回轉(zhuǎn)窯物料運(yùn)動(dòng)特征信息及其測(cè)量.pdf

1、回轉(zhuǎn)窯是一種大型的熱工設(shè)備，具有煅燒質(zhì)量好、產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，在化工、冶金、礦業(yè)等工業(yè)部門發(fā)揮著重要的作用。但是，回轉(zhuǎn)窯也屬于我國(guó)重大能耗設(shè)備。特別是在中小型企業(yè)，回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)過程自動(dòng)化水平低下，長(zhǎng)期工作在高能耗狀態(tài)，加劇了我國(guó)能源緊張的狀態(tài)。
　　 國(guó)內(nèi)一些大型企業(yè)在回轉(zhuǎn)窯的自動(dòng)控制方面也做過一些有意義的實(shí)踐，主要是通過檢測(cè)窯內(nèi)溫度、壓力、料漿流量等熱工信號(hào)，在此基礎(chǔ)上，采用智能控制方法將燒成帶溫度控制在允許的范圍之內(nèi)。但是，由

2、于檢測(cè)手段的限制，這些控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)往往沒有考慮窯內(nèi)物料運(yùn)動(dòng)狀況這一重要信息。事實(shí)上，物料的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)窯內(nèi)的能量傳遞過程起著決定作用。
　　 工業(yè)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的物料(例如氧化鋁回轉(zhuǎn)窯、石灰煅燒回轉(zhuǎn)窯)主要處于“滑落”(Slumping)運(yùn)動(dòng)模式，而休止角是描述其運(yùn)動(dòng)特征的重要信息。本文用回轉(zhuǎn)體模擬回轉(zhuǎn)窯的橫截面，采用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)跟蹤物料表面的滑落過程，離線測(cè)量了物料休止角隨時(shí)間的變化關(guān)系，得出了休止角的變化范圍；在此基礎(chǔ)上，

3、分析了“滑落時(shí)間”(avalanche time)這一影響窯內(nèi)傳熱過程重要參數(shù)與物料填充度之間的關(guān)系；根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)現(xiàn)有的Slumping理論模型進(jìn)行了比較和數(shù)據(jù)驗(yàn)證，結(jié)果表明，Mellmann提出的模型具有較高的準(zhǔn)確度。
　　 目前，工業(yè)回轉(zhuǎn)窯物料休止角的計(jì)算機(jī)在線檢測(cè)尚未見研究報(bào)導(dǎo)。針對(duì)回轉(zhuǎn)窯物料圖像區(qū)域復(fù)雜、噪聲大的特點(diǎn)，本文提出了一種基于圖像處理技術(shù)的物料休止角測(cè)量方法。通過對(duì)窯內(nèi)原始圖像進(jìn)行采集、模糊C均值聚類分割、

4、邊緣提取、最小二乘直線擬合等一系列處理，測(cè)量出休止角的大小。為驗(yàn)證該方法的可行性，對(duì)某氧化鋁回轉(zhuǎn)窯圖像序列進(jìn)行Matlab計(jì)算機(jī)仿真，測(cè)量出了休止角隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)曲線，該曲線的周期特性正確地反映了物料在窯內(nèi)的運(yùn)動(dòng)狀況。
　　 本文的研究?jī)?nèi)容屬于顆粒工程與控制工程的交叉領(lǐng)域，所形成的理論和方法是對(duì)顆粒動(dòng)力學(xué)的豐富；同時(shí)也為回轉(zhuǎn)窯工況的判斷提供了一種新的定量過程信息(休止角)和可行的基于圖像處理技術(shù)的檢測(cè)方法，對(duì)于完善現(xiàn)有的回轉(zhuǎn)窯