回轉窯物料運動特征信息及其測量.pdf

1、回轉窯是一種大型的熱工設備，具有煅燒質量好、產(chǎn)品質量高等優(yōu)點，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，回轉窯也屬于我國重大能耗設備。特別是在中小型企業(yè)，回轉窯生產(chǎn)過程自動化水平低下，長期工作在高能耗狀態(tài)，加劇了我國能源緊張的狀態(tài)。
　　 國內一些大型企業(yè)在回轉窯的自動控制方面也做過一些有意義的實踐，主要是通過檢測窯內溫度、壓力、料漿流量等熱工信號，在此基礎上，采用智能控制方法將燒成帶溫度控制在允許的范圍之內。但是，由

2、于檢測手段的限制，這些控制系統(tǒng)在設計時往往沒有考慮窯內物料運動狀況這一重要信息。事實上，物料的運動狀態(tài)對窯內的能量傳遞過程起著決定作用。
　　 工業(yè)回轉窯內的物料(例如氧化鋁回轉窯、石灰煅燒回轉窯)主要處于“滑落”(Slumping)運動模式，而休止角是描述其運動特征的重要信息。本文用回轉體模擬回轉窯的橫截面，采用計算機圖像處理技術跟蹤物料表面的滑落過程，離線測量了物料休止角隨時間的變化關系，得出了休止角的變化范圍；在此基礎上，

3、分析了“滑落時間”(avalanche time)這一影響窯內傳熱過程重要參數(shù)與物料填充度之間的關系；根據(jù)實驗結果，對現(xiàn)有的Slumping理論模型進行了比較和數(shù)據(jù)驗證，結果表明，Mellmann提出的模型具有較高的準確度。
　　 目前，工業(yè)回轉窯物料休止角的計算機在線檢測尚未見研究報導。針對回轉窯物料圖像區(qū)域復雜、噪聲大的特點，本文提出了一種基于圖像處理技術的物料休止角測量方法。通過對窯內原始圖像進行采集、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，測量出休止角的大小。為驗證該方法的可行性，對某氧化鋁回轉窯圖像序列進行Matlab計算機仿真，測量出了休止角隨時間變化的動態(tài)曲線，該曲線的周期特性正確地反映了物料在窯內的運動狀況。
　　 本文的研究內容屬于顆粒工程與控制工程的交叉領域，所形成的理論和方法是對顆粒動力學的豐富；同時也為回轉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的檢測方法，對于完善現(xiàn)有的回轉窯