[发明专利]一种用于工频熔炼炉除尘风机节能的控制方法及其控制系统

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种用于工频熔炼炉除尘风机节能的控制方法及其控制系统。

背景技术

铜作为国民经济、国防军工发展的基础材料和重要战略物资，降低其冶炼过程中的能耗对于提高我国能源利用效率具有重大的战略意义。废杂铜作为不直接依赖新铜矿开发的原材料，其冶炼再生的工频熔炼技术近年来得到了极大的推广，精确控制废杂铜在工频熔炼过程中的能耗将会极大地提高铜资源的循环利用率和资源利用率，符合国家提高能源利用效率的发展规划。

废杂铜成分复杂，通过工频熔炼炉的高温熔炼，熔点低于铜的杂质会随着熔炼产生的高温剧烈燃烧，产生烟气颗粒从熔炼炉顶部的引风通道排出。比如废杂铜中夹杂的油污、锌、包裹铜线的绝缘橡胶或塑料等物质在熔炼炉内的高温中剧烈燃烧，产生浓烈的烟雾；熔点高于铜的杂质会在熔融的铜液里形成固态的浮渣，通过捞渣从铜液中分离，从而实现废杂铜提纯和再生利用。

目前在国内废杂铜的冶炼企业中，对于工频熔炼炉内烟雾的测量主要依靠操作工人的现场目测，不同的工人在经验不同、主观感知不同以及疲劳状况不同的条件下，同样的烟雾情况也有可能给出不同的描述，所以无法客观地量化炉内的烟雾浓度，更无法根据不同的烟雾情况自动地调整除尘风机的转速。

废杂铜在工频熔炼炉的熔炼属于间歇过程，每一炉的熔炼都需要多次加料、搅拌和捞渣等工序。熔炼炉的顶部是烟雾的引风通道，通过除尘风机形成的负压迅速排走炉内的烟雾，防止烟雾扩散。

虽然目前不少冶炼企业都为工频熔炼炉的除尘风机配备了变频调速器，期望工人使用变频调速器来调节除尘风机的速度，降低能耗。但是由于缺乏有效的检测工频熔炼炉烟雾浓度的仪表，对于除尘风机的变频调速还停留在依据工人对炉内烟雾的目测进行手动调速的阶段。由于工人忙于上料、搅拌、捞渣，无法及时而且准确的调整除尘风机的速度，同时因为调速增加了实际的工作强度，所以工人没有积极性去频繁地调节风机转速。于是在实际的生产中，除尘风机恒定高速运行，变频调速器就成了摆设，无法实现节能的目的。

除尘风机恒定高速运行虽能确保烟雾从引风通道迅速排出，但在烟雾浓度较小时，低速即可实现烟雾的迅速排出；在除尘风机无需高速运行的工况下，如果还保持恒定高速运行，不但除尘风机自身浪费大量的电能，而且会带走了大量用于熔炼加热的热量，延长冶炼的时间，造成工频加热电能的巨大浪费；同时，排烟通道的后半段处于恒定的高风压环境，将降低烟雾回收布袋的使用寿命。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本发明提供了一种用于工频熔炼炉除尘风机节能的控制方法及其控制系统，实时根据熔炼炉内烟雾的浓度大小，调节除尘风机的转速，实现工频熔炼的节能减排。

一种用于工频熔炼炉除尘风机节能的控制方法，包括如下步骤：

(1)实时采集工频熔炼炉内的图像；

(2)对所述的图像进行图像处理，从图像中提取出火光亮度信息和背景清晰度信息；

(3)根据所述的火光亮度信息和背景清晰度信息，判断确定工频熔炼炉内的烟雾浓度等级；

(4)根据所述的烟雾浓度等级确定对应的频率信号；

(5)根据所述的频率信号控制除尘风机的转速。

所述的火光亮度信息为图像的像素平均亮度值，所述的背景清晰度信息为图像的边缘像素个数。

所述的步骤(3)中，判断确定工频熔炼炉内的烟雾浓度等级为：先将图像的像素平均亮度值和边缘像素个数分别量化成大小在[0，255]区间和[0，15000]区间内的数值，然后根据以下对应关系进行判定：

当图像的像素平均亮度值在[230，255]内，且边缘像素个数在[0，10]内，则判定工频熔炼炉内的烟雾浓度等级为1；

当图像的像素平均亮度值在[200，230]内，且边缘像素个数在[10，50]内，则判定工频熔炼炉内的烟雾浓度等级为2；

当图像的像素平均亮度值在[150，200]内，且边缘像素个数在[0，100]内，则判定工频熔炼炉内的烟雾浓度等级为3；

当图像的像素平均亮度值在[90，200]内，且边缘像素个数在[500，10000]内，则判定工频熔炼炉内的烟雾浓度等级为4；

当图像的像素平均亮度值在[30，80]内，且边缘像素个数在[20，15000]内，则判定工频熔炼炉内的烟雾浓度等级为5；

当图像的像素平均亮度值在[0，20]内，且边缘像素个数在[0，20]内，则判定工频熔炼炉内的烟雾浓度等级为6；

其余情况，则判定工频熔炼炉内的烟雾浓度等级为7。