9与叶片受力侧面7的使用极限外形10是否相交，判断结果为不相交，转至S4-5.2。
所述相交是指通过8-链码检测到两个形状的外形存在共有点或相邻点。
S4-5.2、判断第1个叶片4的叶片上端面5的磨损真实外形12与叶片上端面5的使用极限外形13是否相交，判断结果为不相交，转至S4-6。
S4-6、将第1个叶片4的叶片受力侧面7的磨损真实外形9、叶片受力侧面7的初始标准外形8和叶片受力侧面7的使用极限外形10进行比较，得到第1个叶片4的叶片受力侧面7的磨损评估率r11：
第1个叶片4的叶片受力侧面7的磨损评估率r11＝(叶片受力侧面7的初始标准外形8的面积-面积A)/(叶片受力侧面7的初始标准外形8的面积-叶片受力侧面7的使用极限外形10的面积)。
其中：面积A＝第1个叶片4的叶片受力侧面7的磨损真实外形9与叶片受力侧面7的初始标准外形8重叠的面积。
所述的重叠是通过外形点的8-链码计算得到；所述的面积均能通过外形点的8-链码计算得到。因为叶片4上经常会粘连脱硫渣及铁水，致使叶片4的真实外形部分地大于初始标准外形，所以此步计算中的面积A需要使用叶片受力侧面7的磨损真实外形9与叶片受力侧面7的初始标准外形8重叠的面积。
计算得到，本实施例中第1个叶片4的叶片受力侧面7的磨损评估率r11＝0.4。
S4-7、将第1个叶片4的叶片上端面5的磨损真实外形12、叶片上端面5的初始标准外形11和叶片上端面5的使用极限外形13进行比较，得到第1个叶片4的叶片上端面5的磨损评估率r12：
第1个叶片4的叶片上端面5的磨损评估率r12＝(叶片上端面5的初始标准外形11的面积-面积B)/(叶片上端面5的初始标准外形11的面积-叶片上端面5的使用极限外形13的面积)。
其中：面积B＝第1个叶片4的叶片上端面5的磨损真实外形12与叶片上端面5的初始标准外形11重叠的面积。
计算得到，本实施例中第1个叶片4的叶片上端面5的磨损评估率r12＝0.45。
S4-8、根据第1个叶片4的叶片受力侧面7的磨损评估率r11和第1个叶片4的叶片上端面5的磨损评估率r12，得到第1个叶片4的磨损评估率r1：
由于第1个叶片4的叶片受力侧面7的磨损评估率r11和叶片上端面5的磨损评估率r12均＜1，则第1个叶片4的磨损评估率r1＝0.65×r11+0.35×r12＝0.4175。
S4-9、判断第1个叶片4的磨损评估率r1是否等于1；判断结果为不是，转至S4-10。
S4-10、重复步骤S4-2至S4-9，得到第2个叶片4的磨损评估率r2＝0.335；再重复步骤S4-2至S4-9，得到第3个叶片4的磨损评估率r3＝0.405。
S4-11、计算叶片综合磨损评估率R，叶片综合磨损评估率R＝max(r1,…,r3)＝0.4175。
S4-12、由于叶片综合磨损评估率R<磨损修补值W2，则评估结果为被评估的使用过程中KR脱硫用桨式搅拌器2能继续使用。
实施例2
一种KR脱硫用桨式搅拌器的叶片磨损评估方法。所述的评估方法的具体步骤如图5所示：
第一步、同实施例1第一步；
第二步、同实施例1第二步；
第三步、采用手动调整方法，确定磨损至不能使用的KR脱硫用桨式搅拌器2的叶片4的使用极限外形：
以叶片受力侧面7的靠近且平行于KR脱硫用桨式搅拌器2轴心线的边的中点为缩小的基准点；对叶片受力侧面7按照初始标准外形8︰使用极限外形10的对应边的边长比为1︰k进行缩小，得到叶片受力侧面7的使用极限外形10。
以叶片上端面5的靠近KR脱硫用桨式搅拌器2轴心线的曲边的两个端点连线的中点为缩小的基准点，对叶片上端面5按照初始标准外形11︰使用极限外形13的对应边的边长比为1︰k进行缩小，得到叶片上端面5的使用极限外形13；
其中：k＝未使用的叶片4去除表面耐火材料层厚度的75％后的轴向长度/未使用的叶片4的轴向长度。
第四步、先预先确定使用过程中叶片4的磨损更换值W1和磨损修补值W2，本实施例中确定磨损更换值W1＝0.9，磨损修补值W2＝0.4，再评估使用过程中叶片4的磨损状况；
S4-1同实施例1的S4-1。
S4-2除以5转/分的转速转动KR脱硫用桨式搅拌器2外，其余同实施例1的S4-2。
S4-3至S4-5同实施例1的S4-3至S4-5。
S4-6至S4-8除下述参数外，其余同实施例1的S4-6至S4-8：
计算得到，本实施例中第1个叶片4的叶片受力侧面7的磨损评估率r11＝0.53。
计算得到，本实施例中第1个叶片4的叶片上端面5的磨损评估率r12＝0.42。
由于第1个叶片4的叶片受力侧面7的磨损评估率r11和叶片上端面5的磨损评估率r12均＜1，则第1个叶片4的磨损评估率r1＝0.65×r11+0.35×r12＝0.4915。
S4-9、判断第1个叶片4的磨损评估率r1是否等于1；判断结果为不是，转至S4-10。
S4-10、重复步骤S4-2至S4-9，得到第2个叶片4的磨损评估率r2＝0.55；再重复步骤S4-2至S4-9，得到第3个叶片4的磨损评估率r3＝0.5325。
S4-11、计算叶片综合磨损评估率R，叶片综合磨损评估率R＝max(r1,…,r3)＝0.55。
S4-12、由于磨损修补值W2≤叶片综合磨损评估率R<磨损更换值W1，则评估结果为被评估的叶片4需要进行修补。
实施例3
一种KR脱硫用桨式搅拌器的叶片磨损评估方法。所述的评估方法的具体步骤如图5所示：
第一步除叶片4的数量为4外，其余同实施例1第一步；
第二步、同实施例1第二步；
第三步除下述参数外，其余同实施例2第三步；
其中：k＝未使用的叶片4去除表面耐火材料层厚度的65％后的轴向长度/未使用的叶片4的轴向长度。
第四步、先预先确定使用过程中叶片4的磨损更换值W1和磨损修补值W2，本实施例中确定磨损更换值W1＝0.85，磨损修补值W2＝0.43，再评估使用过程中叶片4的磨损状况；
S4-1同实施例1的S4-1。
S4-2除以7转/分的转速转动KR脱硫用桨式搅拌器2外，其余同实施例1的S4-2。
S4-3至S4-5同实施例1的S4-3至S4-5。
S4-6至S4-8除下述参数外，其余同实施例1的S4-6至S4-8：
计算得到，本实施例中第1个叶片4的叶片受力侧面7的磨损评估率r11＝0.82。
计算得到，本实施例中第1个叶片4的叶片上端面5的磨损评估率r12＝0.88。
由于第1个叶片4的叶片受力侧面7的磨损评估率r11和叶片上端面5的磨损评估率r12均＜1，则第1个叶片4的磨损评估率r1＝0.65×r11+0.35×r12＝0.841。
S4-9、判断第1个叶片4的磨损评估率r1是否等于1；判断结果为不是，转至S4-10。
S4-10、重复步骤S4-2至S4-9，得到第2个叶片4的磨损评估率r2＝0.852；再重复步骤S4-2至S4-9，得到第3个叶片4的磨损评估率r3＝0.8545；再重复步骤S4-2至S4-9，得到第3个叶片4的磨损评估率r4＝0.868。
S4-11、计算叶片综合磨损评估率R，叶片综合磨损评估率R＝max(r1,…,r3)＝0.868。
S4-12、由于叶片综合磨损评估率R≥磨损更换值W1，则被评估的使用过程中KR脱硫用桨式搅拌器需要更换。
实施例4
一种KR脱硫用桨式搅拌器的叶片磨损评估方法。所述的评估方法的具体步骤如图5所示：
第一步、同实施例1第一步；
第二步、同实施例1第二步；
第三步除下述参数外，其余同实施例2第三步；
其中：k＝未使用的叶片4去除表面耐火材料层厚度的70％后的轴向长度/未使用的叶片4的轴向长度。
第四步、先预先设定使用过程中的KR脱硫用桨式搅拌器2的叶片4的磨损更换值W1和磨损修补值W2，本实施例中设定W1＝0.85，W2＝0.42，再评估使用过程中KR脱硫用桨式搅拌器2的叶片4的磨损状况；
S4-1同实施例1的S4-1。
S4-2除以8转/分的转速转动KR脱硫用桨式搅拌器2外，其余同实施例1的S4-2。
S4-3至S4-5同实施例1的S4-3至S4-5。
S4-5.1、判断第1个叶片4的叶片受力侧面7的磨损真实外形9与叶片受力侧面7的使用极限外形10是否相交，判断结果为相交，则第1个叶片4的叶片受力侧面7的磨损评估率r11＝1，转至S4-8。
S4-8、根据第1个叶片4的叶片受力侧面7的磨损评估率r11和第1个叶片4的叶片上端面5的磨损评估率r12，得到第1个叶片4的磨损评估率r1：
由于第1个叶片4的叶片受力侧面7的磨损评估率r11等于1，则第1个叶片4的磨损评估率r1＝1；
S4-9、判断第1个叶片4的磨损评估率r1是否等于1；判断结果为是，则转至S4-11。
S4-11、计算叶片综合磨损评估率R，叶片综合磨损评估率R＝max(r1,…,r3)＝1。
S4-12、由于叶片综合磨损评估率R≥磨损更换值W1，则评估结果为被评估的使用过程中KR脱硫用桨式搅拌器2需要更换。
本具体实施方式具有以下优点：
1.本具体实施方式预先设置叶片磨损评估位置，分别确定未使用的KR脱硫用桨式搅拌器2在叶片磨损评估位置时叶片4的初始标准外形和叶片4的使用极限外形，再确定使用过程中的KR脱硫用桨式搅拌器2的叶片4的磨损更换值W1和磨损修补值W2。然后利用第一工业相机1和第二工业相机3同时获取KR脱硫用桨式搅拌器2转动时叶片4的系列图像，根据系列图像计算叶片4的磨损真实外形与叶片的初始标准外形、叶片的使用极限外形进行比较。故操作简单、评估结果准确和能够对KR脱硫用桨式搅拌器2的叶片磨损状况进行量化评估。
2.本具体实施方式根据叶片采用的耐火材料、铁水罐半径与叶片的径向长度的比及KR脱硫用桨式搅拌器的最大转速确定使用过程中的KR脱硫用桨式搅拌器2的叶片的磨损更换值W1和磨损修补值W2，当叶片4的磨损达到一定程度时，能够给出叶片4的需要修补或需要更换的评估结果，本具体实施方式由过去的定性评估变为定量评估，减少了主观因素的影响，使得搅拌器的叶片磨损评估客观化。有利于稳定脱硫效果和提高搅拌器的使用寿命。
因此，本具体实施方式具有操作简单、评估准确和能够对磨损程度进行量化评估的特点，有利于稳定脱硫效果和提高搅拌器的使用寿命。
Claims (6)
1.一种KR脱硫用桨式搅拌器的叶片磨损评估方法，其特征在于所述叶片磨损评估方法是：
第一步、叶片磨损评估位置的设置
KR脱硫用桨式搅拌器(2)的叶片(4)均匀设置，叶片(4)的数量为3或4个，每个叶片(4)的表面由叶片上端面(5)、与叶片上端面(5)相背的叶片下端面、叶片受力侧面(7)、与叶片受力侧面(7)相背的另一侧面和叶片外端面(6)组成；
叶片磨损评估位置是：叶片(4)形心所确定的平面与第一工业相机(1)的镜头中心线位于同一平面，叶片(4)的形心旋转所形成的圆与第一工业相机(1)的镜头中心线相切；第二工业相机(3)安装在KR脱硫用桨式搅拌器(2)的上方，叶片(4)的叶片受力侧面(7)与第一工业相机(1)的镜头中心线处于相互垂直时，第二工业相机(3)的镜头中心线与叶片外端面(6)的中心线重合；
第一工业相机(1)和第二工业相机(3)的帧率相同；
第二步：确定未使用的叶片(4)在叶片磨损评估位置时的初始标准外形
(1)通过第一工业相机(1)采集叶片(4)在叶片磨损评估位置时的叶片受力侧面(7)的图像，得到图像A，再采用Canny边缘检测算子对图像A进行计算，得到叶片受力侧面(7)的初始标准外形(8)；
(2)通过第二工业相机(3)采集叶片(4)在叶片磨损评估位置时的叶片上端面(5)的图像，得到图像B，再采用Canny边缘检测算子对图像B进行计算，得到叶片上端面(5)的初始标准外形(11)；
第三步、确定磨损至不能使用的叶片(4)的使用极限外形
方法一、确定磨损至不能使用的叶片(4)在叶片磨损评估位置时叶片(4)的使用极限外形：
(1)通过第一工业相机(1)采集叶片(4)在叶片磨损评估位置时的叶片受力侧面(7)的图像，得到图像C，再采用Canny边缘检测算子对图像C进行计算，得到叶片受力侧面(7)的使用极限外形(10)；
(2)通过第二工业相机(3)采集叶片(4)在叶片磨损评估位置时的叶片上端面(5)的图像，得到图像D，再采用Canny边缘检测算子对图像D进行计算，得到叶片上端面(5)的使用极限外形(13)；
方法二、采用手动调整方法，确定磨损至不能使用的KR脱硫用桨式搅拌器(2)的叶片(4)的使用极限外形；
第四步、先预先确定使用过程中叶片(4)的磨损更换值W1和磨损修补值W2；再评估使用过程中叶片(4)的磨损状况：
S4-1、将使用过程中的KR脱硫用桨式搅拌器(2)升降至叶片磨损评估位置；
S4-2、以5～10转/分的转速转动KR脱硫用桨式搅拌器(2)，第一工业相机(1)和第二工业相机(3)同时开始采集图像；
S4-3.1、根据第二工业相机(3)采集的实时图像，确定第i个叶片(4)在叶片磨损评估位置时第二工业相机(3)采集的叶片上端面(5)的单张图像E及获取图像E的时刻t；
S4-3.2、根据第一工业相机(1)采集的实时图像，确定在所述时刻t时第一工业相机(1)采集的所述第i个叶片(4)的叶片受力侧面(7)的单张图像F；
S4-4、计算第i个叶片(4)在图像E中的叶片上端面(5)的磨损真实外形(12)，计算第i个叶片(4)在图像F中的叶片受力侧面(7)的磨损真实外形(9)；
S4-5.1、若第i个叶片(4)的叶片受力侧面(7)的磨损真实外形(9)与叶片受力侧面(7)的使用极限外形(10)相交，则第i个叶片(4)的叶片受力侧面(7)的磨损评估率ri1＝1，转至S4-8；若第i个叶片(4)的叶片受力侧面(7)的磨损真实外形(9)与叶片受力侧面(7)的使用极限外形(10)不相交，则转至S4-5.2；
S4-5.2、若第i个叶片(4)的叶片上端面(5)的磨损真实外形(12)与叶片上端面(5)的使用极限外形(13)相交，则第i个叶片(4)的叶片上端面(5)的磨损评估率ri2＝1，转至S4-8；若第i个叶片(4)的叶片上端面(5)的磨损真实外形(12)与叶片上端面(5)的使用极限外形(13)不相交，则转至S4-6；
S4-6、将第i个叶片(4)的叶片受力侧面(7)的磨损真实外形(9)、叶片受力侧面(7)的初始标准外形(8)和叶片受力侧面(7)的使用极限外形(10)进行比较，得到第i个叶片(4)的叶片受力侧面(7)的磨损评估率ri1：
第i个叶片(4)的叶片受力侧面(7)的磨损评估率ri1＝(叶片受力侧面(7)的初始标准外形(8)的面积-面积A)/(叶片受力侧面(7)的初始标准外形(8)的面积-叶片受力侧面(7)的使用极限外形(10)的面积)；
其中：面积A＝第i个叶片(4)的叶片受力侧面(7)的磨损真实外形(9)与叶片受力侧面(7)的初始标准外形(8)重叠的面积；
S4-7、将第i个叶片(4)的叶片上端面(5)的磨损真实外形(12)、叶片上端面(5)的初始标准外形(11)和叶片上端面(5)的使用极限外形(13)进行比较，得到第i个叶片(4)的叶片上端面(5)的磨损评估率ri2：
第i个叶片(4)的叶片上端面(5)的磨损评估率ri2＝(叶片上端面(5)的初始标准外形(11)的面积-面积B)/(叶片上端面(5)的初始标准外形(11)的面积-叶片上端面(5)的使用极限外形(13)的面积)；
其中：面积B＝第i个叶片(4)的叶片上端面(5)的磨损真实外形(12)与叶片上端面(5)的初始标准外形(11)重叠的面积；
S4-8、根据第i个叶片(4)的叶片受力侧面(7)的磨损评估率ri1和第i个叶片(4)的叶片上端面(5)的磨损评估率ri2，得到第i个叶片(4)的磨损评估率ri：
(1)若第i个叶片(4)的叶片受力侧面(7)的磨损评估率ri1和叶片上端面(5)的磨损评估率ri2中任一个或两个为1，则第i个叶片(4)的磨损评估率ri＝1；
(2)若第i个叶片(4)的叶片受力侧面(7)的磨损评估率ri1和叶片上端面(5)的磨损评估率ri2均＜1，则第i个叶片(4)的磨损评估率ri＝0.65×ri1+0.35×ri2；
S4-9、若第i个叶片(4)的磨损评估率ri等于1，则转至S4-11，若不等于1，则转至S4-10；
S4-10、重复步骤S4-2至S4-9，得到所有叶片(4)的磨损评估率r1,…,rn，n为叶片(4)的数量；
S4-11、计算叶片综合磨损评估率R，叶片综合磨损评估率R＝max(r1,…,rn)；
S4-12、若叶片综合磨损评估率R≥磨损更换值W1，则被评估的使用过程中KR脱硫用桨式搅拌器(2)需要更换；若磨损修补值W2≤叶片综合磨损评估率R<磨损更换值W1，则被评估的使用过程中的叶片(4)需要进行修补；若叶片综合磨损评估率R<磨损修补值W2，则被评估的使用过程中KR脱硫用桨式搅拌器(2)继续使用。
2.根据权利要求1所述的KR脱硫用桨式搅拌器的叶片磨损评估方法，其特征在于所述手动调整方法是：以叶片受力侧面(7)的靠近且平行于KR脱硫用桨式搅拌器(2)轴心线的边的中点为缩小的基准点；对叶片受力侧面(7)按照初始标准外形(8)︰使用极限外形(10)的对应边的边长比为1︰k进行缩小，得到叶片受力侧面(7)的使用极限外形(10)；
以叶片上端面(5)的靠近KR脱硫用桨式搅拌器(2)轴心线的曲边的两个端点连线的中点为缩小的基准点，对叶片上端面(5)按照初始标准外形(11)︰使用极限外形(13)的对应边的边长比为1︰k进行缩小，得到叶片上端面(5)的使用极限外形(13)；
其中：k＝未使用的叶片(4)去除表面耐火材料层厚度的65～75％后的轴向长度/未使用的叶片(4)的轴向长度。
3.根据权利要求1所述的KR脱硫用桨式搅拌器的叶片磨损评估方法，其特征在于所述单张图像E及获取图像E的时刻t的确定步骤是：
步骤一、在第二工业相机(3)采集的所有图像上分别确定一条水平线为基准线L1，基准线L1过图像B中叶片上端面(5)的初始标准外形(11)的一条边的中点，所述的一条边为叶片上端面(5)与叶片受力侧面(7)共有的边；
步骤二、在第二工业相机(3)采集的所有图像上分别确定一个矩形区a，矩形区a完全位于第二工业相机(3)采集的图像中，矩形区a的中心与图像B中叶片上端面(5)的初始标准外形(11)的中心重合，矩形区a的长度为图像B中叶片上端面(5)的初始标准外形(11)的长度的1.1～1.3倍，矩形区a的宽度为图像B中叶片上端面(5)的初始标准外形(11)的宽度的1.8～2.2倍；
步骤三、利用矩形区a截取第二工业相机(3)采集的每帧图像，再采用Canny边缘检测算子对所截取的矩形区a进行计算，得到叶片上端面(5)的磨损真实外形(12)；再计算出叶片上端面(5)的磨损真实外形(12)的基准线L1的长度Dj；
步骤四、比较第i个叶片(4)连续的三个叶片上端面(5)的磨损真实外形(12)的基准线L1的长度Dj，直至找到Dj＝min(Dj-1，Dj，Dj+1)，则该Dj所对应的图像即为图像E，获得图像E的时刻即为时刻t。
4.根据权利要求1所述的KR脱硫用桨式搅拌器的叶片磨损评估方法，其特征在于所述的计算第i个叶片(4)在图像E中的叶片上端面(5)的磨损真实外形(12)是：利用矩形区a截取图像E，再采用Canny边缘检测算子对在所截取的矩形区a进行计算，得到第i个叶片(4)在图像E中的叶片上端面(5)的磨损真实外形(12)。
5.根据权利要求1所述的KR脱硫用桨式搅拌器的叶片磨损评估方法，其特征在于所述的计算第i个叶片(4)在图像F中的叶片受力侧面(7)的磨损真实外形(9)是：先在图像F上确定一个矩形区b，矩形区b完全位于图像F中，矩形区b的中心与图像A中叶片受力侧面(7)的初始标准外形(8)的中心重合，矩形区b沿径向方向的长度为图像A中叶片受力侧面(7)的初始标准外形(8)的最大径向长度的1.1～1.3倍，矩形区b沿轴向方向的长度为图像A中叶片受力侧面(7)的初始标准外形(8)的最大轴向长度的1.1～1.3倍；然后利用矩形区b截取图像F，再采用Canny边缘检测算子对所截取的矩形区b进行计算，从而得到第i个叶片(4)在图像F中的叶片受力侧面(7)的磨损真实外形(9)。
6.根据权利要求1所述的KR脱硫用桨式搅拌器的叶片磨损评估方法，其特征在于所述相交是指通过8-链码检测到两个形状的外形存在共有点或相邻点。
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