JP3557118B2 - Method for grasping falling state of granular powder, falling object measuring device and falling object measuring device for blast furnace - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機器に装入される粒粉体の落下位置を検出して前記粒粉体の落下状況を把握する方法、及び、粉粒体の落下物を測定するための落下物測定装置に関し、特に機器として高炉を用い粒粉体が高炉用の原料である場合に適した粒粉体の落下状況把握方法及び落下物測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に高炉の炉頂装入装置から高炉内に装入される原料の落下位置を測定することにより、高炉内の原料分布を把握して操業の安定化を図っている。そのため、高炉内に筒状の長尺体を挿入し、高炉内を落下する原料が前記長尺体に当たる状況を何らかの手段により測定することにより、高炉に装入される原料の落下位置を検出する方法が行われている。
【0003】
実開平5−72953号公報では、長手方向所定域の上部に凹部を設け、その凹部内に軟質固形物を埋設したプローブを用い、このプローブを炉内に挿入して落下原料に曝し、原料の落下時の衝撃で前記軟質固形物に圧痕を生じさせ、その圧痕から炉内の特定部位における原料の落下状況を把握する方法が提案されている。この方法は、直接落下物の量を測定できるものの、経時変化や連続測定の如き自動測定に不向きである。
【0004】
そこで、特公昭60−40484号公報、実開昭4−21549号公報、特開昭6−136419号公報では、多数の感圧測定部材を上方に向けて列設したプローブを炉内方向に向けてほぼ水平に配置し、落下原料をプローブに曝して通過させ、各感圧測定部材によってぞれぞれ特定部位に於ける荷重変化を連続的に検出し、原料の落下状況を測定する方法が提案されている。感圧測定部材には、圧電素子を内蔵したロードセル、ストレンゲージ等が用いられる。
【0005】
また、特公昭61−177304号公報では、気体噴出ノズルを等間隔で配設したプローブを炉心方向に向かって原料落下部へ挿入し、落下物が通過する際のガス噴出量が抑えられる程度を各ノズルの圧力変化として連続測定することで落下物の落下位置を測定する方法が提案されている。特開昭3−207804号公報では、炉内に配置したバアーに原料が衝突したときに発生する疑似AEを検出するセンサを前記バーの炉外両端のそれぞれに設け、相対するセンサーへの疑似AEの到達時間差から原料落下位置を検出し、少なくとも一つのセンサーの検出信号のうちレベル小の到達時間とレベル大の到達時間の差から原料落下の広がり検出する方法が提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
特公昭61−177304号公報の気体圧力変動や、特開昭3−207804号公報の疑似AEを用いる方法は、外乱の影響を受けやすく、測定精度が悪いという問題点がある。
【0007】
特公昭60−40484号公報等の感圧測定部材を用いる方法は、いずれも感圧測定部材として圧力又は重量を測定するセンサを用いており、各センサの受け板の上に載る原料の重量変化を測定することになる。しかしながら、原料は粉粒体であり、落下位置で原料がプローブの長手方向に山状に積み重なるという現象を生じさせる必要があり、そのためプローブを水平配置とし受け板の表面積を大きくしているものの、落下原料の量を正確に測定することが困難であるという問題点があった。
【0008】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、落下物の量を正確に測定することができ、外乱の影響も少なく出来る粒粉体の落下状況把握方法、落下物測定装置及び高炉用落下物測定装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
落下物の落下状況を把握するためには、落下物の重量又は容量に対応する物理量でなければならないという従来の常識を打ち破り、落下物の個々の衝突による加速度変化によって落下状況を把握できることを実験で確かめて本発明を完成した。
【0010】
即ち、上記課題を解決する請求項1記載の方法発明は、機器内に長尺体を挿入し、前記機器内で落下する粒粉体を前記長尺体に当て、前記粒粉体の衝突によって生じる物理量の変化を前記長尺体の長手方向において検出することにより前記粒粉体の落下状況を把握する粒粉体の落下状況把握方法において、前記物理量として、前記粒粉体の個々の衝突による衝撃が直接伝達されることで前記長手方向と直交する方向の加速度として検出される加速度を用い、前記粒粉体の個々の衝突による信号を引き出すことを特徴とする粒粉体の落下状況把握方法である。
【0011】
請求項2の発明は、請求項1において、前記長尺体の長手方向に加速度検出手段を所定間隔で多数並べ、前記加速度検出手段を緩衝手段を介して前記長尺体に設置し、前記粒粉体が前記加速度検出手段の各々に衝突することで生じる加速度変化を検出し、前記多数の加速度検出手段の加速度変化の比較によって前記長尺体の長手方向における前記粒粉体の落下量の分布を把握する。
【0012】
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2において、 前記加速度検出手段は、前記長尺体の表面に露出して前記粒粉体が直接当たる衝突部を有する。
【0013】
請求項4の発明は、請求項3において、前記衝突部は、前記長尺体の表面の開口部に埋めて設けられている。
【0014】
請求項5の発明は、請求項1乃至請求項5のいずれかにおいて、前記長尺体を前記炉内に斜めに挿入する。
【0015】
請求項6の発明は、請求項1乃至請求項5記載のいずれかにおいて、前記機器は高炉であって、前記粒粉体は高炉用の原料である。
【0016】
請求項7の装置発明は、長尺体と、前記長尺体の長手方向に所定間隔で多数設置され、落下物の個々の衝突による衝撃が直接伝達されることで前記長手方向と直交する方向で検出される加速度変化を検出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段と前記長尺体との間の緩衝手段と、を備える落下物測定装置である。
【0017】
請求項8の発明は、請求項7において、前記加速度検出手段は、前記長尺体の表面に露出して前記落下物が当たる衝突部と、前記衝突部に固設された取付部と、前記取付部に取り付けられて加速度を検出するセンサー部とからなる。
【0018】
請求項9の発明は、請求項8において、前記長尺体は中空部分を有する筒状であって、表面に設けられた開口部に前記衝突部が位置し、前記中空部分に前記取付部が収納され、前記取付部と前記長尺体との間に、前記緩衝手段が設けられている。
【0019】
請求項10の発明は、請求項9において、前記緩衝手段は、ゴム等の粘弾性体とバネ等の弾性体の少なくとも一つ以上の組み合わせである。
【0020】
請求項11の発明は、請求項9において、前記長尺体の中空部分に気体を圧入し、隙間から外部に気体を吹き出すパージ手段を設けた。
【0021】
請求項12の装置発明は、長尺体と、前記長尺体の長手方向に所定間隔で多数設置され、落下物の個々の衝突による衝撃が直接伝達されることで前記長手方向と直交する方向で検出される加速度変化を検出する加速度検出手段と、前記多数の加速度検出手段からの信号を受けて、前記長尺体の長手方向の落下の分布、主流位置、幅を演算する演算部と、を備える落下物測定装置である。
【0022】
請求項13の発明は、請求項12において、前記演算部は、▲1▼各加速度検出手段からの信号にしきい値を設定し、しきい値を越える数を数えること、▲2▼各加速度検出手段からの信号に対して標準偏差を算出すること、▲3▼各加速度検出手段からの信号に対してFFTを施すこと、▲4▼各加速度検出手段からの信号に移動平均を算出すること、▲5▼各加速度検出手段からの信号の相互相関を算出することのいずれかによる。
【0023】
請求項14の高炉用装置発明は、高炉内で落下する原料の落下状況を把握するための高炉用落下物測定装置であって、前記原料の落下軌跡内に突設される長尺体と、前記長尺体の長手方向に所定間隔で多数設置され、前記原料の衝突による加速度変化を検出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段と前記長尺体との間に設置される緩衝手段と、前記加速度検出手段を前記原料が衝突するよう前記落下軌跡内に露出させた状態で、前記長尺体の外周を支持して二重構造体となし、前記長尺体の外周との間に断熱用空間を形成せしめる補強長尺体とを備えてなる高炉用落下物測定装置である。
【0024】
請求項15の発明は、請求項14において、前記補強長尺体は、前記原料の落下軌跡内に開口する筒状体と、前記長尺体を前記筒状体の開口から前記落下軌跡内に突出させて支持し、該長尺体の外周との間に前記断熱用空間を形成させしめる多数の支持脚とからなる。
【0025】
請求項16の発明は、請求項14又は請求項15において、前記加速度検出手段は、前記長尺体の表面に露出して前記原料が直接当たる衝突部と、前記長尺体内で前記衝突部に固設された取付部と、前記長尺体内で前記取付部に取り付けられて加速度を検出するセンサー部とからなる。
【0026】
請求項17の発明は、請求項16において、前記緩衝手段は、前記長尺体と前記取付部との間に設けられている。
【0027】
請求項18の発明は、請求項14又は請求項17において、 前記緩衝手段は、ゴム等の粘弾性体とバネ等の弾性体の少なくとも一つ以上の組み合わせである。
【0028】
請求項19の発明は、請求項14乃至請求項17のいずれかにおいて、前記長尺体は、該長尺体内に気体を圧入し、隙間から外部に気体を吹き出すパージ手段に接続されている。
【0029】
請求項20の発明は、落下物の個々の衝撃による衝撃が直接伝達されることで前記落下物の1個1個に対応して検出される加速度変化を検出する加速度検出手段と、前記加速度検出手段から得た加速度値を用いて装入原料の銘柄や粒度を判定する演算部を備えてなる落下物測定装置である。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。図1は、高炉の炉頂要部の内部を示す縦断面図である。
【0031】
コークス及び鉄鉱石の原料は、それぞれバケット等のよって秤量されつつ高炉の炉頂に搬送されて装入されるが、高炉内が高圧化されているため、前記装入には均圧室を形成した装入装置が利用される。図1は炉頂部に固設される均圧室ベル方式の装入装置1を示している。
【0032】
この装入装置1は、炉頂部の中央に配設された釣鐘形閉塞部材(下ベル)2と及び略円筒状の下ベルホッパー3と、炉頂部の炉周方向に複数個設けたムーバブルアーマー4と、ムーバブルアーマー4の下側の炉壁5に斜め下向きに固設された中空部材6と、中空部材6を通ってムーバブルアーマー4の傾動軌跡の下側に位置する長尺体の落下物測定装置7とからなっている。
【0033】
ムーバブルアーマー4は駆動装置10により図示の二点鎖線の所定位置まで傾動可能になっている。図示のように下ベル2から落下した原料はムーバブルアーマー4に衝突し反発されて、すでに装入され堆積している原料の上に落下する。このとき、ムーバブルアーマー4の傾動角度を変えると、原料がムーバブルアーマー4に衝突し反発する割合が変わるとともに原料の落下軌跡が代わり、堆積物分布状況も変わる。
【0034】
堆積別の分布状況を正確に制御するためには、ムーバブルアーマー4に衝突し反発して落下する原料の落下軌跡である落下状況を正確に把握する必要がある。そのために、高炉内に落下物測定装置7を挿入可能な構成の装入装置1になっている。
【0035】
落下物測定装置7は、長尺体11の炉外の端から抜き出されたケーブル12が接続され、演算部14を有する測定器15と、長尺体11の内部にパージ用の圧縮空気を送るためのパージ手段16とを備える構造である。
【0036】
中空部材6の炉外にはボールバルブを用いた開閉手段17が取り付けられている。長尺体11を抜いた状態で開閉手段17を閉じると、炉内外の連通が閉じられる。開閉手段17を開き、既知の長さの長尺体11を中空部材6に差し込むと、図示の如く高炉に堆積物に向かって下傾斜するように原料の落下軌跡内に突設されて測定状態になる。また、長尺体11と中空部材6との間はシール部18で密閉され、長尺体11と中空部材6の間にもパージ手段16が接続されている。
【0037】
図2は落下物測定装置7の要部を示す図である。同図(a)は縦断面図、同図(b)は先端の上面図である。この落下物測定装置7は、長尺体11と、加速度検出手段21と、緩衝手段22とを更に備える構成である。長尺体11は、その中空部分23と開口部24を有し、加速度検出手段21及び緩衝手段22が設置され、図外の中空部材6を通過して炉内に位置する第1長尺体11aと、図外の中空部材6に通され、炉外に位置して押し引き及び回転が可能な操作部を有し、パージ手段16や測定器15に接続可能な第2長尺体11bとからなる。
【0038】
加速度検出手段21は、開口部24内に位置する衝突部26と、中空部分23内に位置する取付部27と、取付部27に取り付けられたセンサー部28とからなる。緩衝手段22は、取付部27の衝突部26の側にあって、取付部27と中空部分23との間に設けられたゴム等の粘弾性体31と、取付部27の衝突部26の反対側にあって、取付部27と中空部分23との間に設けられたバネ等の弾性体32とからなる。
【0039】
第1長尺体11aは図示のように円形断面の中空筒体であり、その上面に所定間隔で小円形の開口部24が列設されている。そして、衝突部26は長尺体11の円形断面に沿うような表面形状を有し、開口部24との隙間が少なくなるような円筒状になっている。従って、加速度検出手段21は所定間隔Pで長尺体11の長手方向に多数設置可能となっている。開口部24は小円形に限らず、衝突面積を大きく出来る楕円形とすることもできる。
【0040】
第2長尺体11bも円形断面の中空筒体であり、穴付きの螺合部11cにより接続可能になっている。この第2長尺体11bの炉外の端には、操作棒11dがT字状に固設され、ケーブル抜き出し用のパイプ11eとパージ手段16に接続可能なバルブ手段付きのパイプ11fが設けられている。各加速度検出手段21のセンサー部28からのケーブルは螺合部11cの穴を通過し、パイプ11eで集約され測定器15に接続される。パージ手段16は炉内圧以上の圧を有する圧縮空気を送り込める圧縮空気源であり、第2長尺体11bの中空部分と螺合部11cの穴を経て第1長尺体11aの中空部分に圧縮空気が導入され、衝突部26と開口部24の間から吹き出す構成になっている。これにより、衝突部26と開口部24の間に原料の粉等が入り込んで、加速度検出手段21の検出精度が悪くなったり、故障しないようになっている。
【0041】
図3及び図4は、図2で模式的に図示された加速度検出手段21の具体的構造例である。図3は加速度検出手段21の縦断面図、図4は加速度検出手段21の横断面図である。
【0042】
加速度検出手段21は第1長尺体11aから径方向に抜き出せるように、第1長尺体11aの一部をなすスペーサ35が支持体36を介して第1長尺体11aの本体にネジ止めされている。支持体36は逆T字断面であり、第1長尺体11aの内面にネジ止めされている。スペーサ35はこの支持体36に外方から載せられネジ止めされている。このスペーサ35の中央に円形の開口部24が設けられ、取付部27がゴムプレートを使用する粘弾性体31を介してスペーサ35の底面に押し当て可能な構造になっている。
【0043】
取付部27は、センサー部28を固定した板部材37を側面にネジ止めできるブロック体であり、その内部にセンサー28が収納できる内部空間を有している。コイルスプリングを使用する弾性体32は、取付部27の穴27aを通過し、取付部27の当たり面27bと第1長尺体11aにネジ込まれるプラグネジ38との間に付勢力を付与するように設けられている。
【0044】
衝突部26はネジで取付部27に固定されている。衝突部26に当たる原料の衝撃は、取付部27を介してセンサー部28に直接伝達される。しかし、取付部27の衝撃は、弾性体32で吸収され、粘弾性体31で急速に減衰させられる。また、スペーサ35に当たる原料の衝撃は、弾性体32及び粘弾性体31で急速に減衰させられ、加速度検出手段21に伝達されにくくなっている。従って、各加速度検出手段21は、対応する衝突部26に当たる原料の衝突だけを分離して加速度として検出可能になっている。
【0045】
図5は他の加速度検出手段121の設置構造を示す縦断面図である。第1長尺体111aには長円形の開口部124が所定間隔で設けられている。この第1長尺体111aの内部空間123に位置する中空ゴム筒の粘弾性体131で挟持された加速度検出手段121が、その衝突部126を開口部124に位置させるように前記粘弾性体131を介して第1長尺体111a内に保持されている。第1長尺体111aの内部空間123に、中空ゴム筒の粘弾性体131を押し込み、次いで加速度検出手段121をその先端が前記粘弾性体131に嵌まるように押し込み、更に加速度検出手段121の後端が嵌まるように粘弾性体131を押し込むことを繰り返す。そして、加速度検出手段121を図示されないボルトでネジ止めする。このように第1長尺体111aの内部空間123の端から多数の加速度検出手段121を所定間隔で列設可能である。ただし、図3,4のように、上から加速度検出手段を嵌め込む方が工程的に楽である。
【0046】
なお、加速度検出手段121が、衝突部126と、衝突部126が固設される取付部127と、取付部127にプレートを介して固設されたセンサー部128とからなる点は図3と同様である。衝突部126に衝突する原料は、センサー部128に直接的に伝達されるが、第1長尺体111aの表面や他の加速度検出手段121の衝突部126に当たる原料の衝撃は、粘弾性体131により急速に減衰させられる。
【0047】
図2及び図5において、第1長尺体11a,111aの長手方向と直交する方向に感度を高めるために、センサー部28、128と衝突部26,126を直結させて、第1長尺体11a,111aとは切り離しており、長手方向の感度を鈍くするために粘弾性31と弾性体32の組や、粘弾性131を配設している。つぎに、このような加速度検出手段21,121に使用可能であって、長手方向と直交する方向の一方向のみに加速度を検出できるように製作されているセンサー部を図6乃至図9により説明する。
【0048】
図6は、圧電型加速度センサーのうちの圧縮型のセンサー部である。ベース41に立設された軸41aに中空円板状の圧電素子42と重り43とを差し込み、ナット44で抑え、ベース41をケース45で覆って構成したものである。軸41aの方向に感度が高い。
【0049】
図7は、圧電型加速度センサーのうちの剪断型のセンサー部である。ベース51に立設された軸51aの中程に中空円板状の圧電素子52を宙ぶらりん状態で取り付け、圧電素子52の外周に重り53を取り付け、ベース51をケース55で覆って構成したものである。軸51aの方向に感度が高い。
【0050】
上述したセンサ部のうち、特に車両の乗員保護装置に用いられるエアバッグを展開させるために用いられる加速度センサーが安価に大量生産されている。そのため、車両の衝突を検出するための加速度センサーを流用することが好ましい。ただし、このような圧電型加速度センサーに限らず、磁界の中を導体が動くと、その速さに比例した起電力が発生するので、この起電力を検出して加速度を求める動電型加速度センサーを用いることもできる。また、振り子(静電容量)の変化を電流で検出して加速度を求めるサーボ型加速度センサーや、ダイヤフラム(バネ)等のに抵抗線歪みゲージを取り付け、加えられた力と抵抗の変化から加速度を求める抵抗線歪みゲージ型加速度センサーや、シリコン単結晶のピエゾ抵抗効果を利用し、加えられた力と抵抗の変化から加速度を求める半導体歪みゲージ型加速度センサーを用いることもできる。
【0051】
さらに、図8や図9のような限定された周波数を検出する加速度センサーも使用可能である。図8は、センサー部に、圧電体61自身もしくは共振板62の如き付加質量の運動によって圧電体61に歪みを生じさせる衝突センサと呼ばれ加速度センサーを用いることができる。図6や図7の加速度センサーは広範囲の周波数まで検出できるのに対して、共振板の共振周波数の関係で検出できる周波数の範囲が限られており、オンオフ的な衝撃波の検出が可能である。また、図9のように、単に振動のみを検出するために二枚張り合わせた圧電素子64を支持体65を介して片持ち状にケース66に支持する振動センサーと呼ばれる加速度センサーを用いることができる。共振点出力のみを出力することができる加速度センサーである。
【0052】
つぎに、図2の個々の加速度検出手段21が検出する加速度から、長尺体11の長手方向に落下する原料の分布を検出するための演算部14の機能を図10及び図11により説明する。
【0053】
図10において、各加速度検出手段(以下加速度センサーという)からのデータを例えばサンプリング周期100μsで採取する(S1)。各加速度センサーの加速度信号にローパスフィルターで処理したのち(S2)、設定された所定のしきい値Sと比較する(S3)。しきい値Sを越える程度の加速度信号が前記サンプリング周期の間に何個発生するかカウントして積算し、例えばn個という数字を得る(S4)。1〜m個の各加速度センサーにいつて前記n値が幾らであるかにより頻度グラフを作成する(S5)。頻度グラフを曲線近似し、ピーク点Pが何処にあるかを演算して主流位置(=ピーク点Pの位置)を求め、また頻度グラフのピーク点Pからの広がりから原料の流れの幅wを演算する(S6)。これにより、長尺体のどの部分にどの程度の幅で原料が落下しているか、また主流位置が何処にあるかが演算できる。
【0054】
図11において、各加速度検出手段(加速度センサーともいう)からのデータを例えばサンプリング周期100μsで採取する(S11)。各加速度センサーの加速度信号にローパスフィルターで処理したのち(S12)、標準偏差(σ)を算出する。(S13)。1〜m個の各加速度センサーにいつて標準偏差値が幾らであるかにより頻度グラフを作成する(S14)。頻度グラフを曲線近似し、ピーク点Pが何処にあるかを演算して主流位置を求め、また頻度グラフのピーク点Pからの広がりから原料の流れの幅wを演算する(S15)。これにより、長尺体のどの部分にどの程度の幅で原料が落下しているか、また主流位置が何処にあるかが演算できる。
【0055】
なお、演算部における演算は、▲1▼各加速度検出手段からの信号にしきい値を設定し、しきい値を越える数を数えること、▲2▼各加速度検出手段からの信号に対して標準偏差を算出することに限らず、▲3▼各加速度検出手段からの信号に対してFFTを施すこと、▲4▼各加速度検出手段からの信号に移動平均を算出すること、▲5▼各加速度検出手段からの信号の相互相関を算出することのいずれかが使用可能である。また、上記▲1▼〜▲5▼の信号の複数アンド回路又はオア回路で処理することで長尺体のどの部分にどの程度の幅で原料が落下しているかを演算することも可能である。
【0056】
つぎに、上述した落下物測定装置7を使った高炉原料の落下状況把握方法を図1及び図2により説明する。図1において、中空部材6の開閉手段17を開き、長尺体11をシール部18を通過させながら炉内に押し込んでいく。そして、炉内の長尺体11の挿入位置が既知の状態になると、中空部材6に長尺体11を固定し、ケーブル12と測定器15とを接続し、中空部材6及び長尺体11の両方にパージ手段16を接続する。
【0057】
すると、下ベル2から落下する原料がムーバブルアーマー4に当たって向きを変えて落下する原料が長尺体11に当たる。この長尺体11には図2のように加速度検出手段21が所定間隔で多数列設されている。図2の衝突部26に原料が当たる度に衝撃が生じ、この衝撃は加速度変化として検出される。すると、長尺体11の長手方向の各々において、衝突する原料の数に対応する信号を引き出すことができる。この信号を図10や図11のように処理すると、長尺体のどの部分にどの程度の幅で原料が落下しているかが判る。
【0058】
図2のように、長尺体11の各加速度検出手段21は緩衝手段22を介して設置されているため、衝突部26以外の長尺体11の表面や他の衝突部26に当たる原料の衝撃は、緩衝手段22で急速に減衰され、個々の加速度検出手段21に当たる原料の数に対応した加速度変化の信号を取り出すことが容易になる。
【0059】
また、長尺体11の長手方向に直交する方向に感度の高い加速度検出手段21を用いることにより、落下する原料の信号を前記緩衝手段と相まって選択的に取り出すことが可能になる。
【0060】
また、衝突部26が長尺体11の開口部24から露出して設けられているため、衝突部26に直接当たる原料の衝撃を取付部27を介してそのままセンサー部28に伝達することが可能になる。また、衝突部26は開口部24に埋めるように設けられているため、衝突部26と開口部24との隙間しかなく、原料の粉が詰まる可能性が少なくなる。また、パージ手段16により、衝突部26と開口部24の隙間から炉内に圧縮空気が吹き出す構成であるため、原料の粉が吹き飛ばされ、詰まりによる衝突部26の衝撃検出の低下を防止することができる。
【0061】
また、図1のように長尺体11が炉内に下向きに斜めに挿入されているため、長尺体11に当たる原料は斜めに跳ね返り、長尺体11の上に止まることなく連続的に落下する。また図2のように長尺体11の断面が円形であるため、長尺体11に当たる原料が斜めに跳ね返り、連続的に落下する。そのため、落下する原料の一個一個に対応する加速度変化の信号が正確になる。
【0062】
次に、図2の加速度検出手段21(以下、加速度センサーという)が検出する加速度から、装入原料の銘柄や粒度を判定する機能を図12により説明する。
図12において、加速度センサーからのデータを例えばサンプリング周期100μs(マイクロ秒)で採取する(S16)。
加速度信号の最大値を読み取る(S17)。
事前に作成した検量線により、
【0063】
【数1】
【0064】
の値を求める(S18)。
高さhに既知の値を代入し、質量mを求める(S19)。
原料銘柄が判っていれば密度が既知のため粒径を求めることができる。逆に、原料粒度が判っていれば、原料銘柄を知ることができる(S20)。
【0065】
【実施例】
以下模擬実験による高炉原料の落下状況把握例を説明する。100mm間隔で8個の圧縮型の圧電型加速度センサーを並べた長尺体11を用いた。バケツに高炉原料であるペレット10ギログラムを入れ、先端の3個の加速度センサーに向かってペレットを落下させる実験を3回繰り返した。
【0066】
長尺体11に用紙を張りつけると、ペレットの酸化鉄の色が用紙に痕跡として残る。この状態を図13に示す。3回の実験ともに、先端のナンバー2の加速度センサーに向かって原料が落下していることが判る。
【0067】
前記3回の落下テストに対応する各加速度センサーの加速度信号の波形図が図14乃至図16である。図13に対応して、先端のナンバー2の加速度センサーの信号の波形の振動が密になっていることが判る。
【0068】
図17は、図14乃至図16の各々について、各加速度センサーの標準偏差を算出し、頻度グラフにしたものである。先端のナンバー2の加速度センサーに原料が落下し、その幅も図13の実測に対応している。
【0069】
図18は衝突部として円形タイプと楕円タイプの2種類について、模擬実験を繰り返し、実測と測定による落下主流ポイントのズレを確かめたものである。衝突部の形状の如何に係わらず、正確に落下主流ポイントが測定できることがよく判る。
【0070】
又、図1の如く落下物測定装置を操業中の高炉に適用することは、
i )長尺体11(第1長尺体11a,111a)を高温域(高温ガス雰囲気)の高炉内に曝すことになり、長尺体11内の加速度検出手段21,121(センサー部28,128)を熱劣化せしめ、更に高温域での使用状態が継続すると加速度検出手段21,121を熱破損させる恐れがある。
ii)又高炉内で落下する原料が、高炉内に突設された高温な長尺体11(第1長尺体11a,111a)に落下衝突すると、長尺体11自体を曲げてしまい、全く実用に耐えないものとなる恐れがある。
上記i )及びii)記載の事情等から、高炉に適用する落下物測定装置は、耐熱及び強度的に優れた構造とする必要があり、このような構造の一例として図19〜図21の如きものとすることが好ましい。
【0071】
図19において、高炉に好適な落下物測定装置207は、図1〜図9と同様な長尺体11(加速度検出手段21、緩衝手段22を含む)と、長尺体11を収納支持する補強長尺体211とで二重筒構造体215となしている。この補強長尺体211は開閉手段17を開き中空部材6内に差し込まれることで、高炉の堆積物に向かって下傾斜されて常設されている。又は補強長尺体211を中空部材6内から引き抜いた状態で開閉手段17を閉じると、高炉内外との連通が閉じられる。この様に高炉に常設された補強長尺体211内に長尺体11を収納支持して二重筒構造体215となし、該二重筒構造体215を中空部材6内に差し込むことで、下傾斜させて原料の落下軌跡内に突設し、高炉内で落下する原料の落下状況を図10及び図11と同様な手順にて検出・把握する。尚、図19において図1と同一符号は同一部材を示す。
【0072】
次に、二重筒構造体215の具体構成を、図20及び図21にて説明する。
二重筒構造体215の補強長尺体211は、長尺体11外径より大径な円筒体であり、該円筒体の上面に開口する長尺穴212が形成されている。この長尺穴212は、長尺体11外径より大きな幅を持って補強長尺体211の長手方向に貫通している。又は補強長尺体211の内周下側には、長尺穴212に向かって突出する多数の支持脚213が点付け溶接等によって固着されている。更に補強長尺体211には、長手方向に開口を有する様に長尺穴212を閉鎖する2枚の補強板214が設けられ、これら各補強板214は補強長尺体211の上面に溶接等によって一体的に固着されている。これで、補強長尺体211は円筒体と各補強板214とで曲げ強度が向上するドーム型筒状体に構成される。
そして、長尺体11は各加速度検出手段21の衝突部26を上側に向けた状態で補強長尺体211内に収納されて各支持脚213で支持される。これら各支持脚213によって、長尺体11の各衝突部26側が各補強板214間の開口から補強長尺体211外部に突出させられる。この状態で、長尺体11外周と補強板214とを点付け溶接等によって部分的に固着する。
【0073】
又長尺体11の各センサー部28のケーブルは、第2長尺体11bに開口して補強長尺体211内を貫通するパイプ211eで集約され測定器14に接続される。更に第2長尺体11b内は補強長尺体211内を貫通するバルブ手段付きパイプ211fにてパージ手段16に接続されている〔図21参照〕。
【0074】
上述した二重筒構造体215は、長尺体11を補強長尺体211の軸心aから上側に偏心させて外周支持しているので、該長尺体11の曲げ強度を補強でき、又長尺体11外周と補強長尺体211内周との間に断熱用空間Sを形成できる。そして、二重筒構造体211は図19に示す如く長尺体11の各衝突部26をムーバブルアーマー4に対峙させる状態で、原料の落下軌跡内に突設される。
【0075】
高炉に好適な落下物測定装置207は、二重筒構造体215を採用しているので、長尺体11の曲げ強度を補強長尺体211にて補強できる。又断熱用空間Sによって高炉内の高温ガスに対する空気断熱の効果を発揮できる。
したがって、この落下物測定装置207を高炉に適用しても、落下衝突する原料により長尺体11が曲がることがなく、空気断熱によって各センサー部28の温度上昇を低減して熱劣化(熱破損)をなくせることから、実用に耐えるものとなる。尚パージ手段16により長尺体11(第1長尺体11a)に導入される圧縮空気によっても各センサー部28に対する冷却効果が発揮されると共に、各補強板14にて落下する原料が補強長尺体211内に堆積することを防止できる。又 補強長尺体211として、大径肉厚の円筒体を用いることで、長尺体11に対する強度を飛躍的に向上できる。尚、補強長尺体211内にパージ手段16にて圧縮空気を導入して、長尺体11全体を冷却することで、各センサー部28の熱劣化を低減させても良く、又各センサー部28のケーブルを断熱空間S内に通過させることでケーブル配線を容易となしても良い。
【0076】
又、二重筒構造体215としては、図22の如く長尺体211の各衝突部26を外部に突出させることなく補強長尺体211内に収納支持するものであっても良い。この時には、長尺体11の各開口部24を補強長尺体211の上面に開口し、各衝突部26を補強長尺体211表面に露出させて原料が直接当たる様な構成とする。又長尺体11は補強長尺体211の各支持脚213等に点付け溶接等で固着する。
【0077】
更に、上述の落下物測定装置7、207では、長尺体11の長手方向に所定間隔Pで各衝突部26,126(加速度検出手段21,121)を一列だけ設置するものであるが、この様な構成であると各間隔Pの間で落下物(原料)を検出できない不感帯が発生することになる。この不感帯の存在は、落下物の落下状況を精度良く把握することができない恐れがある。
したがって、落下状況の精度を必要とする時には、図23の如く加速度検出手段21,121(衝突部26,126)を長尺体11の長手方向に複数列(図23では2列)設置する。そして、隣り合う各列の衝突部26,126同士が並ばない様に千鳥状に配置する。これで、長尺体11の長手方向に連続して衝突部26,126を設置することで、長手方向の不感帯の存在をなくして、落下物の落下状況を精度良く検出・把握できる。
【0078】
尚、上述の実施の形態の説明では、機器として高炉を用い粒粉体が高炉原料の場合を説明したが、粒粉体を所定分布で落下させる必要のある機器例えばコンベア等にも本発明を適用できる。更に、高炉としてベル型の装入装置を説明したが、旋回シュートにより炉内半径方向に原料を装入するタイプの高炉にも本発明が適用できる。また、長尺体の断面は円形に限らず、矩形断面の長尺体を用いることも可能である。そして、高炉に適用される落下物測定装置の二重管構造においても、長尺体や補強長尺体の断面は円形に限らず、矩形断面のものを用いることも可能である。その他、本発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。
【0079】
図24は前記落下テスト時に質量mの異なる数種類の試料を所定高さhから落下した時に生じる加速度と、
【0080】
【数2】
【0081】
との関係をグラブに示したものである。
加速度と、
【0082】
【数3】
【0083】
は直線関係である。加速度値が判れば、高さhが既知の時、質量mを知ることができる。すなわち、原料銘柄が判っていれば、密度が既知のため粒径を求めることができる。逆に、原料粒度が判っていれば原料銘柄を知ることができる。
【0084】
【発明の効果】
請求項1の発明によると、加速度検出手段が落下して衝突する粒粉体の一つ一つに対応した信号を出力するため、加速度検出手段の加速度信号を基にして、粒粉体の落下位置と分布を正確に測定することができる。
【0085】
請求項2の発明によると、加速度検出手段が緩衝手段を介して長尺体に設置されているため、個々の加速度検出手段に衝突する粒粉体の加速度変化を、他の加速度検出手段などに当たる原料の影響から切り離して測定できる。
【0086】
請求項3の発明によると、原料が直接当たる衝突部を有するため、感度が良くなる。
【0087】
請求項4の発明によると、衝突部が長尺体の表面の開口部に埋められているため、埃などが詰まるスペースを少なくできる。
【0088】
請求項5の発明によると、衝突部に当たる原料が衝突部に止まる率が少なくなり、落下する原料の一つ一つに対応する信号が正確になる。
【0089】
請求項6の発明によると、 特に高炉の場合、粒粉体状の高炉原料を所定パターンで装入する必要があるため、本件発明が有効である。
【0090】
請求項7の装置発明によると、緩衝手段で他の加速度検出手段から隔離された加速度検出手段に当たる落下物の一つ一つに対応した信号を正確に検出でき、加速度検出手段の加速度信号を基にして落下物の落下位置と分布を正確に測定できる。
【0091】
請求項8の発明によると、加速度検出手段が衝突部と取付部とセンサー部とからなり、センサー部の形状の如何に係わらずコンパクトに形成することができる。
【0092】
請求項9の発明によると、筒状長尺体の表面の開口部に衝突部が位置し、全体が筒状になるため、挿入しやすい形状であるとともに落下物の塵が溜まりにくい構造にできる。また、緩衝手段が取付け易い構造である。
【0093】
請求項10の発明によると、緩衝手段を簡単に構成できる。
【0094】
請求項11の発明によると、筒状長尺体の開口部と衝突部の隙間から落下物の塵が侵入するのを防止できる。
【0095】
請求項12の発明によると、加速度検出手段が落下して衝突する粒粉体の一つ一つに対応した信号を出力し、各加速度検出手段の加速度信号を基にして演算部が処理するため、粒粉体の落下位置、分布、主流位置と幅を正確に測定することができる。
【0096】
請求項13の発明によると、各加速度検出手段にノイズがあっても、それを除去して粒粉体の落下の分布、主流位置、幅を正確に測定することができる。
【0097】
請求項14の高炉用装置発明のよると、、緩衝手段で他の加速度検出手段から隔離された加速度検出手段に当たる落下物の一つ一つに対応した信号を正確に検出でき、加速度検出手段の加速度信号を基にして落下物の落下位置と分布を正確に測定できる。
特に、長尺体を補強長尺体で補強する二重筒構造体となし、長尺体と補強長尺体との間に断熱用空間を形成させめたので、高炉内で落下する原料が長尺体に落下衝突しても、該長尺体を曲げることなく、又断熱用空間にて高炉内の高温ガスの影響を遮断して加速度検出手段の温度上昇を低減でき、高炉に適した実用的なものとなる。
【0098】
請求項15の発明によると、簡単な二重筒構造にて長尺体の曲げ強度を補強でき、又断熱空間を形成することができる。
【0099】
請求項16の発明によると、加速度検出手段が衝突部と取付部とセンサー部とからなり、センサー部の形状の如何に係わらずコンパクトに長尺体内に設置することができる。
【0100】
請求項17の発明によると、緩衝部材を容易に取り付けられる。
【0101】
請求項18の発明によると、緩衝手段を簡単に構成できる。
【0102】
請求項19の発明によると、原料が長尺体内に侵入するのを防止できる。又長尺体内にパージされる気体が加速度検出手段を冷却する機能を果たす。
【0103】
請求項20の発明によると、加速度検出手段の加速度信号をもとにして演算部が処理するため、落下原料の銘柄もしくは粒度を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】高炉の炉頂要部の内部を示す縦断面図である。
【図2】落下物測定装置の要部を示す断面図である。
【図3】加速度検出手段の縦断面図である。
【図4】加速度検出手段の横断面図である。
【図5】他の加速度検出手段の設置構造を示す縦断面図である。
【図6】使用可能なセンサー部の構造を示す模式図である。
【図7】使用可能なセンサー部の構造を示す模式図である。
【図8】使用可能なセンサー部の構造を示す模式図である。
【図9】使用可能なセンサー部の構造を示す模式図である。
【図10】演算部の機能を示すフロー図である。
【図11】演算部の機能を示すフロー図である。
【図12】演算部の機能を示すフロー図である。
【図13】長尺体11にペレットが当たった痕跡を示す図である。
【図14】各加速度センサーの加速度信号の波形図である。
【図15】各加速度センサーの加速度信号の波形図である。
【図16】各加速度センサーの加速度信号の波形図である。
【図17】各加速度センサーの標準偏差を基にする頻度グラフ図である。
【図18】加速度センサーと実測による落下主流ポイント検出の比較図である。
【図19】高炉の炉頂要部の内部と、落下物測定装置の変形例を示す縦断面図である。
【図20】図19の落下物測定装置を示す斜視図である。
【図21】図19の落下物測定装置の要部を示す断面図である。
【図22】図19の落下測定装置の変形例を示す縦断面図である。
【図23】図1及び図19の落下物測定装置の他の変形例を示す平面図である。
【図24】質量mの異なる数種類の試料を所定高さから落下した時に生じる加速度と質量m、高さh等との関係を示す図である。
【符号の説明】
5 高炉の炉壁
6 中空部材(挿入のための部材)
7 落下物測定装置
11 長尺体
14 演算部
15 測定器
16 パージ手段
21 加速度検出手段
22 緩衝手段
23 中空部分
24 開口部
26 衝突部
27 取付部
28 センサー部
31 粘弾性体
32 弾性体
121 加速度検出手段
126 衝突部
128 センサー部
207 落下物測定装置
211 補強長尺体
213 支持脚[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of detecting a falling position of granular powder loaded into an apparatus to grasp a falling state of the granular powder, and a falling object measuring device for measuring a falling object of a granular material. More particularly, the present invention relates to a method for grasping a falling state of a granular powder and a falling object measuring apparatus suitable for a case where a granular powder is a raw material for a blast furnace using a blast furnace as an apparatus.
[0002]
[Prior art]
Generally, by measuring the falling position of the raw material charged into the blast furnace from the furnace top charging device of the blast furnace, the distribution of the raw material in the blast furnace is grasped to stabilize the operation. Therefore, by inserting a long cylindrical body into the blast furnace and measuring the situation where the raw material falling in the blast furnace hits the long body by some means, the falling position of the raw material charged into the blast furnace is detected. The way has been done.
[0003]
In Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-72953, a probe is used in which a concave portion is provided in an upper portion of a predetermined region in the longitudinal direction, and a soft solid material is embedded in the concave portion, and the probe is inserted into a furnace and exposed to a falling raw material. A method has been proposed in which an impact at the time of falling causes an indentation on the soft solid material, and the indentation of the raw material at a specific portion in the furnace is grasped from the indentation. Although this method can directly measure the amount of a falling object, it is not suitable for automatic measurement such as aging or continuous measurement.
[0004]
Therefore, in Japanese Patent Publication No. 60-40484, Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 21549/1987, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-136419, a probe in which a large number of pressure-sensitive measuring members are arranged in an upward direction is directed toward the inside of the furnace. A method of measuring the falling state of the raw material by exposing the falling raw material to the probe, passing it through the probe, and continuously detecting the load change at each specific site by each pressure-sensitive measuring member. Proposed. As the pressure-sensitive measuring member, a load cell, a strain gauge, or the like having a built-in piezoelectric element is used.
[0005]
In Japanese Patent Publication No. 61-177304, a probe in which gas ejection nozzles are arranged at equal intervals is inserted into the material dropping section toward the core, and the extent to which the gas ejection when the falling object passes is suppressed. There has been proposed a method of measuring the falling position of a falling object by continuously measuring the pressure change of each nozzle. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-207804, sensors for detecting a pseudo AE generated when a raw material collides with a bar disposed in a furnace are provided at both ends of the bar outside the furnace, and pseudo AEs to the opposing sensors are provided. A method has been proposed in which a raw material drop position is detected from the difference in the arrival time of the raw material and the spread of the raw material fall is detected from the difference between the arrival time of the low level and the arrival time of the high level among the detection signals of at least one sensor.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The method using the gas pressure fluctuation disclosed in Japanese Patent Publication No. 61-177304 and the method using the pseudo AE disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-207804 are susceptible to disturbances and have a problem that the measurement accuracy is poor.
[0007]
In the method using a pressure-sensitive measuring member as disclosed in Japanese Patent Publication No. 60-40484, sensors for measuring pressure or weight are used as the pressure-sensitive measuring member, and the weight change of the raw material placed on the receiving plate of each sensor. Will be measured. However, the raw material is a granular material, and it is necessary to cause a phenomenon in which the raw material is piled up in the longitudinal direction of the probe at the falling position, so that the probe is arranged horizontally and the surface area of the receiving plate is increased. There is a problem that it is difficult to accurately measure the amount of the falling raw material.
[0008]
The present invention has been made to solve such a problem, and it is possible to accurately measure the amount of a falling object and reduce the influence of a disturbance, and a method of grasping a falling state of a granular powder, and measuring a falling object. It is an object of the present invention to provide an apparatus and a falling object measuring device for a blast furnace.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Defeating the conventional wisdom that a physical quantity must correspond to the weight or volume of a falling object in order to grasp the falling situation of a falling object, an experiment was conducted to be able to grasp the falling situation by the change in acceleration due to individual collision of the falling object. And completed the present invention.
[0010]
That is, the method invention according to
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, a large number of acceleration detecting means are arranged at predetermined intervals in a longitudinal direction of the long body, and the acceleration detecting means is installed on the long body via a buffer means, and A distribution of an amount of fall of the granular powder in a longitudinal direction of the long body is detected by detecting a change in acceleration caused by the powder colliding with each of the acceleration detecting means and comparing the acceleration changes of the plurality of acceleration detecting means. Figure out.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the acceleration detecting means has a collision portion that is exposed to the surface of the elongated body and directly hits the granular powder.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the collision portion is provided so as to be buried in an opening in a surface of the elongated body.
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the elongated body is obliquely inserted into the furnace.
[0015]
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the equipment is a blast furnace, and the granular powder is a raw material for a blast furnace.
[0016]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an elongated body, and a plurality of elongated bodies are provided at predetermined intervals in a longitudinal direction of the elongated body. , Drop Vulgar Individual By collision Detected in the direction perpendicular to the longitudinal direction by transmitting the impact directly A fallen object measuring device comprising: an acceleration detection unit that detects a change in acceleration; and a buffer unit between the acceleration detection unit and the elongated body.
[0017]
In the invention according to
[0018]
In a ninth aspect of the present invention, in the ninth aspect, the long body is a cylinder having a hollow portion, the collision portion is located at an opening provided on a surface, and the mounting portion is located at the hollow portion. The buffering means is provided between the mounting portion and the elongated body.
[0019]
In a tenth aspect based on the ninth aspect, the buffer means is a combination of at least one of a viscoelastic body such as rubber and an elastic body such as a spring.
[0020]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the ninth aspect, there is provided a purge unit for injecting a gas into the hollow portion of the long body and blowing out the gas from a gap to the outside.
[0021]
According to a twelfth aspect of the present invention, a plurality of elongated bodies are provided at predetermined intervals in a longitudinal direction of the elongated bodies. , Drop Vulgar Individual By collision Detected in the direction perpendicular to the longitudinal direction by transmitting the impact directly A falling object comprising: acceleration detecting means for detecting a change in acceleration; and a calculating unit for receiving a signal from the plurality of acceleration detecting means and calculating a distribution, a mainstream position, and a width of a longitudinal drop of the elongated body. It is a measuring device.
[0022]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the twelfth aspect, the arithmetic unit sets a threshold value for a signal from each acceleration detecting means and counts a number exceeding the threshold value; Calculating the standard deviation for the signal from the means, (3) performing FFT on the signal from each acceleration detecting means, (4) calculating the moving average for the signal from each acceleration detecting means, (5) By calculating the cross-correlation of the signal from each acceleration detecting means.
[0023]
The blast furnace apparatus invention according to
[0024]
The invention according to
[0025]
According to a sixteenth aspect of the present invention, in accordance with the fourteenth or fifteenth aspect, the acceleration detecting means is provided on the collision portion exposed to the surface of the elongated body and directly hitting the raw material, and the collision portion in the elongated body. It comprises a fixed mounting portion and a sensor portion which is attached to the mounting portion in the elongated body and detects acceleration.
[0026]
According to a seventeenth aspect, in the sixteenth aspect, the buffering means is provided between the elongated body and the mounting portion.
[0027]
According to an eighteenth aspect, in the fourteenth or seventeenth aspect, the buffer means is a combination of at least one of a viscoelastic body such as rubber and an elastic body such as a spring.
[0028]
According to a nineteenth aspect of the present invention, in any one of the fourteenth to seventeenth aspects, the elongated body is connected to a purge unit that presses a gas into the elongated body and blows the gas to the outside through a gap.
[0029]
The invention according to claim 20 is characterized in that Individual By impact The impact is directly transmitted and detected corresponding to each of the falling objects. The falling object measuring device includes an acceleration detecting means for detecting a change in acceleration, and an arithmetic unit for determining the brand and particle size of the charged material using the acceleration value obtained from the acceleration detecting means.
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the inside of the main part of the furnace top of the blast furnace.
[0031]
The raw materials of coke and iron ore are each weighed by a bucket or the like and conveyed to the furnace top of the blast furnace and charged therein, but since the inside of the blast furnace is at a high pressure, an equalizing chamber is formed in the charging. A charged charging device is used. FIG. 1 shows a
[0032]
This
[0033]
The
[0034]
In order to accurately control the distribution status of each accumulation, it is necessary to accurately grasp the falling trajectory, which is the trajectory of the raw material that collides with the
[0035]
The falling
[0036]
Opening / closing means 17 using a ball valve is mounted outside the furnace of the
[0037]
FIG. 2 is a diagram showing a main part of the falling
[0038]
The
[0039]
The first
[0040]
The second
[0041]
3 and 4 show specific examples of the structure of the acceleration detecting means 21 schematically shown in FIG. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the
[0042]
The
[0043]
The mounting
[0044]
The
[0045]
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing the installation structure of another
[0046]
3 in that the acceleration detecting means 121 includes a
[0047]
2 and 5, in order to increase the sensitivity in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the first
[0048]
FIG. 6 shows a compression-type sensor unit of the piezoelectric acceleration sensor. A hollow disk-shaped
[0049]
FIG. 7 shows a shearing type sensor section of the piezoelectric acceleration sensor. A hollow disk-shaped
[0050]
Among the above-described sensor units, an acceleration sensor used for deploying an airbag used particularly for a vehicle occupant protection device is mass-produced at low cost. Therefore, it is preferable to use an acceleration sensor for detecting a vehicle collision. However, not only such a piezoelectric acceleration sensor, but when a conductor moves in a magnetic field, an electromotive force proportional to the speed is generated. Can also be used. Also, a servo-type acceleration sensor that detects acceleration by detecting changes in the pendulum (capacitance) with current, and a resistance wire strain gauge attached to a diaphragm (spring), etc., are used to measure acceleration from changes in applied force and resistance. It is also possible to use a resistance strain gauge type acceleration sensor to be obtained or a semiconductor strain gauge type acceleration sensor which obtains acceleration from a change in applied force and resistance using the piezoresistance effect of silicon single crystal.
[0051]
Further, an acceleration sensor for detecting a limited frequency as shown in FIGS. 8 and 9 can be used. In FIG. 8, an acceleration sensor called a collision sensor that causes a distortion in the
[0052]
Next, the function of the
[0053]
In FIG. 10, data from each acceleration detecting means (hereinafter referred to as an acceleration sensor) is sampled at a sampling period of 100 μs, for example (S1). After processing the acceleration signal of each acceleration sensor with a low-pass filter (S2), the acceleration signal is compared with a predetermined threshold value S (S3). The number of acceleration signals exceeding the threshold value S is generated and counted during the sampling period, and integrated to obtain a number, for example, n (S4). A frequency graph is created based on the value of the n value for each of the 1 to m acceleration sensors (S5). The frequency graph is approximated by a curve, and the position of the peak point P is calculated to determine the mainstream position (= the position of the peak point P). Further, the width w of the material flow is determined from the spread from the peak point P in the frequency graph. The calculation is performed (S6). With this, it is possible to calculate which part of the long body and how wide the raw material is falling, and where the mainstream position is.
[0054]
In FIG. 11, data from each acceleration detecting means (also referred to as an acceleration sensor) is collected, for example, at a sampling period of 100 μs (S11). After processing the acceleration signal of each acceleration sensor with a low-pass filter (S12), a standard deviation (σ) is calculated. (S13). A frequency graph is created based on when the standard deviation value is in each of the 1 to m acceleration sensors (S14). The frequency graph is approximated by a curve to calculate where the peak point P is located to obtain the mainstream position, and the width w of the material flow is calculated from the spread from the peak point P of the frequency graph (S15). With this, it is possible to calculate which part of the long body and how wide the raw material is falling, and where the mainstream position is.
[0055]
The calculation in the calculation unit includes: (1) setting a threshold value for the signal from each acceleration detection means and counting the number exceeding the threshold value; (2) standard deviation for the signal from each acceleration detection means. 33) Applying FFT to the signal from each acceleration detecting means, 44) Calculating the moving average of the signal from each acceleration detecting means, 55) Detecting each acceleration Either of calculating the cross-correlation of the signals from the means can be used. Further, by processing the signals of the above (1) to (5) in a plurality of AND circuits or OR circuits, it is also possible to calculate which part of the long body and how much the raw material falls. .
[0056]
Next, a method of grasping the falling state of the raw material of the blast furnace using the above-described falling
[0057]
Then, the raw material falling from the
[0058]
As shown in FIG. 2, since each acceleration detecting means 21 of the
[0059]
Further, by using the acceleration detecting means 21 having high sensitivity in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the
[0060]
Further, since the
[0061]
In addition, since the
[0062]
Next, the function of determining the brand and particle size of the charged material from the acceleration detected by the acceleration detecting means 21 (hereinafter referred to as an acceleration sensor) in FIG. 2 will be described with reference to FIG.
In FIG. 12, data from the acceleration sensor is collected, for example, at a sampling period of 100 μs (microsecond) (S16).
The maximum value of the acceleration signal is read (S17).
With the calibration curve created in advance,
[0063]
(Equation 1)
[0064]
Is obtained (S18).
A known value is substituted for the height h to determine the mass m (S19).
If the raw material brand is known, the particle diameter can be determined because the density is known. Conversely, if the raw material particle size is known, the raw material brand can be known (S20).
[0065]
【Example】
Hereinafter, an example of grasping the falling situation of the blast furnace raw material by a simulation experiment will be described. A
[0066]
When the paper is stuck on the
[0067]
FIGS. 14 to 16 are waveform diagrams of acceleration signals of the respective acceleration sensors corresponding to the three drop tests. It can be seen from FIG. 13 that the vibration of the signal waveform of the acceleration sensor of No. 2 at the tip is dense.
[0068]
FIG. 17 is a graph in which the standard deviation of each acceleration sensor is calculated for each of FIGS. The raw material falls on the
[0069]
FIG. 18 shows the results of repeating a simulation experiment for two types of collision portions, a circular type and an elliptical type, and confirming the deviation of the main point of fall by actual measurement and measurement. It can be clearly understood that the falling mainstream point can be accurately measured regardless of the shape of the collision portion.
[0070]
In addition, as shown in FIG. 1, application of the falling object measuring device to a blast furnace in operation is
i) The long body 11 (the first
ii) When the raw material falling in the blast furnace falls and collides with the high-temperature long body 11 (first
From the circumstances described in i) and ii) above, the falling object measuring device applied to the blast furnace needs to have a structure excellent in heat resistance and strength. As an example of such a structure, as shown in FIGS. It is preferable to use a kimono.
[0071]
In FIG. 19, a falling
[0072]
Next, a specific configuration of the double
The reinforcing
The
[0073]
The cables of the
[0074]
Since the above-described double
[0075]
Since the falling
Therefore, even when the falling
[0076]
Further, as the double
[0077]
Furthermore, in the above-mentioned fallen
Therefore, when accuracy of the drop situation is required, a plurality of rows (two rows in FIG. 23) of the
[0078]
In the above description of the embodiment, the case where the granular powder is a blast furnace raw material using a blast furnace as an apparatus has been described. However, the present invention is also applied to an apparatus such as a conveyor which needs to drop the granular powder in a predetermined distribution. Applicable. Further, the bell-type charging apparatus has been described as the blast furnace, but the present invention can be applied to a blast furnace of a type in which the raw material is charged in a radial direction in the furnace by a swirling chute. Further, the cross section of the long body is not limited to a circular shape, and a long body having a rectangular cross section can be used. Also, in the double-pipe structure of the falling object measuring device applied to the blast furnace, the cross section of the long body or the reinforcing long body is not limited to a circle, and a rectangular cross section can be used. In addition, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0079]
FIG. 24 is an acceleration generated when several types of samples having different masses m are dropped from a predetermined height h during the drop test,
[0080]
(Equation 2)
[0081]
Is shown to the grab.
Acceleration and
[0082]
(Equation 3)
[0083]
Is a linear relationship. If the acceleration value is known, the mass m can be known when the height h is known. That is, if the raw material brand is known, the particle diameter can be determined because the density is known. Conversely, if the raw material particle size is known, the raw material brand can be known.
[0084]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since the acceleration detecting means outputs a signal corresponding to each of the granular powders which fall and collide, the falling of the granular powder is performed based on the acceleration signal of the acceleration detecting means. Position and distribution can be measured accurately.
[0085]
According to the second aspect of the present invention, since the acceleration detecting means is provided on the elongated body via the buffer means, the acceleration change of the granular powder colliding with each acceleration detecting means is applied to another acceleration detecting means or the like. It can be measured separately from the influence of raw materials.
[0086]
According to the third aspect of the present invention, the sensitivity is improved because of the collision portion where the raw material directly hits.
[0087]
According to the fourth aspect of the present invention, since the collision portion is buried in the opening on the surface of the elongated body, the space in which dust or the like is clogged can be reduced.
[0088]
According to the fifth aspect of the invention, the rate at which the raw material hitting the collision portion stops at the collision portion is reduced, and the signal corresponding to each of the falling raw materials becomes accurate.
[0089]
According to the sixth aspect of the present invention, in particular, in the case of a blast furnace, the blast furnace raw material in the form of granular powder needs to be charged in a predetermined pattern, so that the present invention is effective.
[0090]
According to the seventh aspect of the present invention, a signal corresponding to each of the falling objects hitting the acceleration detecting means isolated from the other acceleration detecting means by the buffer means can be accurately detected, and the acceleration signal of the acceleration detecting means is detected based on the acceleration signal. The falling position and distribution of the falling object can be accurately measured.
[0091]
According to the invention of
[0092]
According to the ninth aspect of the present invention, since the collision portion is located at the opening on the surface of the cylindrical long body and the entire body is cylindrical, the shape can be easily inserted and the dust of the falling object is difficult to accumulate. . Further, the structure is such that the buffer means can be easily attached.
[0093]
According to the tenth aspect, the buffering means can be easily configured.
[0094]
According to the eleventh aspect of the present invention, it is possible to prevent dust from falling objects from entering the gap between the opening of the tubular elongated body and the collision portion.
[0095]
According to the twelfth aspect of the present invention, the acceleration detection means outputs a signal corresponding to each of the granular powders which fall and collide with each other, and the arithmetic unit processes based on the acceleration signal of each acceleration detection means. In addition, the falling position, distribution, mainstream position and width of the granular powder can be accurately measured.
[0096]
According to the thirteenth aspect of the present invention, even if there is noise in each acceleration detecting means, it is possible to remove the noise and accurately measure the distribution, mainstream position, and width of the fall of the granular powder.
[0097]
According to the apparatus for a blast furnace according to
In particular, the long body was reinforced with a reinforced long body without a double cylindrical structure, and a heat insulating space was formed between the long body and the reinforced long body. Even if the long body falls and collides, the long body is not bent and the effect of the high-temperature gas in the blast furnace can be cut off in the heat insulating space to reduce the temperature rise of the acceleration detecting means. It will be practical.
[0098]
According to the invention of
[0099]
According to the sixteenth aspect, the acceleration detecting means includes the collision portion, the mounting portion, and the sensor portion, and can be compactly installed in the elongated body regardless of the shape of the sensor portion.
[0100]
According to the seventeenth aspect, the buffer member can be easily attached.
[0101]
According to the eighteenth aspect of the present invention, the buffer means can be simply configured.
[0102]
According to the nineteenth aspect, it is possible to prevent the raw material from entering the elongated body. Further, the gas purged into the elongated body functions to cool the acceleration detecting means.
[0103]
According to the twentieth aspect of the present invention, since the processing section processes based on the acceleration signal of the acceleration detecting means, it is possible to measure the brand or particle size of the falling raw material.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a vertical sectional view showing the inside of a main part of a furnace top of a blast furnace.
FIG. 2 is a sectional view showing a main part of the falling object measuring device.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of an acceleration detecting means.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the acceleration detecting means.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing an installation structure of another acceleration detecting means.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a structure of a usable sensor unit.
FIG. 7 is a schematic view showing a structure of a usable sensor unit.
FIG. 8 is a schematic view showing a structure of a usable sensor unit.
FIG. 9 is a schematic diagram showing a structure of a usable sensor unit.
FIG. 10 is a flowchart showing functions of a calculation unit.
FIG. 11 is a flowchart showing functions of a calculation unit.
FIG. 12 is a flowchart showing functions of a calculation unit.
FIG. 13 is a view showing traces of pellets hitting the
FIG. 14 is a waveform diagram of an acceleration signal of each acceleration sensor.
FIG. 15 is a waveform diagram of an acceleration signal of each acceleration sensor.
FIG. 16 is a waveform diagram of an acceleration signal of each acceleration sensor.
FIG. 17 is a frequency graph based on the standard deviation of each acceleration sensor.
FIG. 18 is a comparison diagram of an acceleration sensor and detection of a falling mainstream point by actual measurement.
FIG. 19 is a longitudinal sectional view showing the inside of a main part of a furnace top of a blast furnace and a modified example of the falling object measuring device.
FIG. 20 is a perspective view showing the falling object measuring device of FIG. 19;
21 is a cross-sectional view showing a main part of the falling object measuring device of FIG.
FIG. 22 is a longitudinal sectional view showing a modification of the drop measuring device of FIG.
FIG. 23 is a plan view showing another modified example of the falling object measuring device of FIGS. 1 and 19.
FIG. 24 is a diagram showing a relationship between acceleration generated when several types of samples having different masses m fall from a predetermined height, and mass m, height h, and the like.
[Explanation of symbols]
5 Blast furnace wall
6. Hollow member (member for insertion)
7 Falling object measuring device
11 Long body
14 Arithmetic unit
15 Measuring instrument
16 Purging means
21 acceleration detection means
22 Buffer means
23 hollow part
24 opening
26 Collision part
27 Mounting part
28 Sensor section
31 Viscoelastic body
32 elastic body
121 acceleration detection means
126 collision part
128 sensor unit
207 Falling object measuring device
211 Reinforced long body
213 Support leg
Claims (20)
前記原料の落下軌跡内に突設される長尺体と、
前記長尺体の長手方向に所定間隔で多数設置され、前記原料の衝突による加速度変化を検出する加速度検出手段と、
前記加速度検出手段と前記長尺体との間に設置される緩衝手段と、
前記加速度検出手段を前記原料が衝突するよう前記落下軌跡内に露出させた状態で、前記長尺体の外周を支持して二重構造体となし、前記長尺体の外周との間に断熱用空間を形成せしめる補強長尺体と、を備えてなる高炉用落下物測定装置。A falling object measuring device for a blast furnace for grasping a falling state of a raw material falling in the blast furnace,
A long body projecting in the fall trajectory of the raw material,
Acceleration detecting means that is installed at a predetermined interval in the longitudinal direction of the elongated body and detects an acceleration change due to the collision of the raw material,
Buffer means installed between the acceleration detection means and the elongated body,
With the acceleration detecting means exposed in the falling trajectory so that the raw material collides, the outer periphery of the elongated body is supported to form a double structure, and heat insulation is provided between the outer periphery of the elongated body. A fallen object measuring device for a blast furnace, comprising: a reinforcing elongated body for forming a space for use.
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