一种在火焰、烟尘环境下检测高温金属液面装置
阅读说明：本技术 一种在火焰、烟尘环境下检测高温金属液面装置 (Device for detecting high-temperature metal liquid level in flame and smoke environment ) 是由 赵亮 王洪 郭晓民 周凤禄 陈锦标 吕航 宋振豪 于 2021-09-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种在火焰、烟尘环境下检测高温金属液面装置,包括：第一激光测距传感器,其下方设置有第一清洁通道,用于检测炭块高度；第二激光测距传感器,其下方设置有第二清洁通道,用于检测碳碗内液态金属注入时液面高度；第三激光测距传感器,其下方设置有第三清洁通道,用于检测碳碗内液态金属稳定时液面高度；所述第一清洁通道、第二清洁通道和第三清洁通道连接有风机,本发明能够检测金属液体注入碳碗前、中、后三个阶段的高度,排除火焰和烟尘的干扰,保证检测数据的准确性,替代人工操作,避免人身伤害,提高产品一致性。(The invention discloses a device for detecting the liquid level of high-temperature metal in flame and smoke environment, which comprises: a first cleaning channel is arranged below the first laser ranging sensor and used for detecting the height of the carbon block; a second cleaning channel is arranged below the second laser ranging sensor and used for detecting the liquid level height of the liquid metal in the carbon bowl during injection; a third cleaning channel is arranged below the third laser ranging sensor and used for detecting the liquid level height of the liquid metal in the carbon bowl when the liquid metal is stable; the first cleaning channel, the second cleaning channel and the third cleaning channel are connected with the fan, so that the height of the metal liquid in three stages before, during and after the metal liquid is injected into the carbon bowl can be detected, the interference of flame and smoke dust is eliminated, the accuracy of detection data is ensured, manual operation is replaced, personal injury is avoided, and the consistency of products is improved.)
技术领域
本发明属于电解铝生产设备技术领域，更具体的说涉及一种一种在火焰、烟尘环境下检测高温金属液面装置。
背景技术
在电解铝生产过程中，使用到的阳极为碳块和钢叉通过磷铁水浇铸成型，具体要求为在碳碗内的铁水高度与碳碗最高面齐平。在浇铸过程中，因碳块本身有碳粉不能完全清除，浇铸时会产生火焰和烟尘对观测造成影响，最终产生铁水量不足或溢出碳碗的结果。
此工位目前还在大量使用人工观察的方式进行操作，长期目视高亮铁水和高温环境对操作人员健康造成损伤。
现有技术对高温金属液面检测有两种：一种是摄像头代替人工观察，一般采用红外技术观察金属液面边界，但因本应用中有火焰产生，红外线无法穿透。摄像头无法区分火焰与高温金属，造成检测不准确。第二种是激光测距，一般的激光照射到高温金属液面会发生漫反射，而且本应用中的烟尘对激光传播也会造成影响，导致检测距离偏差。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种能够检测金属液体注入碳碗前、中、后三个阶段的高度，排除火焰和烟尘的干扰，保证检测数据的准确性，替代人工操作，避免人身伤害，提高产品一致性。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种在火焰、烟尘环境下检测高温金属液面装置，包括：
第一激光测距传感器，其下方设置有第一清洁通道，用于检测炭块高度；
第二激光测距传感器，其下方设置有第二清洁通道，用于检测碳碗内液态金属注入时液面高度；
第三激光测距传感器，其下方设置有第三清洁通道，用于检测碳碗内液态金属稳定时液面高度；
所述第一清洁通道、第二清洁通道和第三清洁通道连接有风机。
进一步的所述第一清洁通道为金属管道，所述第二清洁通道、第三清洁通道的结构与第一清洁通道相同。
进一步的所述金属管道内壁设置有喷砂层。
进一步的所述金属管道内壁设置有氧化层。
进一步的所述第一激光测距传感器为可接收漫反射信号的激光测距传感器，所述第二激光测距传感器和第三激光测距传感器与第一激光测距传感器相同。
进一步的所述第三激光测距传感器与第二激光测距传感器的间距为相邻两碳碗之间的间距的正整数倍。
进一步的所述风机为鼓风机，其连接于第一清洁通道、第二清洁通道和第三清洁通道的上端，并向下方吹气。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能够通过三个激光测距传感器检测碳碗高度、金属液体浇铸时的液面高度和浇铸完成稳定后的高度，在检测过程中通过三个清洁通道将激光路径上的烟尘清除，防止受到干扰，保证检测准确度，同时可以与浇包和控制系统配合，以实现实时检测控制浇铸的高度，提高产品一致性。
附图说明
图1为本发明在火焰、烟尘环境下检测高温金属液面装置的结构示意图。
附图标记：1、炭块；2、碳碗；3、钢叉；4、第一激光测距传感器；5、第二激光测距传感器；6、第三激光测距传感器；7、第一清洁通道；8、第二清洁通道；9、第三清洁通道；10、鼓风机。
具体实施方式
参照图1对本发明在火焰、烟尘环境下检测高温金属液面装置的实施例做进一步说明。
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向(X)”、“纵向(Y)”、“竖向(Z)”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“数个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
一种在火焰、烟尘环境下检测高温金属液面装置，包括：
第一激光测距传感器4，其下方设置有第一清洁通道7，用于检测炭块1高度；
第二激光测距传感器5，其下方设置有第二清洁通道8，用于检测碳碗2内液态金属注入时液面高度；
第三激光测距传感器6，其下方设置有第三清洁通道9，用于检测碳碗2内液态金属稳定时液面高度；
所述第一清洁通道7、第二清洁通道8和第三清洁通道9连接有风机。
在本实施例中采用的风机为鼓风机10，其可以同时连接第一清洁通道7、第二清洁通道8和第三清洁通道9，并且优选的其连接于第一清洁通道7、第二清洁通道8和第三清洁通道9的顶端，并向下吹气。
本实施例优选的所述第三激光测距传感器6与第二激光测距传感器5的间距为相邻两碳碗2之间的间距的正整数倍，下述的实施例均以一倍为例，即第三激光测距传感器6与第二激光测距传感器5的间距与相邻两碳碗2之间的间距相同。
在工作过程中，如在进行阳极炭块1的浇铸时，整个装置固定于一移动设备上，其可以与浇包为同一移动设备，及整个装置与浇包同步运动，浇包到达待浇铸碳碗2上方，钢叉3放入相应的碳碗2内，此时第一激光测距传感器4和第一清洁通道7位于炭块1上方，实际其也是碳碗2的上表面，第一清洁通道7的底端位于靠近碳碗2上表面，通过鼓风机10的作用，向第一清洁通道7内通入压缩空气，将内部的烟尘吹出，同时将碳碗2上表面的碳粉吹走；第二激光测距传感器5和第二清洁通道8位于碳碗2的上方，在浇包向碳碗2内注入铁水时，通过第二激光测距传感器5实时检测碳碗2内金属液面高度变化，且第二清洁通道8内的高压空气能够将碳粉接触高温铁水产生的火焰和烟尘吹偏离，便于激光测量；第三激光测距传感器6和第三清洁通道9此时位于上一个已浇铸完成铁水的碳碗2上方，其可以检测此碳碗2内铁水稳定凝固后的液面高度，如图1所示，此时第一激光测距传感器4和第二激光测距传感器5位于左侧的碳碗2处，而第三激光测距传感器6位于右侧的碳碗2处。
即在本发明中可以测量炭块1高度、金属液面上升高度、浇铸后成型高度三种数据，形成对比数集，降低各种干扰因素带来的偏差，根据测量的各个高度数据来调整浇包的注入速度、角度等参数，以使得铁水注入的量达到标准。
本实施例中优选的所述第一清洁通道7为金属管道，所述第二清洁通道8、第三清洁通道9的结构与第一清洁通道7相同，同时金属管道的内壁具有喷砂层或氧化层或者其他能够降低激光折射率的涂层。
激光进入金属管道后，除直接射入接收端的激光外，还有一部分激光照射在管壁上，通过设置相应的涂层，可以降低关闭对激光产生的折射，减少干扰。
本实施例优选的所述第一激光测距传感器4为可接收漫反射信号的激光测距传感器，所述第二激光测距传感器5和第三激光测距传感器6与第一激光测距传感器4相同。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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