一种用于摆动溜槽摆角的检测方法与流程

1.本技术属于高炉设备技术领域，具体涉及一种用于摆动溜槽摆角的检测方法。


背景技术：

2.随着炼铁工艺的进步，高炉向大型化发展，摆动溜槽是大中型高炉出铁通道的关键部位。高炉由于单次出铁量增加，铁水流速度大，采用摆动溜嘴进行两个铁水罐中的铁水切换。摆动溜槽运动后，摆动溜槽的摆动角度数据是由人工读取角度指示盘并记录，机械式的角度指示盘难以满足高炉出铁场设备自动化、数字化、智能化发展的需求。制作每种规格的摆动溜槽的角度指示盘时，均需要将摆动溜槽安装成型，再驱动摆动溜槽正反摆动，按每0.5
°
的间隔进行点动，然后将这些真实的摆角映射、刻录到角度指示盘上，因此这样的角度记录方式原始，制作方式费时费力，角度指示盘如图4所示。同时，这样的角度记录方式测量精度较低，并且检测基础就是按每0.5
°
间隔的真实值进行点测，这样无法准确测出时时连续的摆槽摆动角度值。


技术实现要素：

3.本技术实施例通过提供一种用于摆动溜槽摆角的检测方法，解决了现有技术中摆动溜槽摆角的检测方法存在检测精度低、以及检测过程费时费力的问题。
4.为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种用于摆动溜槽摆角的检测方法，包括以下步骤：
5.减速电机的输出轴连接于曲轴的转轴，曲轴绕a点转动，摆动溜槽铰接于b点，a点和b点均为固定点；减速电机的输出轴上设置有角度检测装置；
6.初始状态下，曲轴的端部和连杆的上端铰接于d点，连杆的下端和摆动溜槽铰接于c点，四个铰接点形成四边形abcd；
7.摆动溜槽运动后，曲轴和连杆的上端铰接于e点，连杆的下端和摆动溜槽铰接于f点，四个铰接点形成四边形abfe；
8.通过角度检测装置获得曲轴旋转角度∠dae的数值；
9.将四边形abfe分割为三角形eaf和三角形fab，并根据余弦定理计算线段af的长度；
10.根据余弦定理结合线段af的长度计算角度∠abf的数值；
11.计算摆动溜槽的摆角∠cbf，∠cbf＝∠abf-∠abc，其中，角度∠abc为常数；
12.摆角∠cbf为正值时，连杆向上运动，摆动溜槽的b点向上摆动；
13.摆角∠cbf为负值时，连杆向下运动，摆动溜槽的b点向下摆动。
14.在一种可能的实现方式中，根据余弦定理计算线段af的长度包括以下步骤：
15.在三角形eaf中，cos∠eaf＝(ae2 af
2-ef2)
÷
(2*ae*af)＝(l12 x
2-l42)
÷
(2*l1*x)；
16.在三角形fab中，cos∠fab＝(af2 ab
2-bf2)
÷
(2*af*ab)＝(l22 x
2-l32)
÷
(2*l2*
x)；
17.由于∠dae＝∠eaf-∠daf＝∠eaf-(∠dac ∠caf)＝∠eaf-(∠dac ∠cab-∠fab)＝∠eaf ∠fab-∠dac-∠cab；
18.因此，∠dae＝arccos((l12 x
2-l42)
÷
(2*l1*x)) arccos((l22 x
2-l32)
÷
(2*l2*x))-∠dac-∠cab；
19.其中，线段af＝x，线段ae＝常数l1，线段ab＝常数l2，线段bf＝常数l3，线段ef＝常数l4，角度∠dac、角度∠cab均为常数。
20.在一种可能的实现方式中，根据余弦定理结合线段af的长度计算∠abf的角度包括以下步骤：
21.在三角形abf中，cos∠abf＝(ab2 bf
2-af2)
÷
(2*ab*bf)＝(l22 l3
2-x2)
÷
(2*l2*l3)；
22.即∠abf＝arccos((l22 l3
2-x2)
÷
(2*l2*l3))。
23.本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
24.本发明实施例提供了一种用于摆动溜槽摆角的检测方法，本发明能够实现摆动溜槽摆角的电子自动检测，进而助推摆动溜槽及高炉出铁场设备的自动化、数字化、智能化性能提升。同时减轻炉前操作人员的劳动强度。角度检测装置采用旋转编码器，旋转编码器能够准确测量曲轴的旋转角度，该值精度高于万分之一。本发明利用铰接点和固定点形成的三角形的三角函数关系测量摆动溜槽的角度，测量精度非常高，摆动溜槽的角度是通过三角函数计算得来，因此摆动溜槽的角度的精度就是曲轴的旋转角度的精度。测量后的结果通过显示装置显示，通过摆角的正负值还能够判断出摆动溜槽的摆动方向，因此本发明的方法可靠性高，实用性强，便于推广使用。本发明的方法能实现摆角自动检测、时时连续检测。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，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是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明实施例提供的用于摆动溜槽摆角的检测方法的流程图。
27.图2为本发明实施例提供的连杆向上运动的状态示意图。
28.图3为本发明实施例提供的连杆向下运动的状态示意图。
29.图4为现有技术中角度指示盘的结构示意图。
30.附图标记：1-连杆；2-曲轴；3-摆动溜槽。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
33.如图1至图3所示，本发明实施例提供的用于摆动溜槽摆角的检测方法，包括以下步骤：
34.减速电机的输出轴连接于曲轴2的转轴，曲轴2绕a点转动，摆动溜槽3铰接于b点，a点和b点均为固定点。减速电机的输出轴上设置有角度检测装置。
35.初始状态下，曲轴2的端部和连杆1的上端铰接于d点，连杆1的下端和摆动溜槽3铰接于c点，四个铰接点形成四边形abcd。
36.控制减速电机启动，减速电机通过曲轴2带动连杆1运动，连杆1带动摆动溜槽3运动后，曲轴2和连杆1的上端铰接于e点，连杆1的下端和摆动溜槽3铰接于f点，四个铰接点形成四边形abfe。四边形abfe和四边形abcd位于同一平面内，且该平面垂直于曲轴2的转轴，从而保证计算后角度的精确度。
37.连杆1两端分别铰接于曲轴2和摆动溜槽3，连杆1两端的铰接点为活动点，连杆1运动后，连杆1两端的铰接点在空间位置上发生变化，连杆1上端铰接点从d点移动至e点，连杆1下端铰接点从c点移动至f点。
38.通过角度检测装置获得曲轴2旋转角度∠dae的数值。
39.将四边形abfe分割为三角形eaf和三角形fab，并根据余弦定理计算线段af的长度。
40.根据余弦定理结合线段af的长度计算角度∠abf的数值。
41.计算摆动溜槽3的摆角∠cbf，∠cbf＝∠abf-∠abc，其中，角度∠abc为常数。
42.摆角∠cbf为正值时，连杆1向上运动，摆动溜槽3的b点向上摆动。摆动溜槽3右倾。
43.摆角∠cbf为负值时，连杆1向下运动，摆动溜槽3的b点向下摆动，摆动溜槽3左倾。
44.本实施例中，根据余弦定理计算线段af的长度包括以下步骤：
45.在三角形eaf中，cos∠eaf＝(ae2 af
2-ef2)
÷
(2*ae*af)＝(l12 x
2-l42)
÷
(2*l1*x)。
46.在三角形fab中，cos∠fab＝(af2 ab
2-bf2)
÷
(2*af*ab)＝(l22 x
2-l32)
÷
(2*l2*x)。
47.由于∠dae＝∠eaf-∠daf＝∠eaf-(∠dac ∠caf)＝∠eaf-(∠dac ∠cab-∠fab)＝∠eaf ∠fab-∠dac-∠cab。
48.因此，∠dae＝arccos((l12 x
2-l42)
÷
(2*l1*x)) arccos((l22 x
2-l32)
÷
(2*l2*x))-∠dac-∠cab。该式中只有一个未知数，因此线段af大小可直接通过计算获得。
49.其中，线段af＝x，线段ae＝常数l1，线段ab＝常数l2，线段bf＝常数l3，线段ef＝
常数l4，角度∠dac、角度∠cab均为常数。
50.本实施例中，根据余弦定理结合线段af的长度计算∠abf的角度包括以下步骤：
51.在三角形abf中，cos∠abf＝(ab2 bf
2-af2)
÷
(2*ab*bf)＝(l22 l3
2-x2)
÷
(2*l2*l3)。
52.即∠abf＝arccos((l22 l3
2-x2)
÷
(2*l2*l3))。
53.本实施例中，l1＝380mm，l2＝5567.82mm，l3＝1000mm，l4＝5348mm，∠dac＝77.63度，∠cab＝10.33度，∠cba＝76.16度。
54.本发明能够实现摆动溜槽3摆角的电子自动检测，进而助推摆动溜槽3及高炉出铁场设备的自动化、数字化、智能化性能提升。同时减轻炉前操作人员的劳动强度。
55.本发明利用铰接点和固定点形成的三角形的三角函数关系测量摆动溜槽3的角度，测量精度非常高，摆动溜槽3的角度是通过三角函数计算得来，因此摆动溜槽3的角度的精度就是曲轴2的旋转角度的精度。测量后的结果通过显示装置显示，通过摆角的正负值还能够判断出摆动溜槽3的摆动方向，因此本发明的方法可靠性高，实用性强，便于推广使用。本发明的方法能实现摆角自动检测、时时连续检测。本发明的方法计算过程简单，因此采用小型中央处理器即可满足使用需求，因此本发明的方法涉及的处理系统具有体积小、成本低、适应性强等特点。角度检测装置采用旋转编码器，旋转编码器能够准确测量曲轴2的旋转角度，该值精度高于万分之一。
56.本实施例中，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。