АППАРАТУРА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРОВ ЧАСТИЦ И СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗМЕРОВ ЧАСТИЦ
DEVICE FOR MEASURING PARTICLE SIZE DISTRIBUTION AND METHOD FOR MEASURING PARTICLE SIZE DISTRIBUTION

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к аппаратуре для измерения распределения размеров частиц и способу измерения распределения размеров частиц исходного материала для доменной печи или другого аналогичного устройства.
Уровень техники
В технологическом процессе, протекающем, например, в доменной печи с использованием такого исходного материала, как минеральное сырье, вентиляция в печи является одним из важных индикаторов состояния технологического процесса, где одним из факторов, влияющих на вентиляцию в печи, является распределение размеров частиц исходного материала. Распределение размеров частиц исходного материала обычно определяют посредством регулярного отбора и ситового анализа исходного материала. Однако поскольку ситовый анализ занимает много времени, с его помощью трудно отразить результаты работы доменной печи в реальном времени. Соответственно, существует потребность в технологии для определения в реальном времени распределения размеров частиц исходного материала, транспортируемого в доменную печь.
В качестве обычного способа измерения распределения размеров частиц исходного материала в реальном времени известен способ, основанный на наблюдении изображения или формы верхней части находящегося на транспортере исходного материала с использованием видеокамеры или лазерного дальномера.
Например, в PTL 1 раскрыта аппаратура для измерения диаметра частиц и способ измерения диаметра частиц, предназначенные для измерения распределения размеров частиц гранулированного исходного материала посредством обработки данных изображения этого гранулированного исходного материала, считываемых с транспортера.
Кроме того, в PTL 2 раскрыт детектор загрузки доменной печи, который определяет долю порошка в загружаемом в печь материале с использованием спектроскопической информации, полученной в результате дисперсии излучения в ближней инфракрасной области спектра, отраженного от находящегося на транспортере загружаемого материала.
Список литературы
Патентная литература
PTL 1: JP 2014-92494 A
PTL 2: JP 2015-124436 A
Краткое изложение изобретения
Технические проблемы
Однако хотя аппаратура для измерения диаметра частиц и способ измерения диаметра частиц, раскрытые в PTL 1, позволяют измерять распределение размеров частиц гранулированного исходного материала в реальном времени, они используют единственную видеокамеру и единственный лазерный дальномер. Таким образом, из-за ограничений разрешающей способности этих датчиков невозможно измерить с высокой точностью распределение размеров частиц сравнительно «липкого» порошка (мелких частиц, имеющих весьма малые диаметры), налипшего на крупные частицы исходного материала.
Кроме того, детектор загрузки доменной печи, раскрытый в PTL 2, представляет собой аппаратуру, измеряющую долю порошка в загружаемом материале путем определения содержания воды в этом загружаемом материале. Однако с содержанием воды сильно коррелированна только доля в загружаемом материале порошкового материала, характеризуемого небольшим размером частиц и прилипающего в результате присутствия влаги, а размер частиц для присутствующих в загружаемом материале крупных фракций, характеризуемых большим размером частиц, не может быть измерен с высокой точностью.
Соответственно, настоящее изобретение было разработано для решения отмеченных выше обычных проблем, а целью настоящего изобретения является создание аппаратуры для измерения распределения размеров частиц и способа измерения распределения размеров частиц, позволяющих с высокой точностью измерить распределение размеров частиц исходного материала, содержащего крупные частицы и липкий порошок, налипший на эти крупные частицы.
Решение проблем
Для достижения указанной выше задачи, аппаратура для измерения распределения размеров частиц согласно объекту настоящего изобретения, представляет собой аппаратуру для измерения распределения размеров частиц исходного материала, содержащего крупные частицы и липкий порошок, налипший на эти крупные частицы, аппаратура содержит устройство для измерения крупных частиц, выполненное с возможностью получения информации, указывающей распределение размеров крупных частиц; устройство для измерения липкого порошка, выполненное с возможностью получения информации, указывающей распределение размеров частиц липкого порошка; и вычислительное устройство, выполненное с возможностью вычисления распределения размеров частиц исходного материала, при этом вычислительное устройство содержит модуль вычисления распределения размеров крупных частиц, выполненный с возможностью вычисления распределения размеров крупных частиц на основе информации, указывающей распределение размеров крупных частиц, полученной указанным устройством для измерения крупных частиц, модуль вычисления распределения размеров частиц липкого порошка, выполненный с возможностью вычисления распределения размеров частиц липкого порошка на основе информации, указывающей распределение размеров частиц липкого порошка, полученной указанным устройством для измерения липкого порошка, и модуль вычисления распределения размеров частиц исходного материала, выполненный с возможностью вычисления распределения размеров частиц исходного материала на основе распределения размеров крупных частиц, вычисленного модулем вычисления распределения размеров крупных частиц, и на основе распределения размеров частиц липкого порошка, вычисленного модулем вычисления распределения размеров частиц липкого порошка.
Кроме того, способ измерения распределения размеров частиц согласно другому объекту настоящего изобретения представляет собой способ измерения распределения размеров частиц исходного материала, содержащего крупные частицы и липкий порошок, налипший на крупные частицы, способ содержит этап измерения крупных частиц, на котором посредством устройства для измерения крупных частиц получают информацию, указывающую распределение размеров крупных частиц; этап измерения липкого порошка, на котором посредством устройства для измерения липкого порошка получают информацию, указывающую распределение размеров частиц липкого порошка; и вычислительный этап, на котором посредством вычислительного устройства вычисляют распределение размеров частиц исходного материала, при этом вычислительный этап содержит этап вычисления распределения размеров крупных частиц, на котором вычисляют распределение размеров крупных частиц на основе информации, указывающей распределение размеров крупных частиц, полученной на этапе измерения крупных частиц, также содержит этап вычисления распределения размеров частиц липкого порошка, на котором вычисляют распределение размеров частиц липкого порошка на основе информации, указывающей распределение размеров частиц липкого порошка, полученной на этапе измерения липкого порошка, и содержит этап вычисления распределения размеров частиц исходного материала, на котором вычисляют распределение размеров частиц исходного материала на основе распределения размеров крупных частиц, вычисленного на этапе вычисления распределения размеров крупных частиц, и распределения размеров частиц липкого порошка, вычисленного на этапе вычисления распределения размеров частиц липкого порошка.
Преимущества изобретения
В соответствии с аппаратурой для измерения распределения размеров частиц и способом измерения распределения размеров частиц согласно настоящему изобретению может быть создана аппаратура для измерения распределения размеров частиц и способ измерения распределения размеров частиц, позволяющие измерять с высокой точностью распределение размеров частиц исходного материала, содержащего крупные частицы и липкий порошок, налипший на эти крупные частицы.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет упрощенную схему, иллюстрирующую упрощенную структуру аппаратуры для измерения распределения размеров частиц согласно варианту осуществления настоящего изобретения и периферийного оборудования;
фиг. 2 представляет логическую схему, иллюстрирующую последовательность операций, выполняемых аппаратурой для измерения распределения размеров частиц, показанной на фиг. 1;
фиг. 3 представляет логическую схему, иллюстрирующую последовательность операций этапа S3, показанного на фиг. 2, представляющую собой процедуру, выполняемую вычислительным устройством;
фиг. 4 представляет логическую схему, иллюстрирующую последовательность операций этапа S33, показанного на фиг. 3, представляющую собой процедуру, выполняемую модулем вычисления распределения размеров частиц исходного материала;
фиг. 5 представляет график, иллюстрирующий соотношение между средней яркостью и долей коксового порошка;
фиг. 6 представляет график, иллюстрирующий соотношение между долей коксового порошка, вычисленной с использованием поглощения, и измеренной долей коксового порошка;
фиг. 7 представляет график, иллюстрирующий соотношение между измеренной долей коксового порошка и долей коксового порошка, вычисленной на основе показателей, полученных с применением метода частичных наименьших квадратов (PLS - partial least squares);
фиг. 8 представляет график, иллюстрирующий пример распределения размеров частиц кокса;
фиг. 9 представляет график, иллюстрирующий пример сравнения между распределением размеров крупных частиц, измеренным с использованием сита, и распределением размеров крупных частиц, вычисленным модулем вычисления распределения размеров крупных частиц с использованием лазерного дальномера;
фиг. 10 представляет график, иллюстрирующий пример сравнения между кумулятивным распределением размеров крупных частиц, измеренным с использованием сита, и кумулятивным распределением размеров крупных частиц, вычисленным посредством модуля вычисления распределения размеров крупных частиц с использованием лазерного дальномера;
фиг. 11 представляет график, иллюстрирующий пример разности, полученной путем вычитания кумулятивного распределения размеров крупных частиц, вычисленного посредством модуля вычисления распределения размеров крупных частиц на основе измерений с использованием лазерного дальномера, из кумулятивного распределения размеров крупных частиц, измеренного с использованием сита;
фиг. 12 представляет график, иллюстрирующий пример усредненной разности распределений размеров частиц, полученной путем усреднения разности между распределением размеров крупных частиц, измеренным с использованием сита, и распределением размеров крупных частиц, вычисленным посредством модуля вычисления распределения размеров крупных частиц на основе измерений с использованием лазерного дальномера;
фиг. 13 представляет график, иллюстрирующий пример кумулятивных распределений размеров частиц, полученных путем сравнения между распределением размеров крупных частиц, измеренным с использованием сита, и распределением размеров крупных частиц, полученным путем коррекции распределения размеров крупных частиц, вычисленного посредством модуля вычисления распределения размеров крупных частиц на основе измерений с использованием лазерного дальномера, путем применения усредненной разности распределений размеров частиц в качестве корректировочной величины;
фиг. 14 представляет график, иллюстрирующий пример соотношения между средним размером частиц в соответствии с распределением размеров крупных частиц, скорректированным с использованием усредненной разности распределений размеров частиц в качестве корректировочной величины, и средним размером частиц для распределения размеров крупных частиц, измеренного с использованием сита; и
фиг. 15 представляет график, иллюстрирующий пример соотношения между средним размером частиц в распределении размеров крупных частиц, скорректированном с использованием среднего размера частиц в качестве среднего арифметического диаметра, и среднего размера частиц в распределении размеров крупных частиц, измеренном с использованием сита.
Описание вариантов осуществления изобретения
Далее, вариант осуществления настоящего изобретения будет описан со ссылками на чертежи. Этот вариант представляет пример измерения распределения размеров частиц кокса, являющегося одним из исходных материалов для доменной печи и поступающего на транспортере в ходе технологического процесса, использующего доменную печь.
Следует отметить, что эти чертежи являются схематичными, так что соотношения размеров между соответствующими элементами, пропорции между соответствующими элементами и т.п. на чертежах могут отличаться от фактических. Кроме того, размеры и соотношения размеров некоторых частей могут различаться на разных чертежах.
Сначала, фиг. 1 иллюстрирует упрощенную структуру аппаратуры для измерения распределения размеров частиц согласно одному из вариантов настоящего изобретения и периферийные устройства для этой аппаратуры, где кокс 13, который нужно загружать в доменную печь (не показана), сначала загружают в бункер 10. Затем кокс 13, выгружаемый из бункера, просеивают через сито 11 для удаления мелких частиц размером меньше размера ячеек сита 11, и потом перемещают в доменную печь на транспортере 12. Доменная печь является примером контейнера.
Здесь, поскольку этап просеивания через сито 11 ограничен по времени, кокс 13, передаваемый на сторону транспортера 12, содержит также липкий порошок, размер частиц которого не больше размера ячеек сита 11, который не был полностью просеян через сито 11 и который налип на крупные частицы, превосходящие по размеру ячейки сита. Поэтому кокс 13, перемещающийся на транспортере 12, содержит крупные частицы, превосходящие по размеру ячейки сита 11, и липкий порошок, который налип на эти крупные частицы, который не был полностью просеян сквозь сито 11, и размер частиц которого не больше размера ячеек сита. Отметим, что в рассматриваемом варианте размер ячеек сита 11 равен, например, 35 мм.
Аппаратура 1 для измерения распределения размеров частиц измеряет распределение размеров частиц кокса (исходного материала) 13, содержащего крупные частицы, перемещающиеся на транспортере 12, и липкий порошок, налипший на эти крупные частицы, и эта аппаратура содержит устройство 2 для измерения крупных частиц, устройство 3 для измерения липкого порошка и вычислительное устройство 4.
Здесь устройство 2 для измерения крупных частиц расположено над транспортером 12 и получает в реальном времени информацию, указывающую распределение размеров крупных частиц, входящих в состав кокса 13, движущегося на транспортере 12.
Устройство 2 для измерения крупных частиц в рассматриваемом варианте построено на основе лазерного дальномера. Лазерный дальномер измеряет в реальном времени расстояние от лазерного дальномера до кокса 13, находящегося на транспортере 12, и получает данные о профиле кокса 13, иными словами, о расстоянии от этого лазерного дальномера до кокса 13, в качестве информации, указывающей распределение размеров крупных частиц. Лазерный дальномер передает данные профиля кокса 13 в вычислительное устройство 4. Отметим, что предпочтительно лазерный дальномер имеет измерительную область, ширина которой равна ширине транспортера 12, и может измерять все частицы кокса 13, перемещающиеся на транспортере 12. Лазерный дальномер измеряет кокс 13, перемещающийся на транспортере 12 со скоростью, например, от 1000 до 10000 линий/секунду и располагает измеренные линейные данные в направлении оси времени для получения данных профиля для кокса 13.
Кроме того, устройство 3 для измерения липкого порошка располагается над транспортером 12 и с выходной стороны (по ходу транспортера) устройства 2 для измерения крупных частиц, и получает в реальном времени информацию, содержащую распределение размеров частиц липкого порошка, налипшего на эти крупные частицы кокса 13, перемещающегося на транспортере 12.
Устройство 3 для измерения липкого порошка в рассматриваемом варианте представляет собой устройство для считывания изображения, образованное, например, цифровой видеокамерой со стробоскопическим источником света. Эта цифровая видеокамера считывает изображение кокса 13 через заранее установленные временные интервалы и получает данные изображения кокса 13 в реальном времени в качестве информации, указывающей распределение размеров частиц липкого порошка. Эта цифровая видеокамера передает данные изображения в вычислительное устройство 4. Формирователь сигналов изображения, такой как формирователь на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС (CCD)) или на основе комплементарных полупроводниковых МОП-структур (КМОП (CMOS)), входящий в состав цифровой видеокамеры, считывает изображение кокса 13 для генерации данных изображения.
Отметим, что в качестве устройства 3 для измерения липкого порошка может быть использовано спектроскопическое устройство, которое содержит модуль для спектроскопических измерений, выполненный с возможностью измерений спектрального коэффициента отражения путем дисперсии света, отраженного от кокса 13. В этом случае спектроскопическое устройство получает в реальном времени величину спектрального коэффициента отражения для длины волны поглощения воды и величины спектральных коэффициентов отражения для двух длин волн, между которыми в спектре располагается длина волны поглощения воды и которые не являются длинами волн поглощения воды, в качестве информации, указывающей распределение размеров частиц липкого порошка. Спектроскопическое устройство получает величины спектрального коэффициента отражения со скоростью, например, 1 измерение в секунду или более и передает измеренные величины спектральных коэффициентов отражения для указанных трех длин волн вычислительному устройству 4.
Кроме того, при использовании в качестве устройства 3 измерения липкого порошка спектроскопического устройства, содержащего модуль для спектроскопических измерений, конфигурированный для измерения спектрального коэффициента отражения путем дисперсии света, отраженного от кокса 13, это спектроскопическое устройство может получать в реальном времени величины спектрального коэффициента отражения для девяти длин волн в видимой области спектра и в инфракрасной области спектра в качестве информации, указывающей распределение размеров частиц липкого порошка. В этом случае, длины волн, для которых спектроскопическое устройство получает величины спектрального коэффициента отражения, представляют собой длины волны синего, зеленого, красного цветов, а также длины волн 1.32 мкм, 1.46 мкм, 1.60 мкм, 1.80 мкм, 1.96 мкм и 2.10 мкм из длинноволновой стороны спектра. Спектроскопическое устройство передает величины спектрального коэффициента отражения для девяти длин волн вычислительному устройству 4. Отметим, что под синим понимают фильтр, пропускающий свет в диапазоне длин волн по меньшей мере от 435 до 480 нм; под зеленым понимают фильтр, пропускающий свет в диапазоне длин волн по меньшей мере от 500 до 560 нм; и под красным понимают фильтр, пропускающий свет в диапазоне длин волн по меньшей мере от 610 до 750.
Далее, вычислительное устройство 4 вычисляет распределение размеров частиц кокса (исходный материал), и это устройство представляет собой компьютер общего назначения, такой как рабочая станция или персональный компьютер, содержащий вычислительный модуль 41 и запоминающее устройство 42.
Вычислительный модуль 41 содержит модуль 43 вычисления распределения размеров крупных частиц, модуль 44 вычисления распределения размеров частиц липкого порошка и модуль 45 вычисления распределения размеров частиц исходного материала. Вычислительный модуль 41 образован, например, центральным процессором CPU или другим подобным компонентом и осуществляет соответствующие функции модуля 43 вычисления распределения размеров крупных частиц, модуля 44 вычисления распределения размеров частиц липкого порошка и модуля 45 вычисления распределения размеров частиц исходного материала путем выполнения программы, сохраненной в запоминающем устройстве 42 в качестве компьютерного программного обеспечения. Кроме того, вычислительный модуль 41 управляет операциями устройства 2 для измерения крупных частиц и устройства 3 для измерения липкого порошка с использованием программы и данных, сохраненных в запоминающем устройстве 28.
Кроме того, запоминающее устройство 28 предпочтительно сохраняет программу для управления операциями устройства 2 для измерения крупных частиц и операциями устройства 3 для измерения липкого порошка, программу для осуществления соответствующих функций модуля 43 вычисления распределения размеров крупных частиц, модуля 44 вычисления распределения размеров частиц липкого порошка и модуля 45 вычисления распределения размеров частиц исходного материала в составе вычислительного модуля 41 с применением компьютерного программного обеспечения и вычисляемых уравнений, которые необходимо вычислить при выполнении программы и т.п.
Здесь модуль 43 вычисления распределения размеров крупных частиц в составе вычислительного модуля 41 рассчитывает распределение размеров крупных частиц на основе информации, указывающей распределение размеров крупных частиц, полученное устройством 2 для измерения крупных частиц. Модуль 43 вычисления распределения размеров крупных частиц получает данные профиля для кокса 13 в качестве информации, указывающей распределение размеров крупных частиц, от лазерного дальномера, входящего в состав устройства 2 для измерения крупных частиц. Затем модуль 43 вычисления распределения размеров крупных частиц выделяет данные о неодинаковости частиц кокса 13 из данных профиля и осуществляет процедуру разделения частиц кокса 13 посредством обработки изображения. Такая процедура разделения частиц представляет собой процедуру для идентификации частиц, видимых на изображении, как каждой отдельной частицы, и, например, известен способ обработки изображения, называемый «алгоритмом сегментации по водоразделам» (watershed algorithm). Модуль 43 вычисления распределения размеров крупных частиц подсчитывает число частиц (частиц) для каждого размера этих частиц (диаметра частиц) кокса 13, разделенных посредством процедуры разделения частиц для формирования гистограммы и вычисляет распределение размеров крупных частиц в коксе 13.
Кроме того, модуль 44 вычисления распределения размеров частиц липкого порошка в составе вычислительного модуля 41 вычисляет распределение размеров частиц липкого порошка на основе информации, указывающей распределение размеров частиц липкого порошка, полученное посредством устройства 3 для измерения липкого порошка. Модуль 44 вычисления распределения размеров частиц липкого порошка получает данные изображения кокса 13 в качестве информации, указывающей распределение размеров частиц липкого порошка, от цифровой видеокамера, входящей в состав устройства 3 для измерения липкого порошка. Затем модуль 44 вычисления распределения размеров частиц липкого порошка вычисляет усредненную яркость посредством арифметического усреднения яркости (0-255) каждого пикселя из состава данных изображения. Запоминающее устройство 42 предварительно сохраняет выражение отношения, связывающее усредненную яркость с долей порошка в коксе (где этот порошок далее будет называться коксовым порошком), этот порошок имеет размер частиц в 1 мм или меньше. Модуль 44 вычисления распределения размеров частиц липкого порошка вычисляет долю коксового порошка в коксе в качестве распределения размеров частиц липкого порошка в коксе 13 с использованием вычисленной усредненной яркости и указанного выражения отношения. При таком подходе, модуль 44 вычисления распределения размеров частиц липкого порошка может вычислить в реальном времени распределение размеров частиц липкого порошка в коксе 13. Отметим, что хотя термин «доля коксового порошка в коксе» означает отношение массы коксового порошка к общей массе кокса, большинство частиц и частиц, диаметр которых не больше диаметра ячеек сита 11, составляет коксовый порошок. Соответственно, когда можно рассчитать долю коксового порошка в коксе, можно вычислить распределение размеров частиц липкого порошка не больше диаметра ячеек сита 11.
На фиг. 5 представлен график, иллюстрирующий соотношение между усредненной яркостью и долей коксового порошка в коксе. На этом фиг. 5, вертикальная ось представляет долю коксового порошка (% масс) в коксе, измеренную путем выполнения ситового анализа после сушки, а горизонтальная ось представляет величину усредненной яркости, полученную путем арифметического усреднения яркости каждого пикселя из состава данных изображения, генерируемых путем считывания изображения кокса.
Как показано на фиг. 5, доля коксового порошка в коксе и усредненная яркость являются в высокой степени коррелированными одна с другой. Таким образом, выражение отношения между усредненной яркостью и долей коксового порошка в коксе, обозначенное сплошной жирной линией на фиг. 5, вычислено и предварительно сохранено в запоминающем устройстве 42. Затем модуль 44 вычисления распределения размеров частиц липкого порошка может вычислить долю коксового порошка в коксе на основе вычисленной усредненной яркости и описанного выше выражения отношения.
Кроме того, когда спектроскопическое устройство, содержащее модуль для спектроскопических измерений, конфигурированный для измерения спектрального коэффициента отражения посредством дисперсии света, отраженного от кокса 13, используется качестве устройства 3 для измерения липкого порошка для получения спектрального коэффициента отражения для длины волны поглощения воды и величин спектральных коэффициентов отражения для двух длин волн, между которыми в спектре располагается длина волны поглощения воды и которые не являются длинами волн поглощения воды, после чего величины спектрального коэффициента отражения для указанных трех длин волн вводят в модуль 44 вычисления распределения размеров частиц липкого порошка.
В этом случае, модуль 44 вычисления распределения размеров частиц липкого порошка использует полученные величины трех спектральных коэффициентов отражения для вычисления коэффициента поглощения для длины волны поглощения воды. Этот модуль 44 вычисления распределения размеров частиц липкого порошка вычисляет отношение величины спектрального коэффициента отражения на длине волны поглощения воды к величинам спектральных коэффициентов отражения для указанных двух длин волн, нее являющихся длинами волн поглощения воды. Затем модуль 44 вычисления распределения размеров частиц липкого порошка вычитает величины спектральных коэффициентов отражения для указанных двух длин волн, не являющихся длинами волн поглощения воды, из величины спектрального коэффициента отражения на длине волны поглощения воды с целью вычислить коэффициент поглощения для длины волны поглощения воды. Запоминающее устройство 42 сохраняет выражение отношения, которое связывает коэффициент поглощения с долей коксового порошка в коксе. Модуль 44 вычисления распределения размеров частиц липкого порошка вычисляет долю коксового порошка в коксе в качестве распределения размеров частиц липкого порошка с использованием вычисленного коэффициента поглощения и указанного выражения отношения.
На фиг. 6 представлен график, иллюстрирующий соотношение между долей коксового порошка в коксе, вычисленной с использованием коэффициента поглощения, и измеренной долей коксового порошка в коксе. На фиг. 6, вертикальная ось представляет долю коксового порошка (% масс) в коксе, измеренную путем осуществления ситового анализа после сушки кокса, а горизонтальная ось представляет долю коксового порошка (% масс) в коксе, вычисленную с использованием коэффициента поглощения. Как иллюстрирует фиг. 6, была подтверждена сильная корреляция между долей коксового порошка в коксе, вычисленной на основе коэффициента поглощения, и измеренной долей коксового порошка в коксе, полученной посредством ситового анализа, что подтвердило, что долю коксового порошка в коксе можно вычислить с высокой точностью с использованием коэффициента поглощения.
Кроме того, когда спектроскопическое устройство, содержащее модуль для спектроскопических измерений, конфигурированный для измерения спектрального коэффициента отражения путем дисперсии света, отраженного от кокса 13, используется в качестве устройства 3 для измерения липкого порошка для получения величин спектрального коэффициента отражения для девяти длин волн в видимой области и в инфракрасной области спектра в качестве информации, указывающей распределение размеров частиц липкого порошка, эти величины спектрального коэффициента отражения для девяти длин волн вводят в модуль 44 вычисления распределения размеров частиц липкого порошка.
В этом случае, модуль 44 вычисления распределения размеров частиц липкого порошка вычисляет распределение размеров частиц липкого порошка на основе подсчета показателей предварительно определенных базисных векторов, полученных в результате применения анализа основных компонентов или метода частичных наименьших квадратов (PLS) к величинам спектральных коэффициентов отражения для указанных девяти длин волн.
В частности, модуль 44 вычисления распределения размеров частиц липкого порошка получает величины спектральных коэффициентов отражения для указанных девяти длин волн и затем подсчитывает показатели предварительно определенных базисных векторов с использованием вычисляемого уравнения, сохраненного в запоминающем устройстве 42. Модуль 44 вычисления распределения размеров частиц липкого порошка вычисляет долю коксового порошка в коксе с использованием выражения отношения, связывающего показатели базисных векторов с долей коксового порошка в коксе. Здесь показатели предварительно определенных базисных векторов представляют собой показатели базисных векторов, сильно коррелированных с изменениями доли порошка в коксе 13, из совокупности девяти базисных векторов, полученных в результате применения анализа основных компонентов к величинам спектральных коэффициентов отражения для указанных девяти длин волн, полученным от спектроскопического устройства.
Запоминающее устройство 42 сохраняет расчетное уравнение для расчета показателей на основе спектральных коэффициентов отражения для указанных девяти длин волн и выражение отношения, которое связывает эти показатели с долей коксового порошка в коксе. Расчетное уравнение для подсчета показателей и выражение отношения, связывающее эти показатели с долей коксового порошка в коксе, вычисляют на следующих этапах.
Сначала величины спектральных коэффициентов отражения для указанных девяти длин волн, полученные от спектроскопического устройства, входящего в состав устройства 3 для измерения липкого порошка подвергают анализу основных компонентов для получения девяти базисных векторов основных компонентов, с первого по девятый, и девяти показателей, вычисленных на основе этих базисных векторов. Далее собирают кокс, для которого были выполнены измерения спектральных коэффициентов отражения, и подвергают ситовому анализу для измерения доли коксового порошка с диаметром частиц 1 мм или меньше. Для этого, высушив кокс и затем просеяв высушенный кокс через сито с отверстиями размером 1 мм, вычисляют долю порошка в виде отношения разности масс кокса до и после просеивания к массе кокса до просеивания.
Описанную выше операцию выполняют с использованием разных типов кокса, отличающихся один от другого по доле порошка и содержанию воды, для получения нескольких наборов данных, каждый из которых содержит долю порошка и девять показателей. В этих нескольких наборах данных сравнивают указанные девять показателей между разными типами кокса, отличающимися один от другого по доле порошка, чтобы указать n (n - натуральное число меньше 9) элементов из показателей, которые сильно коррелируют с долей порошка в коксе. Расчетное уравнение для расчета конкретных показателей можно вычислить с использованием базисных векторов для этих показателей.
Выражение отношения, которое связывает эти показатели с долей коксового порошка в коксе, дано, например, следующим уравнением (1), представляющим собой уравнение регрессии с долей коксового порошка (Y) в качестве зависимой переменной и с определенными n элементами показателей в качестве независимых переменных (X1, X2, …, Xn):
Y = e + f1 × X1 + f2 × X2 + … + fn × Xn …… (1)
Отметим, что в уравнении (1), e, f1, f2, …, fn представляют собой параметры уравнения регрессии.
Благодаря определению n элементов показателей, сильно коррелированных с изменениями доли коксового порошка в коксе, каждый набор данных, содержащий долю порошка и определенные n элементов из показателей, может быть получен из наборов данных, каждый из которых содержит долю коксового порошка, отличающегося по доле порошка и содержанию воды, и указанные девять показателей. Поэтому, параметры e, f1, f2, … fn в уравнении (1) могут быть вычислены с использованием этих данных и метода наименьших квадратов.
Кроме того, хотя здесь был иллюстрирован пример, в котором при определении показателей, сильно коррелированных с изменениями доли коксового порошка в коксе, величины спектральных коэффициентов отражения для указанных девяти длин волн подвергают анализу основных компонентов, настоящее изобретение этим не ограничивается. Могут быть получены несколько наборов данных, каждый из которых содержит долю коксового порошка и спектральные коэффициенты отражения для указанных девяти длин волн, и к полученным данным может быть применен метод частичных наименьших квадратов (PLS) для прямого получения показателей, сильно коррелированных с долей коксового порошка в коксе. В этом случае, расчетное уравнение для расчета показателей, сильно коррелированных с долей коксового порошка в коксе, можно вычислить на основе базисных векторов для этих показателей, полученных методом частичных наименьших квадратов (PLS). Кроме того, выражение отношения между долей коксового порошка в коксе и указанными показателями задается таким же уравнением регрессии, как и уравнение (1). Параметры уравнения регрессии в уравнении (1) могут быть вычислены с использованием нескольких наборов данных, каждый из которых содержит показатели, полученные методом частичных наименьших квадратов (PLS), а также долю коксового порошка, и метода наименьших квадратов.
На фиг. 7 представлен график, иллюстрирующий соотношение между измеренной долей коксового порошка в коксе и долей коксового порошка в коксе, вычисленной на основе показателей, полученных путем применения метода частичных наименьших квадратов (PLS). На фиг. 7, горизонтальная ось представляет измеренную долю коксового порошка в коксе, а вертикальная ось представляет вычисленную долю коксового порошка в коксе. Высушив кокс и затем просеяв высушенный кокс через сито с отверстиями размером 1 мм, вычисляют измеренную долю порошка в виде отношения разности масс кокса до и после просеивания к массе кокса до просеивания. Вычисленная доля коксового порошка в коксе представляет собой долю коксового порошка в коксе, вычисленную с помощью уравнения регрессии, где доля коксового порошка в коксе является зависимой переменной, а два показателя, сильно коррелированных с долей коксового порошка в коксе и полученных с применением метода частичных наименьших квадратов (PLS), являются независимыми переменными. Как иллюстрирует фиг. 7, между вычисленной долей коксового порошка в коксе и измеренной долей коксового порошка в коксе обнаружена сильная корреляция. Эти результаты были подтверждены тем, что долю коксового порошка в коксе можно измерить с достаточной точностью даже путем вычисления на основе показателей, полученных с применением метода частичных наименьших квадратов (PLS).
Отметим, что на фиг. 8 представлен график, иллюстрирующий распределение размеров частиц кокса 13, движущегося на транспортере 12. Штрих-пунктирная линия на фиг. 8 представляет диаметр ячейки сита 11. Как иллюстрирует фиг. 8, большинство мелких частиц размером не больше диаметра ячейки сита 11 в коксе 13, просеиваемом через сито 11, проваливаются сквозь это сито 11 и тем самым удаляются из кокса 13, движущегося на транспортере 12, так что доля этих мелких (порошковых) частиц становится небольшой.
Однако после просеивания через сито 11 кокс 13 по-прежнему содержит липкий порошок, налипший на крупные частицы кокса, причем количество таких частиц порошка невелико, но по размеру они не больше размера ячейки сита 11. Такое небольшое количество липкого порошка также влияет на распределение размеров частиц и вентиляционные возможности доменной печи, вследствие чего необходимо измерять распределение размеров частиц липкого порошка, размер которых не больше размера ячейки сита 11. Поэтому, как описано выше, в системе предусмотрены устройство 3 для измерения липкого порошка и модуль 44 вычисления распределения размеров частиц липкого порошка с целью вычисления распределения размеров частиц липкого порошка.
Далее, модуль 45 вычисления распределения размеров частиц исходного материала в составе вычислительного модуля 41 вычисляет распределение размеров частиц кокса (исходный материал) 13 на основе распределения размеров крупных частиц, вычисленного посредством модуля 43 вычисления распределения размеров крупных частиц, и распределения размеров частиц липкого порошка, вычисленного посредством модуля 44 вычисления распределения размеров частиц липкого порошка.
Здесь, фиг. 9 иллюстрирует пример сравнения между распределением размеров крупных частиц, измеренным с использованием сита (измеренные величины распределения размеров крупных частиц в коксе 13, просеянном через сито) и распределением размеров крупных частиц, вычисленным посредством модуля 43 вычисления распределения размеров крупных частиц с использованием лазерного дальномера. График, представленный на фиг. 9, показывает, что размеры частиц в этом распределении размеров крупных частиц, вычисленном посредством модуля 43 вычисления распределения размеров крупных частиц с использованием лазерного дальномера, имеют тенденцию быть больше размеров частиц согласно распределению размеров крупных частиц, измеренному с использованием сита. В общем случае, когда на такой частицей материал, характеризуемый некоторым распределением размеров частиц, воздействуют вибрацией, частицы большего размера всплывают в верхний слой. Это явление известно под названием «Эффект бразильского ореха». Поскольку лазерный дальномер измеряет только верхний слой материала на транспортере 12, зафиксированные им крупные частицы всплыли вверх под воздействием вибраций, когда (исходный материал) 13 высыпается из бункера 10 на транспортер 12, и вибраций во время транспортировки. В результате, распределение размеров частиц, измеренное лазерным дальномером, показывает более крупные размеры частиц, чем полное распределение размеров частиц, включая нижний слой, так что распределение размеров крупных частиц, вычисленное посредством модуля 43 вычисления распределения размеров крупных частиц, показывает более крупные размеры.
Вследствие этого, модуль 45 вычисления распределения размеров частиц исходного материала содержит модуль 46 коррекции распределения размеров крупных частиц, конфигурированный для коррекции таким образом, чтобы распределение размеров крупных частиц, вычисленное модулем 43 вычисления распределения размеров крупных частиц, совпало с распределением размеров крупных частиц, предварительно измеренным с использованием сита, без прямого использования распределения размеров крупных частиц, вычисленного модулем 43 вычисления распределения размеров крупных частиц.
После этого, модуль 45 вычисления распределения размеров частиц исходного материала управляет модулем 47 вычисления скорректированного распределения размеров частиц исходного материала для вычисления распределение размеров частиц кокса (исходного материала) 13 на основе распределения размеров крупных частиц, полученного путем коррекции распределения размеров крупных частиц, вычисленного посредством модуля 43 вычисления распределения размеров крупных частиц, посредством модуля 46 коррекции распределения размеров крупных частиц, и распределения размеров частиц липкого порошка, вычисленного посредством модуля 44 вычисления распределения размеров частиц липкого порошка.
Здесь, фиг. 10 иллюстрирует пример сравнения между кумулятивным распределением размеров крупных частиц, измеренным с использованием сита, и кумулятивным распределением размеров крупных частиц, вычисленным посредством модуля вычисления распределения размеров крупных частиц на основе измерений с использованием лазерного дальномера. Как иллюстрирует этот пример, при сравнении между кумулятивными распределениями размеров частиц, величины соответствующих размеров частиц (диаметров частиц) в кумулятивном распределении размеров крупных частиц, измеренном с использованием сита, всегда больше, чем величины соответствующих размеров частиц в кумулятивном распределении размеров крупных частиц, вычисленном посредством модуля вычисления распределения размеров крупных частиц на основе измерений с использованием лазерного дальномера. Фиг. 11 иллюстрирует график примера разности, полученной путем вычитания кумулятивного распределения размеров крупных частиц, вычисленного посредством модуля вычисления распределения размеров крупных частиц на основе измерений с использованием лазерного дальномера, из кумулятивного распределения размеров крупных частиц, измеренного с использованием сита. В этот момент было обнаружена, что при любых измерениях график этой разности имеет холмообразную форму с нормальным распределением по логарифмической оси размеров частиц и остается по существу постоянным в каждом измерении.
Таким образом, модуль 46 коррекции распределения размеров крупных частиц вычисляет разность между распределением размеров крупных частиц, предварительно измеренным с использованием сита, и распределением размеров крупных частиц, вычисленным посредством модуля 43 вычисления распределения размеров крупных частиц. Тогда модуль 46 коррекции распределения размеров крупных частиц вычисляет эту разность несколько раз относительно распределения размеров крупных частиц, предварительно измеренного с использованием сита, и распределения размеров крупных частиц, вычисленного посредством модуля 43 вычисления распределения размеров крупных частиц. Затем модуль 46 коррекции распределения размеров крупных частиц усредняет несколько разностных распределений размеров частиц и корректирует распределение размеров крупных частиц, вычисленное посредством модуля 43 вычисления распределения размеров крупных частиц, с использованием усредненной средней разницы распределений размеров частиц в качестве корректировочной величины.
Отметим, что относительно указанного распределения размеров крупных частиц, измеренного с использованием сита, используют несколько распределений размеров крупных частиц, предварительно измеренных с использованием сита, и соответствующие данные, сохраненные в запоминающем устройстве 42.
Фиг. 12 иллюстрирует пример усредненной разности распределений размеров частиц, полученной путем усреднения разности между распределением размеров крупных частиц, измеренным с использованием сита, и распределением размеров крупных частиц, вычисленным посредством модуля 43 вычисления распределения размеров крупных частиц на основе измерений с использованием лазерного дальномера. Величина “dp” представляет пороговую величину, обозначающую область липкого порошка. Распределение размеров частиц липкого порошка, имеющих размер не больше этой пороговой величины “dp”, корректируют другим способом, так что величину усредненной разности распределений размеров частиц устанавливают равной 0 в области не больше пороговой величины “dp”. На фиг. 12, пунктирная линия представляет собой кривую, аппроксимированную посредством функции Гаусса в состоянии, в котором усредненная величина разности распределений размеров частиц в области размеров не выше поровой величины “dp” установлена равной 0.
Отметим, что хотя усредненная разность распределений размеров частиц сама по себе используется в качестве корректировочной величины, кривая, аппроксимированная с использованием холмообразной функции может быть использована в качестве корректировочного распределения, когда усредненная разность распределений размеров частиц искажена из-за возмущений, как в случаях, где имеются много резко отклоняющихся значений. В частности, когда функция Гаусса выбрана в качестве аппроксимирующей функции, тогда корректировочное распределение может быть представлено параметрами, как в следующем выражении, которое является предпочтительным с точки зрения фактической работы.
[Математическое выражение 1]
Фиг. 13 иллюстрирует пример кумулятивного распределения размеров частиц, полученного путем сравнения распределения размеров крупных частиц, измеренного с использованием сита, с распределением размеров частиц, полученным посредством коррекции распределения размеров крупных частиц, вычисленного посредством модуля 43 вычисления распределения размеров крупных частиц на основе измерений с использованием лазерного дальномера, с использованием усредненной разности распределений размеров частиц в качестве корректировочной величины. Кумулятивное распределение размеров частиц оказывается ближе к результатам ситового анализа, чем до коррекции.
Способ коррекции распределения размеров крупных частиц, вычисленного посредством модуля 43 вычисления распределения размеров крупных частиц, с использованием усредненной разности распределений размеров частиц в качестве корректировочной величины эффективен с точки зрения обеспечения совпадений кумулятивных распределений размеров частиц. Однако, учитывая средний размер частиц, способ коррекции с использованием усредненной разности распределений размеров частиц в качестве корректировочной величины может генерировать данные, к которым применяется некоторое фиксированное смещение. Фиг. 14 иллюстрирует пример соотношения между средним размером частиц для распределения размеров крупных частиц, скорректированного с использованием усредненной разности распределений размеров частиц в качестве корректировочной величины, и средним размером частиц для распределения размеров крупных частиц измеренным с использованием сита. Как можно видеть здесь, имеет место отклонение 5 мм или более между средним размером частиц для распределения размеров крупных частиц, скорректированного с использованием усредненной разности распределений размеров частиц в качестве корректировочной величины, и средним размером частиц для распределения размеров крупных частиц измеренным с использованием сита. Это отклонение в 5 мм или более можно видеть между средним размером частиц для каждого из распределений размеров крупных частиц, измеренных с использованием нескольких сит, и средним размером частиц для каждого из распределений размеров крупных частиц, скорректированных посредством нескольких модулей 46 коррекции распределения размеров крупных частиц.
Таким образом, модуль 46 коррекции распределения размеров крупных частиц вычисляет средний размер частиц для каждого из распределений размеров крупных частиц, предварительно измеренных с использованием сита, и распределения размеров крупных частиц, скорректированного посредством модуля 46 коррекции распределения размеров крупных частиц (скорректированного с использованием усредненной разности распределений размеров частиц в качестве корректировочной величины). Затем модуль 46 коррекции распределения размеров крупных частиц вычисляет средний размер частиц несколько раз в отношении распределения размеров крупных частиц, предварительно измеренного с использованием сита, и распределения размеров крупных частиц, скорректированного посредством модуля 46 коррекции распределения размеров крупных частиц. Кроме того, модуль 46 коррекции распределения размеров крупных частиц вычисляет коэффициент “a” коррекции диаметра частиц, так что, в результате вычисления среднего размера частиц, выполненного несколько раз, средний размер частиц для распределения размеров крупных частиц, скорректированного модулем 46 коррекции распределения размеров крупных частиц (скорректированного с использованием усредненной разности распределений размеров частиц в качестве корректировочной величины), приближается к средним размерам частиц для распределений размеров крупных частиц, предварительно измеренных с использованием сита. Затем модуль 46 коррекции распределения размеров крупных частиц использует вычисленный коэффициент “a” коррекции диаметра частиц в качестве корректировочной величины для коррекции среднего размера частиц для распределения размеров крупных частиц, скорректированного посредством модуля 46 коррекции распределения размеров крупных частиц (скорректированного с использованием усредненной разности распределений размеров частиц в качестве корректировочной величины).
Здесь, при осуществлении коррекции таким образом, что средний размер частиц для распределения размеров крупных частиц, скорректированного посредством модуля 46 коррекции распределения размеров крупных частиц (скорректированного с использованием усредненной разности распределений размеров частиц в качестве корректировочной величины) приближается к среднему размеру частиц для распределения размеров крупных частиц, измеренного с использованием сита, можно допустить, что средний размер частиц для распределения размеров крупных частиц, скорректированного посредством модуля 46 коррекции распределения размеров крупных частиц уменьшается на величину разности между средними размерами частиц.
Однако простое осуществление коррекции таким образом, что средний размер частиц для распределения размеров крупных частиц, скорректированного посредством модуля 46 коррекции распределения размеров крупных частиц, оказывается уменьшен на величину разности между средними размерами частиц, не подходит, поскольку область, соответствующая небольшим диаметрам частиц, становится отрицательной.
Поэтому, вычисляют отношение между средним размеров d1 частиц для распределения размеров крупных частиц, предварительно измеренного с использованием сита, и средним размером d2 частиц для распределения размеров крупных частиц, скорректированного посредством модуля 46 коррекции распределения размеров крупных частиц (скорректированного с использованием усредненной разности распределений размеров частиц в качестве корректировочной величины), и определяют отношение (d1/d2) в качестве коэффициента “a” коррекции диаметра частиц. Затем, средний размер частиц для распределения размеров крупных частиц, скорректированного посредством модуля 46 коррекции распределения размеров крупных частиц (скорректированного с использованием усредненной разности распределений размеров частиц в качестве корректировочной величины), умножают на коэффициент “a” коррекции диаметра частиц для получения скорректированного среднего размера частиц для распределения размеров крупных частиц.
Отметим, что вычисление среднего размера частиц для каждого из распределений размеров крупных частиц, предварительно измеренного с использованием сита, и для распределений размеров крупных частиц, скорректированных посредством модуля 46 коррекции распределения размеров крупных частиц (скорректированных с использованием усредненной разности распределений размеров частиц в качестве корректировочной величины), осуществляется несколько раз. Здесь, коэффициент “a” коррекции диаметра частиц вычисляют в предположении, что в каждом из этих нескольких раз получают одно и то же отношение между средним размером частиц для распределения размеров крупных частиц, предварительно измеренного с использованием сита, и средним размером частиц для распределения размеров крупных частиц, скорректированного модулем 46 коррекции распределения размеров крупных частиц (скорректированного с использованием усредненной разности распределений размеров частиц в качестве корректировочной величины).
Здесь, в качестве среднего диаметра (среднего размера частиц) часто используется арифметически усредненный диаметр, представленный следующим выражением:
[Математическое выражение 2]
или гармонически усредненный диаметр, представленный следующим выражением:
[Математическое выражение 3]
Однако настоящее изобретение этим не исчерпывается, так что может быть использован другой способ вычисления среднего диаметра.
Фиг. 15 иллюстрирует пример соотношения между средним размером частиц для распределения размеров крупных частиц, скорректированного посредством среднего размера частиц в качестве арифметически усредненного диаметра, и средним размером частиц для распределения размеров крупных частиц, измеренного с использованием сита. Можно видеть, что средний размер частиц для распределения размеров крупных частиц, скорректированного посредством среднего размера частиц, совпадает со средним размером частиц для распределения размеров крупных частиц, предварительно измеренного с использованием сита.
Затем модуль 47 вычисления скорректированного распределения размеров частиц исходного материала в составе модуля 45 вычисления распределения размеров частиц исходного материала вычисляет распределение размеров частиц кокса (исходного материала) 13 на основе распределения размеров крупных частиц, полученного путем коррекции распределения размеров крупных частиц, вычисленного посредством модуля 43 вычисления распределения размеров крупных частиц, посредством модуля 46 коррекции распределения размеров крупных частиц, и распределения размеров частиц липкого порошка, вычисленного модулем 44 вычисления распределения размеров частиц липкого порошка.
Кроме того, как иллюстрирует фиг. 1, модуль 47 вычисления скорректированного распределения размеров частиц исходного материала соединен с дисплейным устройством 5, который представляет распределение размеров частиц кокса (исходного материала) 13, вычисленное модулем 47 вычисления скорректированного распределения размеров частиц исходного материала. Дисплейное устройство 5 содержит устройство вывода, такое как принтер.
Далее, способ измерения распределения размеров частиц согласно одному из вариантов настоящего изобретения будет описан со ссылками на фиг. 1 - фиг. 4. На фиг. 2 представлена логическая схема, иллюстрирующая последовательность операций, выполняемых аппаратурой для измерения распределения размеров частиц, иллюстрируемой на фиг. 1. На фиг. 3 представлена логическая схема, иллюстрирующая последовательность операций этапа S3, показанного на фиг. 2 и представляющего собой процедуру, выполняемую вычислительным устройством. На фиг. 4 представлена логическая схема, иллюстрирующая последовательность операций этапа S33, показанного на фиг. 3 и представляющего собой процедуру, выполняемую модулем вычисления распределения размеров частиц исходного материала.
Сначала, на этапе S1, иллюстрируемом на фиг. 2, устройство 2 для измерения крупных частиц получает информацию, указывающую распределение размеров крупных частиц кокса (исходного материала) 13, движущегося на транспортере 12 (этап измерения крупных частиц).
Здесь устройство 2 для измерения крупных частиц представляет собой лазерный дальномер, а на этапе измерения крупных частиц, этот лазерный дальномер измеряет расстояние до кокса 13 и получает данные профиля кокса 13, иными словами расстояния от этого лазерного дальномера до кокса 13, в качестве информации, указывающей распределение размеров крупных частиц.
Далее, на этапе S2, устройство 3 для измерения липкого порошка получает информацию, указывающую распределение размеров частиц липкого порошка, налипших на эти крупные частицы кокса 13, движущиеся на транспортере 12 (этап измерения липкого порошка).
Здесь, устройство 3 для измерения липкого порошка представляет собой устройство для считывания изображения, а на этапе измерения липкого порошка, это устройство для считывания изображения считывает изображение кокса 13 и получает данные считываемого изображения кокса 13 в качестве информации, указывающей распределение размеров частиц липкого порошка.
Отметим, что в качестве устройства 3 для измерения липкого порошка может быть использовано спектроскопическое устройство, содержащее модуль для спектроскопических измерений, конфигурированный для измерения спектрального коэффициента отражения посредством дисперсии света, отраженного от кокса 13. В этом случае, спектроскопическое устройство получает величину спектрального коэффициента отражения для длины волны поглощения воды и величины спектральных коэффициентов отражения для двух длин волн, между которыми в спектре располагается длина волны поглощения воды и которые не являются длинами волн поглощения воды, в качестве информации, обозначающей распределение размеров частиц липкого порошка. В Качестве альтернативы, спектроскопическое устройство может получать величины спектральных коэффициентов отражения для нескольких длин волн в видимой области спектра и в инфракрасной области спектра в качестве информации, указывающей распределение размеров частиц липкого порошка.
Затем на этапе S3, вычислительное устройство 4 рассчитывает распределение размеров частиц кокса 13 (вычислительный этап).
Подробности этого вычислительного этапа иллюстрирует фиг. 3. Сначала, на этапе S31, на основе информации, указывающей распределение размеров крупных частиц и полученной на этапе S1 (этап измерения крупных частиц), модуль 43 вычисления распределения размеров крупных частиц в составе вычислительного устройства 4 вычисляет распределение размеров крупных частиц (этап вычисления распределения размеров крупных частиц).
На этом этапе вычисления распределения размеров крупных частиц, получают данные о профиле кокса 13 в качестве информации, указывающей распределение размеров крупных частиц, от лазерного дальномера, составляющего устройства 2 для измерения крупных частиц, и вычисляют распределение размеров крупных частиц на основе полученных данных о профиле кокса 13.
Далее, на этапе S32, на основе информации, указывающей распределение размеров частиц липкого порошка, полученное на этапе S2 (этап измерения липкого порошка), модуль 44 вычисления распределения размеров частиц липкого порошка в составе вычислительного устройства 4 вычисляет распределение размеров частиц липкого порошка (этап вычисления распределения размеров частиц липкого порошка).
На этапе вычисления распределения размеров частиц липкого порошка, получают считываемые данные изображения кокса 13, в качестве информации, указывающей распределение размеров частиц липкого порошка, от устройства для считывания изображения из состава устройства 3 для измерения липкого порошка, и вычисляют распределение размеров частиц липкого порошка на основе величины усредненной яркости, полученной в результате усреднения величин яркости каждого пикселя из состава полученных данных изображения.
Кроме того, на этапе вычисления распределения размеров частиц липкого порошка, когда величину спектрального коэффициента отражения для длины волны поглощения воды и величин спектральных коэффициентов отражения для двух длин волн, между которыми в спектре располагается длина волны поглощения воды и которые не являются длинами волн поглощения воды, получают в качестве информации, содержащей распределение размеров частиц липкого порошка, от спектроскопического устройства, входящего в состав (образующего) устройства 3 для измерения липкого порошка, полученные величины трех спектральных коэффициентов отражения используют для вычисления коэффициента поглощения для длины волны поглощения воды. Распределение размеров частиц липкого порошка вычисляют с использованием выражения отношения, связывающего коэффициент поглощения с долей коксового порошка в коксе и с расчетной величиной коэффициента поглощения.
Кроме того, на этапе вычисления распределения размеров частиц липкого порошка, когда получены величины спектральных коэффициентов отражения для нескольких длин волн в видимой области спектра и в инфракрасной области спектра в качестве информации, указывающей распределение размеров частиц липкого порошка, от спектроскопического устройства, входящего в состав устройства 3 для измерения липкого порошка, это распределение размеров частиц липкого порошка вычисляют на основе показателей для предварительно определенных базисных векторов, полученных посредством анализа основных компонентов или с применением метода частичных наименьших квадратов (PLS) к полученным величинам спектральных коэффициентов отражения для указанных нескольких длин волн.
Далее, на этапе S33, модуль 45 вычисления распределения размеров частиц исходного материала в вычислительном устройстве 4 вычисляет распределение размеров частиц кокса 13 на основе распределения размеров крупных частиц, вычисленного на этапе S31, и распределения размеров частиц липкого порошка, вычисленного на этапе S32 (этап вычисления распределения размеров частиц исходного материала).
Подробности этапа вычисления распределения размеров частиц исходного материала иллюстрированы на фиг. 4.
Сначала, на этапе S331, модуль 46 коррекции распределения размеров крупных частиц в составе модуля 45 вычисления распределения размеров частиц исходного материала осуществляет коррекцию таким образом, чтобы распределение размеров крупных частиц, вычисленное на этапе S31 (этап вычисления распределения размеров крупных частиц) совпало с распределением размеров крупных частиц, предварительно измеренным с использованием сита (этап коррекции распределения размеров крупных частиц).
На этапе коррекции распределения размеров крупных частиц, вычисляют разность между распределением размеров крупных частиц, предварительно измеренным с использованием сита, и распределением размеров крупных частиц, вычисленным на этапе S31 (этап вычисления распределения размеров крупных частиц). Вычисление этой разности осуществляют несколько раз в отношении распределения размеров крупных частиц, предварительно измеренного с использованием сита, и распределения размеров крупных частиц, вычисленного на этапе вычисления распределения размеров крупных частиц. Затем эти несколько разностей между распределениями размеров частиц усредняют для вычисления усредненной разности распределений размеров частиц, и вычисленную усредненную разность распределений размеров частиц используют в качестве корректировочной величины для коррекции распределения размеров крупных частиц, вычисленного на этапе S31 (этап вычисления распределения размеров крупных частиц).
Кроме того, на этапе коррекции распределения размеров крупных частиц, вычисляют средний размер частиц для каждого из распределений - распределения размеров крупных частиц, предварительно измеренного с использованием сита, и распределения размеров крупных частиц, скорректированного на этапе коррекции распределения размеров крупных частиц. Затем несколько раз вычисляют средний размер частиц в отношении распределения размеров крупных частиц, предварительно измеренного с использованием сита, и распределения размеров крупных частиц, скорректированного на этапе коррекции распределения размеров крупных частиц. Далее выполняют вычисления для получения коэффициента “a” коррекции диаметра частиц таким образом, чтобы в результате выполненного несколько раз вычисления среднего размера частиц, средний размер частиц в распределении размеров крупных частиц, скорректированном на этапе коррекции распределения размеров крупных частиц, приблизился к среднему размеру частиц в распределении размеров крупных частиц, предварительно измеренном с использованием сита. Затем, этот вычисленный коэффициент “a” коррекции диаметра частиц используют в качестве корректировочной величины для коррекции среднего размера частиц для распределения размеров крупных частиц, скорректированного на этапе коррекции распределения размеров крупных частиц.
Далее, на этапе S332, на основе распределения размеров крупных частиц, полученного посредством коррекции распределения размеров крупных частиц, вычисленного на этапе S31 (этап вычисления распределения размеров крупных частиц), на этапе S331, и распределение размеров частиц липкого порошка, вычисленного на этапе S32 (этап вычисления распределения размеров частиц липкого порошка), модуль 47 вычисления скорректированного распределения размеров частиц исходного материала в модуле 45 вычисления распределения размеров частиц исходного материала вычисляет распределение размеров частиц кокса (исходного материала) 13 (этап вычисления скорректированного распределения размеров частиц исходного материала).
Наконец, на этапе S333, модуль 47 вычисления скорректированного распределения размеров частиц исходного материала передает распределение размеров частиц кокса (исходного материала) 13, полученное в результате вычислений, дисплейному устройству 5.
В результате, выполнение процедуры аппаратурой 1 для измерения распределения размеров частиц завершается.
Таким образом, при использовании аппаратуры для измерения распределения размеров частиц и способа измерения распределения размеров частиц согласно рассматриваемому варианту, распределение размеров крупных частиц кокса (исходного материала) 13 и распределение размеров частиц липкого порошка, налипшего на эти крупные частицы, вычисляют в реальном времени. Затем, на основе вычисленного распределения размеров крупных частиц и вычисленного распределения размеров частиц липкого порошка, вычисляют распределение размеров частиц кокса (исходного материала) 13. Это позволяет с высокой точностью измерять распределение размеров частиц кокса (исходного материала) 13, содержащего крупные частицы и липкий порошок, налипший на эти крупные частицы.
Кроме того, при использовании аппаратуры для измерения распределения размеров частиц и способа измерения распределения размеров частиц согласно рассматриваемому варианту, коррекция осуществляется таким образом, чтобы вычисленное распределение размеров крупных частиц совпало с распределением размеров крупных частиц, предварительно измеренным с использованием сита. Это позволяет измерять распределение размеров крупных частиц с более высокой точностью, что в результате дает более точное измерение распределения размеров частиц кокса (исходного материала) 13.
Хотя выше был описан один из вариантов настоящего изобретения, это изобретение указанным вариантом не исчерпывается, так что могут быть сделаны разнообразные изменения и модификации.
Например, аппаратура для измерения распределения размеров частиц и способ измерения распределения размеров частиц согласно настоящему изобретению могут быть применены ко всем технологиям для измерения распределения размеров частиц исходного материала, содержащего крупные частицы и липкий порошок, налипший на эти крупные частицы, равно как для измерения распределения размеров частиц кокса, представляющего собой один из исходных материалов для доменной печи и перемещающегося на транспортере в ходе технологического процесса, использующего доменную печь.
Кроме того, хотя в качестве устройства 2 для измерения крупных частиц в настоящем описании был использован лазерный дальномер, настоящее изобретение этим не исчерпывается. Например, устройство 2 для измерения крупных частиц может представлять собой любое устройство, способное наблюдать верхнюю поверхность кокса 13, перемещающегося на транспортере 12 и получать информацию, указывающую распределение размеров крупных частиц, такое как сочетание видеокамеры и источника света.
Кроме того, устройство 3 для измерения липкого порошка не ограничивается ни устройством для считывания изображения, ни спектроскопическим устройством, а может быть устройством для измерения распределения размеров частиц с использованием рассеивания лазерного излучения, способным измерять распределение размеров частиц коксового порошка на основе структуры распределения интенсивности рассеянного лазерного излучения, падающего на кокс 13. В этом случае, устройство для измерения распределения размеров частиц с использованием рассеивания лазерного излучения получает распределение размеров частиц коксового порошка в реальном времени (через каждые 30 с). Затем, это устройство для измерения распределения размеров частиц с использованием рассеивания лазерного излучения передает полученное им распределение размеров частиц коксового порошка в модуль 44 вычисления распределения размеров частиц липкого порошка в составе вычислительного устройства 4.
Кроме того, в рассматриваемом варианте, модуль 46 коррекции распределения размеров крупных частиц использует усредненную разность распределений размеров частиц в качестве корректировочной величины для коррекции распределения размеров крупных частиц, вычисленного посредством модуля 43 вычисления распределения размеров крупных частиц, и использует коэффициент “a” коррекции диаметра частиц в качестве корректировочной величины для коррекции среднего размера частиц для распределения размеров крупных частиц, скорректированного посредством модуля 46 коррекции распределения размеров крупных частиц (скорректированного с использованием усредненной разности распределений размеров частиц в качестве корректировочной величины).
Однако когда нужно управлять с использованием только кумулятивного профиля распределения, модуль 46 коррекции распределения размеров крупных частиц может использовать усредненную разность распределений размеров частиц в качестве корректировочной величины для коррекции только распределения размеров крупных частиц, вычисленного посредством модуля 43 вычисления распределения размеров крупных частиц. В альтернативном варианте, когда нужно управлять с использованием только среднего диаметра частиц, коэффициент “a” коррекции диаметра частиц может быть использован в качестве корректировочной величины для коррекции только среднего размера частиц для распределения размеров крупных частиц.
Когда нужно управлять с использованием только среднего диаметра частиц, в частности, модуль 46 коррекции распределения размеров крупных частиц (на этапе коррекции распределения размеров крупных частиц) вычисляет средний размер частиц для каждого распределения - распределения размеров крупных частиц, предварительно измеренного с использованием сита, и распределения размеров крупных частиц, вычисленного посредством модуля 43 вычисления распределения размеров крупных частиц (этап вычисления распределения размеров крупных частиц). Тогда, вычисление среднего размера частиц осуществляется несколько раз в отношении распределения размеров крупных частиц, предварительно измеренного с использованием сита, и распределения размеров крупных частиц, вычисленного посредством модуля 43 вычисления распределения размеров крупных частиц (этап вычисления распределения размеров крупных частиц). Далее, вычисление осуществляется для получения коэффициента “a” коррекции диаметра частиц таким образом, чтобы в результате вычисления среднего размера частиц в каждый из нескольких раз, средний размер частиц для распределения размеров крупных частиц, вычисленного посредством модуля 43 вычисления распределения размеров крупных частиц (этап вычисления распределения размеров крупных частиц) приблизилась к среднему размеру частиц для распределения размеров крупных частиц, предварительно измеренным с использованием сита. Затем, вычисленный коэффициент “a” коррекции диаметра частиц используется в качестве корректировочной величины для коррекции среднего размера частиц для распределения размеров крупных частиц, вычисленного посредством модуля 43 вычисления распределения размеров крупных частиц (этап вычисления распределения размеров крупных частиц).
Список позиционных обозначений
1: Аппаратура для измерения распределения размеров частиц
2: Устройство для измерения крупных частиц
3: Устройство для измерения липкого порошка
4: Вычислительное устройство
5: Дисплейное устройство
10: Бункер
11: Сито
12: Транспортер
13: Кокс (исходный материал)
41: Вычислительный модуль
42: Запоминающее устройство
43: Модуль вычисления распределения размеров крупных частиц
44: Модуль вычисления распределения размеров частиц липкого порошка
45: Модуль вычисления распределения размеров частиц исходного материала
46: Модуль коррекции распределения размеров крупных частиц
47: Модуль вычисления скорректированного распределения размеров частиц исходного материала