CN105543458A - 一种变喷结构、气垫式淬火装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变喷结构、气垫式淬火装置及系统，其中，一种变喷结构包括支撑单元和喷射单元，所述支撑单元内设置有鼓风部件，所述支撑单元内部的风道被隔离部件区分为第一风道、第二风道和第三风道；所述喷射单元设置于所述支撑单元的外端，且其内部设置有第一气流调整部件，所述第一气流调整部件能够对自第三风道内吹出的气体的流量和流速进行调整控制；其中，所述鼓风部件将冷空气吹入第一风道，而后经第二风道进入第三风道，最终通过设置于支撑单元外端的喷射单元喷射出去。本发明实现气垫式淬火装置生产过程的智能化，实现气垫式淬火装置的智能化和物料自动化抑振控制，保证气垫式淬火装置高效、高值的生产。

Description

一种变喷结构、气垫式淬火装置及系统

技术领域

本发明涉及冶金领域中的铝带淬火技术领域，特别是涉及一种用于铝带和铝箔淬火热处理的铝带消振装置。

背景技术

气垫式淬火装置具有生产过程复杂、设计难度高和自动化过程控制难度大的特点。目前气垫式淬火装置被国外几个大型公司垄断，国内尚未将气垫式淬火装置成功应用于工业现场中。气垫式淬火装置的生产过程涉及流体区域、固体区域和温度场之间的复杂耦合过程。进口气垫式淬火设备生产过程中的关键控制和预报参数经常依赖人工设定、人工干预和人工记录，影响气垫式淬火产品的质量和工艺稳定性，限制了气垫式淬火装置高效和稳定的运行，因此气垫式淬火装置的智能控制是制约气垫式淬火装置的一个关键问题。

在生产过程中，气垫式淬火装置内物料容易产生振动，振动剧烈时，会导致物料与上下喷嘴的壁面接触而被划伤，严重时甚至会导致物料断裂。并且铝合金对热处理过程中的温度精确度要求较高，使物料的振动幅值在合理的范围内是物料达到设定工艺温度的一个前提保证条件。然而物料的热处理耦合过程涉及流-固-温度三场耦合过程，因此，淬火装备对物料振动的抑制功能是气垫式淬火装置正常生产的一个重要前提和关键难点。

现有的铝带材的气垫式无接触淬火热处理装置具有表面质量好、产品质量高的特点，对于薄规格带材的淬火热处理上具有其他传统热处理炉无可比拟的优点。然而气垫炉生产过程中漂浮的铝带会发生振动，使铝带与设备上下壁面接触而被划伤，甚至引起铝带断带，该问题一直制约着气垫式淬火装备的生产过程。因此，开发一种具有抑振功能的气垫式淬火装置，就成为当务之急。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有变喷结构以及对所述变喷结构进行自动控制的系统中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明其中的一个目的是提供一种能够改变气流压力的变喷结构。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种变喷结构，包括支撑单元和喷射单元，所述支撑单元内设置有鼓风部件，所述支撑单元内部的风道被隔离部件区分为第一风道、第二风道和第三风道；所述喷射单元设置于所述支撑单元的外端，且其内部设置有第一气流调整部件，所述第一气流调整部件能够对自第三风道内吹出的气体的流量和流速进行调整控制；其中，所述鼓风部件将冷空气吹入第一风道，而后经第二风道进入第三风道，最终通过设置于支撑单元外端的喷射单元喷射出去。

作为本发明所述的变喷结构的一种优选方案，其中：所述支撑单元内部还设置有第二气流调整部件，所述第二气流调整部件包括不同形状且开孔率不同、从而能够对气流产生影响的第二均流板和与所述第二均流板相连接的第二驱动电机，第二驱动电机能够调整第二均流板与气流方向形成一定的夹角。

作为本发明所述的变喷结构的一种优选方案，其中：所述第一气流调整部件包括不同形状且开孔率不同、从而能够对气流产生影响的第一均流板和与所述第一均流板相连接的第一驱动电机，第一驱动电机能够调整第一均流板与气流方向形成一定的夹角。

作为本发明所述的变喷结构的一种优选方案，其中：第二驱动电机设置于所述支撑单元的外部，其上设置有第二驱动杆，第二均流板一端与第二联动杆相连接，所述第二驱动杆与所述第二联动杆通过第二链条组件活动相连，第二驱动电机驱动后使得第二驱动杆转动，从而通过第二链条组件将运动传递至第二联动杆，最终带动第二均流板实现与气流方向形成一定的夹角。

作为本发明所述的变喷结构的一种优选方案，其中：第一驱动电机设置于所述支撑单元的外部，其上设置有第一驱动杆，第一均流板一端与第一联动杆相连接，所述第一驱动杆与所述第一联动杆通过第一链条组件活动相连，第一驱动电机驱动后使得第一驱动杆转动，从而通过第一链条组件将运动传递至第一联动杆，最终带动第一均流板实现与气流方向形成一定的夹角。

作为本发明所述的变喷结构的一种优选方案，其中：每个所述第一气流调整部件内设置有多个第一均流板，设置在每个所述第一气流调整部件内的多个第一均流板按不同高度分层次设置，每个第一驱动电机驱动同一层次的多个第一均流板。

本发明的再一个目的是提供一种气垫式淬火装置。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种气垫式淬火装置，其包括变喷结构；以及，将所述变喷结构装载于其内部的箱体单元；所述箱体单元与所述变喷结构形成回风道，两两所述变喷结构成对称设置于所述箱体单元内部。

作为本发明所述的气垫式淬火装置的一种优选方案，其中：还包括识别单元，其设置于所述气垫式淬火装置内，能够识别所述气垫式淬火装置内物料悬浮状态和悬浮高度，检测出所述物料的漂浮状态。

作为本发明所述的气垫式淬火装置的一种优选方案，其中：所述喷射单元内设置有测压元件，当测定压力波动和压力损耗超出设定值，则将第一均流板调整至工作位置，从而调整所述喷射单元内压力的波动值和压力损耗到设定的范围内。

本发明的另一个目的是提供一种气垫式淬火自动控制系统，该系统能够实现用于对铝带气垫淬火过程的抑振系统。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种气垫式淬火自动控制系统，其包括，数据采集模块、图像识别模块、PLC控制及通讯模块、过程控制模块、界面模块以及优化预报模块，其中，数据采集模块采集通过上测压元件或下测压元件在内的测压元件测定的所述气垫式淬火装置内各处的压力值，以及采集通过测温元件测定的所述气垫加热装置内各处的温度值，并反馈至所述PLC控制及通讯模块；图像识别模块通过的识别单元测定物料挠度，并反馈至所述过程控制模块；PLC控制及通讯模块将获取的压力值和温度值反馈至所述过程控制模块；过程控制模块将获取的所述压力值、温度值以及物料挠度反馈至所述界面模块和优化预报模块中，分别进行互动操作和获得优化的工艺参数。

本发明的有益效果：本发明提出一种变喷结构、气垫式淬火装置及系统，该系统充分考虑当前大数据和物联网技术，实现气垫式淬火装置生产过程的智能化，实现气垫式淬火装置的智能化和物料自动化抑振控制，保证气垫式淬火装置高效、高值的生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明一个实施例中所述变喷结构的整体结构示意图；

图2为本发明另一个实施例中所述变喷结构的局部放大结构示意图；

图3为本发明图1或图2所示实施例中所述喷射单元的局部放大结构示意图。

图4为本发明一个实施例中所述气垫式淬火装置的整体结构示意图。

图5为本发明一个实施例中所述气垫式淬火自动控制系统的整体结构示意图；

图6为本发明图5所示实施例中所述气垫式淬火自动控制系统的框架结构示意图；

图7为本发明图6所示实施例所述过程控制模块中各个模型运作方法示意图；

图8为本发明图6所示实施例所述界面模块的结构示意图；

图9为本发明图6所示实施例所述过程控制模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

图1示出了本发明一个实施例中变喷结构的整体结构示意图。图中，变喷结构包括了支撑单元100和喷射单元200，支撑单元100内设置有能够将空气吸入、压缩、吐出的鼓风部件101，其中，支撑单元100内部的风道103被隔离部件102区分为第一风道103a、第二风道103b和第三风道103c，即：在这一实施例中，鼓风部件101被设置于支撑单元100内部的一角，空气被吸入后经压缩，沿水平方向的第一风道103a被吐出，而后竖直方向口径相对狭小的第二风道103b，进入口径阔大的第三风道103c。喷射单元200设置于支撑单元100的外端，且其内部设置有第一气流调整部件201，第一气流调整部件201能够对自第三风道103c内吹出的气体的流量和流速进行调整控制。鼓风部件101将冷空气吹入第一风道103a，而后经第二风道103b进入第三风道103c，最终通过设置于支撑单元100外端的喷射单元200喷射出去。需要指出的是，在一个实施方式中，第一气流调整部件201包括不同形状且开孔率不同、从而能够对气流产生影响的第一均流板201a和与第一均流板201a相连接的第一驱动电机201b，第一驱动电机201b能够调整第一均流板201a与气流方向形成一定的夹角。

如图2所示，在这一实施方式中，支撑单元100内部还设置有第二气流调整部件104，第二气流调整部件104包括了不同形状且开孔率不同、从而能够对气流产生影响的第二均流板104a和与第二均流板104a相连接的第二驱动电机104b，第二驱动电机104b能够调整第二均流板104a与气流方向形成一定的夹角。其中，参见图2，第二驱动电机104b设置于支撑单元100的外部，其上设置有第二驱动杆104b-1，第二均流板104a一端与第二联动杆104a-1相连接，第二驱动杆104b-1与第二联动杆104a-1通过第二链条组件104c活动相连，第二驱动电机104b驱动后使得第二驱动杆104b-1转动，从而通过第二链条组件104c将运动传递至第二联动杆104a-1，最终带动第二均流板104a实现与气流方向形成一定的夹角。当然，在此实施例中，第二驱动电机104b、第二均流板104a以及第二链条组件104c均为多个，第二驱动电机104b根据测压元件测得的数据对第二均流板104a进行调整，从而调整气流的压力。

参见图3，第一气流调整部件201中的第一驱动电机201b设置于支撑单元100的外部，其上设置有第一驱动杆201b-1，第一均流板201a一端与第一联动杆201a-1相连接，第一驱动杆201b-1与第一联动杆201a-1通过第一链条组件201c活动相连，第一驱动电机201b驱动后使得第一驱动杆201b-1转动，从而通过第一链条组件201c将运动传递至第一联动杆201a-1，最终带动第一均流板201a实现与气流方向形成一定的夹角。较佳地，每一个第一气流调整部件201内设置有多个第一均流板201a，设置在每一个第一气流调整部件201内的多个第一均流板201a按不同高度分层次设置，每一个第一驱动电机201b驱动同一层次的多个第一均流板201a。

图4示出了主要由变喷结构组成的一种气垫式淬火装置，该装置将变喷结构装载于箱体单元900的内部，且箱体单元900与变喷结构形成回风道901，两两变喷结构成对称设置于箱体单元900内部。在气垫式淬火装置内部还设置有识别单元302，能够识别所述气垫式淬火装置内物料悬浮状态和悬浮高度，检测出所述物料的漂浮状态。而喷射单元200内设置有测压元件，当测压元件测定压力波动和压力损耗超出设定值，则将第一均流板201a调整至工作位置，从而调整所述喷射单元200内压力的波动值和压力损耗到设定的范围内。

图5示出了本发明一个实施例中气垫式淬火自动控制系统的结构示意图。参见图5和图6，气垫式淬火自动控制系统包括了能够采集通过测压元件测定的气垫式淬火装置内各处的压力值，以及能够采集通过测温元件测定的气垫加热装置内各处的温度值，并反馈至PLC控制及通讯模块500的数据采集模块300；通过识别单元302测定物料挠度，并反馈至过程控制模块600的图像识别模块400；将获取的压力值和温度值反馈至过程控制模块600的PLC控制及通讯模块500；以及，将获取的压力值、温度值以及物料挠度反馈至界面模块700和优化预报模块800中，分别进行互动操作和获得优化的工艺参数的过程控制模块600。

具体地，界面模块700负责监视生产过程或者进行生产参数设定。操作室的界面模块700通过操作室人机交互工控机负责监视生产过程或者进行生产参数设定，操作室的优化预报模块800负责操作人员的设定和优化操作，在另一个实施方式中，还具有操作室备用工控机，用以在操作室其他工控机出现问题的时候应急使用，操作室的操作人员通过操作室远程操作台进行生产操作。电气室备用工控机是在电气室其他工控机出现问题的时候使用，电气室的优化预报模块800是电气室人员对模型参数或者程序进行调试的时候使用，电气室的界面模块700是电气人员进行人机界面编写和电气状态监控的时候使用。界面模块700可以实现过程设定、过程监测、报警和状态设定等功能。参见图8，过程设定包括：各热处理区的温度设定值，各个热处理单元的安全连锁状态设定(温度连锁设定、压力连锁设定、压力波动连锁设定等)、输送部件的张力过程设定值、物料前进速度设定值、变喷结构的均流板设定、喷射部件的压力值设定、气垫式淬火装置压力值设定、各热处理单元的加热器温度设定值、气体温度设定值；过程检测包括：各热处理区的温度，各个热处理单元的安全连锁状态(温度连锁、压力连锁、压力波动连锁等)、输送部件的张力过程值、物料前进速度过程值、变喷结构孔板、喷射部件压力过程值、气垫式淬火装置压力过程值、各热处理单元的加热器温度过程值、气体温度过程值；报警功能包括报警显示及报警记录(气垫式淬火装置压力报警、温度报警、压力波动报警、张力报警、穿带速度报警、仪表气压报警、故障报警)；状态设定功能，包括自动化/手动切换等功能。

PLC控制及通讯模块500是为实现车间级监视层和设备层之间的通讯和控制。图像识别模块400可以采集现场物料振动信号。执行机构包括变喷结构执行机构、空气溢流阀、炉压调节阀等，可以执行现场操作动作，实现对第一均流板201a和/或第二均流板104a的调整，空气溢流阀的动作和气垫式淬火装置压力等生产过程中的控制动作。安全限位是指生产过程中为了保护设备安全而设置的限位开关、报警装置是当生产过程中出现影响设备安全情况时输出报警信号的设备。

参见图7，在这一实施方式中，气垫式淬火自动控制系统还包括数据库模块，接受生产过程信息(例如：产量、产品名称、产品规格、产品工艺参数、产品数量和生产过程中的特殊情况备注信息)，企业级服务器将生产过程信息通过ODBC方式存储到数据库模块中，该数据库模块可以实现生产过程信息的修改、增加、定时更新、删除、查询、历史记录等功能。企业过程生产信息基于TCP/IP协议通过交换机发送到车间级监视层中。同时，物性参数数据单元(物料组成、对流换热系数、比热)、生产信息数据单元(物料编号、物料名称、物料性能、产量)、过程工艺参数设定值和过程值、过程控制参数单元的设定值和过程值、过程状态变量过程值、安全连锁状态、报警信息。数据库模块记录了上述变量的实时信息和历史信息，能够实现信息和数据的增加、修改、删除和查询等功能。过程控制模块600能够从数据库模块中提取物料的类型、成分、模型参数和默认值，并发送给至优化预报模块800，优化预报模块800包括温度预报模型801、挠度预报模型802、能耗模型803和优化模型804，优化模型804开始输出优化的工艺参数，随后温度预报模型801、挠度预报模型802和能耗模型803开始预测物料的温度、挠度预测值和能耗值，然后优化模型804依据实际测量值修正优化模型804的输出工艺参数，直到优化模型804给出的优化工艺参数能够使物料的温度预报模型801和挠度预报模型802的温度预报值和挠度预报值满足实际生产需求且能耗模型803的能耗最小，即获得了优化的工艺参数。

具体地，温度预报模型801的工作过程为：首先，基于气垫式淬火装置的过程控制数据和材料的物性参数，依据二维非稳态传热机理原理，预测气垫式淬火装置内物料的温度。然后气垫式淬火装置末端的温度仪采集出炉物料的温度，获得物料表面实测值与温度预报模型801的预报值之间的差值，最后利用自动化集成算法建立气垫式淬火温度智能补偿模型，以补偿机理模型预测值与实测值之间的误差。

挠度预报模型802的工作过程为，首先，根据梁守恒方程和壁面射流理论建立物料挠度预报模型802，分别预测物料稳定状态和振动状态下物料的挠度值。其次，图像识别模块400采集物料漂浮高度图像，通过光纤传送到优化、预报和控制模型工控机的图像采集卡中，然后工控机的图像处理软件对图像进行滤波、去噪、校正、提取不同时刻下物料的漂浮高度和漂浮状态。从而获得物料漂浮高度和物料漂浮状态。求出物料挠度实测值与物料挠度预报值之间的差值，最后采用自动化神经网络算法建立物料的挠度预报模型802的误差值，从而建立物料的挠度预报模型802。

能耗模型803是基于平时试验数据和仪表数据拟合出来的能耗模型803，可以预报该工艺生产条件下的能耗和能耗费用等信息。优化模型804基于过程控制模块600的物料温度预报模型801的预测值、挠度预报模型802的预测值，能耗模型803，优化气垫式淬火过程的工艺参数(张力、穿带速度、加热温度等)，输出一个优化的工艺参数。

在一个实施方式中，温度预报模型801、挠度预报模型802、能耗模型803和优化模型804通过ODBC方式读取和存储数据，温度预报模型801、挠度预报模型802、能耗模型803和优化模型804彼此之间通过消息发送和传输数据，车间级监视层与车间级设备层之间通过TCP/IP通讯，而图像识别模块400通过同轴电缆与过程控制模块600通讯。

在另一个实施方式中，参见图9，过程控制模块600包括过程控制单元601、抖动抑制控制器602以及安全连锁单元603，过程控制模块600能够接收界面模块700和优化预报模块800的反馈，并对所述图像识别模块400和PLC控制及通讯模块500发出指令。过程控制模块600能够保证整个自动调整过程具有良好的动态特性，保证设备在动态调整阶段的工艺变量处于安全运行区间内，并且保证系统稳定时，目标工艺参数能够准确达到工艺参数设定值。其中，过程控制单元601包括压力控制器601a、温度控制器601b、张力和速度控制器601c以及，变喷结构调节器601d；其中，压力控制器601a输入变量为压力偏差和压力偏差变化率，其将压力分为高压、中压和低压三段区间，不同压力区间使用不同的第一均流板201a和/或第二均流板104a，以使得气垫式淬火装置内的压力达到设定值。

温度控制器601b用于对温度的控制，当气垫式淬火装置的温度高于或者低于一定温度的时候，调节加热装置，增大或者减小加热功率，使加热气体的温度增加或者减小；张力和速度控制器601c根据设定的工艺参数，调整输送部件的变频器，使物料处于合理的张力和速度范围内；以及，变喷结构调节器601d用对第一均流板201a和/或第二均流板104a进行调整。

抖动抑制控制器602用以调整物料的抖动，当物料的漂浮状态稳定或者振动幅度较小(近似为稳定状态)时，抖动抑制控制器602并不工作，当物料进行小幅振动时，抖动抑制控制器602通过所述压力控制器601a和张力和速度控制器601c开始调节气垫式淬火装置内的压力、输送部件的张力和速度，减小物料的抖动幅值，直到物料的振动回到设定的能够接受的幅值为止；当物料的振动幅值较大时，变喷结构调节器601d首先调整第一均流板201a和/或第二均流板104a，然后再通过压力控制器601a和张力和速度控制器601c开始调节气垫式淬火装置内的压力、输送部件或输送部件的张力和速度，直到物料的振动幅值回复到设定的能够接受的程度为止。

安全连锁单元603保护设备工作过程和设备运行过程的安全性，避免造成重大生产事故或者设备严重损坏，当鼓风部件101(在此统称风机)转速、加热器功率、物料张力、物料速度、调节第一均流板201a和/或第二均流板104a过程影响到设备的安全运行时，触发报警，限制生产过程中的一些操作，或者直接停机。

在一个实施方式中，气垫式淬火自动控制系统还包括自学习模块，当所述气垫式淬火自动控制系统出现小幅振动的时候，优化模型804输出自适应调整的工艺过程控制参数，控制车间级设备层的执行设备执行相应的控制动作，从而使设备的运行参数满足工艺目标，优化模型804输出优化的工艺参数后，设备检测物料的振动状态，将检测值反馈到优化预报模块800中，从而修正优化预报模块800的参数，使优化预报模块800在自学习的过程中，提高优化和预报的效果。

实施例1

以气垫式淬火自动控制系统物料振动较小时控制过程为例：

步骤1：测压元件采集出风口压力、进风口压力、喷射单元200压力和气垫式淬火装置压力。测温元件采集气垫式淬火装置的温度、喷射单元200的温度信号。测压元件和测温元件的信号通过Modbus协议发送给PLC控制及通讯模块500，然后图像识别模块400采集物料挠度图像发送给过程控制模块600，然后过程控制模块600将控制状态信号发送给界面模块700显示，并且将优化预报模块800状态信号发送给挠度预报模型802、能耗模型803和优化模型804。

步骤2：优化预报模块800从数据库模块中提取材料的材料类型、合金成分、模型参数和默认值。并发送给温度预报模型801、挠度预报模型802、能耗模型803和优化模型804。优化模型804开始输出优化的工艺参数，然后温度预报模型801、物料挠度预报模型802和能耗模型开始预测物料的温度、挠度预测值和能耗值，然后优化模型804依据实际测量值修正优化模型的输出工艺参数，直到优化模型804给出的优化工艺参数能够使物料的温度预报模型801和挠度预报模型802的温度预报值和挠度预报值满足实际生产需求且能耗模型803的能耗最小，即获得了优化的工艺参数。

步骤3：将最优工艺参数通过MODBUS协议输出到车间级设备层，过程控制单元601根据目标工艺数据控制输出信号(压力控制输出信号、张力控制输出信号和速度控制信号)。压力控制过程由PLC控制及通讯模块500输出控制信号给鼓风部件101的变频器，鼓风部件101的变频器以适宜的增量调节鼓风部件101的转速，以保证压力平稳并且精准的达到压力的设定值。张力和速度控制，由PLC控制及通讯模块500输出控制信号给输送部件的变频器，在变频器内对电流信号进行限幅操作，从而平稳调整张力或者速度信号。

步骤4：待各个工艺变量稳定后，再重复步骤1和步骤2，修正优化预报模块800的优化工艺参数，然后在执行上述步骤3，使系统的整个热处理过程达到优化。

实施例2

以气垫式淬火自动控制系统物料振动较小时控制过程为例：

步骤1：测压元件采集出风口压力、进风口压力、喷射单元200压力和气垫式淬火装置压力。测温元件采集气垫式淬火装置温度、喷射单元200温度信号。测压元件和测温元件的信号通过Modbus协议发送给PLC控制及通讯模块500，然后图像识别模块400采集物料挠度图像发送给过程控制模块600，然后过程控制模块600将控制状态信号发送给界面模块700显示，并且将优化预报模块800状态信号发送给挠度预报模型802、能耗模型803和优化模型804。并且压力传感器测量喷射单元200中的压力值，传送到优化预报模块800中，PLC控制及通讯模块500依据压力信号的数值计算出喷射单元200压力损耗、喷射单元200压力波动情况。

步骤2：优化预报模块800从数据库模块中提取材料的材料类型、合金成分、模型参数和默认值。并发送给温度预报模型801、挠度预报模型802、能耗模型803和优化模型804。优化模型804开始输出优化的工艺参数，随后温度预报模型801、物料挠度预报模型802和能耗模型803开始预测物料的温度、挠度预测值和能耗值，然后优化模型804依据实际测量值修正优化模型804的输出工艺参数，直到优化模型804给出的优化工艺参数能够使物料的温度预报模型801和挠度预报模型802的温度预报值和挠度预报值满足实际生产需求且能耗模型803的能耗最小，即获得了优化的工艺参数。

步骤3：将最优工艺参数通过MODBUS协议输出到车间级设备层，过程控制单元601根据目标工艺数据控制输出信号(压力控制输出信号、张力控制输出信号和速度控制信号)。压力控制过程由PLC控制及通讯模块500输出控制信号给鼓风部件101的变频器，鼓风部件101的变频器以适宜的增量调节风机转速，以保证压力平稳并且精准的达到压力的设定值。张力和速度控制，由PLC控制及通讯模块500输出控制信号给输送部件的变频器，在变频器内对电流信号进行限幅操作，从而平稳调整张力或者速度信号。喷射单元200根据变喷结构调节器601d的控制指令，对上一个工作状态的第一均流板201a和/或第二均流板104a进行转动控制，将上一个第一均流板201a和/或第二均流板104a转动到其相对应的收纳槽内。然后根据控制指令将要打开的第一均流板201a和/或第二均流板104a从相应的收纳槽内张开，改变喷射单元200内的压力损耗和流体分布情况。

步骤4：待各个工艺变量稳定后，再重复步骤1和步骤2，修正优化预报模块800的优化工艺参数，然后在执行上述步骤3，使系统的整个热处理过程达到优化。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种变喷结构，包括支撑单元(100)和喷射单元(200)，所述支撑单元(100)内设置有鼓风部件(101)，其特征在于：

所述支撑单元(100)内部的风道(103)被隔离部件(102)区分为第一风道(103a)、第二风道(103b)和第三风道(103c)；

所述喷射单元(200)设置于所述支撑单元(100)的外端，且其内部设置有第一气流调整部件(201)，所述第一气流调整部件(201)能够对自第三风道(103c)内吹出的气体的流量和流速进行调整控制；其中，

所述鼓风部件(101)将冷空气吹入第一风道(103a)，而后经第二风道(103b)进入第三风道(103c)，最终通过设置于支撑单元(100)外端的喷射单元(200)喷射出去。

2.如权利要求1所述的变喷结构，其特征在于：所述支撑单元(100)内部还设置有第二气流调整部件(104)，所述第二气流调整部件(104)包括不同形状且开孔率不同、从而能够对气流产生影响的第二均流板(104a)和与所述第二均流板(104a)相连接的第二驱动电机(104b)，第二驱动电机(104b)能够调整第二均流板(104a)与气流方向形成一定的夹角。

3.如权利要求1或2所述的变喷结构，其特征在于：所述第一气流调整部件(201)包括不同形状且开孔率不同、从而能够对气流产生影响的第一均流板(201a)和与所述第一均流板(201a)相连接的第一驱动电机(201b)，第一驱动电机(201b)能够调整第一均流板(201a)与气流方向形成一定的夹角。

4.如权利要求2所述的变喷结构，其特征在于：第二驱动电机(104b)设置于所述支撑单元(100)的外部，其上设置有第二驱动杆(104b-1)，第二均流板(104a)一端与第二联动杆(104a-1)相连接，所述第二驱动杆(104b-1)与所述第二联动杆(104a-1)通过第二链条组件(104c)活动相连，第二驱动电机(104b)驱动后使得第二驱动杆(104b-1)转动，从而通过第二链条组件(104c)将运动传递至第二联动杆(104a-1)，最终带动第二均流板(104a)实现与气流方向形成一定的夹角。

5.如权利要求3所述的变喷结构，其特征在于：第一驱动电机(201b)设置于所述支撑单元(100)的外部，其上设置有第一驱动杆(201b-1)，第一均流板(201a)一端与第一联动杆(201a-1)相连接，所述第一驱动杆(201b-1)与所述第一联动杆(201a-1)通过第一链条组件(201c)活动相连，第一驱动电机(201b)驱动后使得第一驱动杆(201b-1)转动，从而通过第一链条组件(201c)将运动传递至第一联动杆(201a-1)，最终带动第一均流板(201a)实现与气流方向形成一定的夹角。

6.如权利要求5所述的变喷结构，其特征在于：每个所述第一气流调整部件(201)内设置有多个第一均流板(201a)，设置在每个所述第一气流调整部件(201)内的多个第一均流板(201a)按不同高度分层次设置，每个第一驱动电机(201b)驱动同一层次的多个第一均流板(201a)。

7.一种气垫式淬火装置，其特征在于：包括如权利要求1、2、4～6任一所述的变喷结构；以及，

将所述变喷结构装载于其内部的箱体单元(900)；

所述箱体单元(900)与所述变喷结构形成回风道(901)，两两所述变喷结构成对称设置于所述箱体单元(900)内部。

8.如权利要求7所述的气垫式淬火装置，其特征在于：还包括识别单元(302)，其设置于所述气垫式淬火装置内，能够识别所述气垫式淬火装置内物料悬浮状态和悬浮高度，检测出所述物料的漂浮状态。

9.如权利要求7或8所述的气垫式淬火装置，其特征在于：所述喷射单元(200)内设置有测压元件，当测定压力波动和压力损耗超出设定值，则将第一均流板(201a)调整至工作位置，从而调整所述喷射单元(200)内压力的波动值和压力损耗到设定的范围内。

10.一种气垫式淬火自动控制系统，包括气垫加热装置和气垫式淬火装置，物料进入所述气垫加热装置内加热，而后进入所述气垫式淬火装置内淬火，最终经输送部件输送出所述气垫式淬火系统，其特征在于：还包括，数据采集模块(300)、图像识别模块(400)、PLC控制及通讯模块(500)、过程控制模块(600)、界面模块(700)以及优化预报模块(800)，其中，

数据采集模块(300)采集通过包括如权利要求9所述的测压元件测定的所述气垫式淬火装置内各处的压力值，以及采集通过测温元件测定的所述气垫加热装置(100)内各处的温度值，并反馈至所述PLC控制及通讯模块(500)；

图像识别模块(400)通过如权利要求8所述的识别单元(302)测定物料挠度，并反馈至所述过程控制模块(600)；

PLC控制及通讯模块(500)将获取的压力值和温度值反馈至所述过程控制模块(600)；

过程控制模块(600)将获取的所述压力值、温度值以及物料挠度反馈至所述界面模块(700)和优化预报模块(800)中，分别进行互动操作和获得优化的工艺参数。