專利名稱：對出料塊及類似元件進(jìn)行聲監(jiān)控的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所描述的實(shí)施例一般涉及冶金爐的診斷系統(tǒng)和方法。具體地，實(shí)施例涉及在出料 塊(tapblock)或類似元件的出料通道的出料和切割(lancing)期間發(fā)生的事件的實(shí)時聲 監(jiān)控系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
大多數(shù)冶金爐具有至少一個用于從爐中排出熔化的處理材料的出料塊。從冶金爐 經(jīng)由出料塊排出熔化的處理材料的過程被稱為出料(tapping)。出料塊通常具有銅殼、冷卻元件、耐火材料和出料通道。銅殼限定熱面和冷面，熱 面是出料塊上位置最靠近爐內(nèi)熔化處理材料的那一面，冷面和熱面相對。由于爐內(nèi)包含的 熔化的處理材料極熱，因此出料塊具有一個或更多個冷卻元件來調(diào)節(jié)內(nèi)耐火爐襯、出料通 道和銅殼的溫度。冷卻元件通常是鄰近或者圍繞出料塊的管道。冷卻液被泵送通過這些管 道。穿過出料塊的中心并且連接到熱面和冷面處的是出料通道。出料通道被一層或者 更多層耐火爐襯圍繞。出料通道是大致圓形的，熔化的處理材料在出料過程期間流過出料 通道。出料塊的冷卻元件起到從耐火爐襯和出料通道吸取熱量的作用。在沒有進(jìn)行出料時，出料通道通常由耐熱粘土或者其他合適材料堵上。粘土塞保 留在出料通道中直到需要出料。當(dāng)需要出料時，必須從出料通道移去粘土塞。為了移去粘 土塞，使用稱為熱切割槍的工具將其破裂成片移去。工作人員(一般稱為出料員)手工操 作切割槍，并且撞擊粘土塞，試圖將粘土塞分離，并且使熔化的處理材料流過出料通道。出 料員一般多次撞擊粘土塞，試圖完全清除出料通道。除了開口和切割，在某些工藝中，鉆孔 也用于打開出料通道。在切割過程期間，出料員可能會無意地撞擊到粘土塞周邊的耐火材料爐襯以及出 料通道中的某些部分。來自切割槍的撞擊可損壞出料塊的耐火爐襯。此外，通過出料通道 的熔化金屬流可逐漸腐蝕出料通道的耐火爐襯，導(dǎo)致出料塊損壞。損壞的出料塊會出現(xiàn)安 全危險，并且在它們需要更換時導(dǎo)致高成本的生產(chǎn)停機(jī)。因此，需要一種監(jiān)控出料過程、鉆孔過程尤其是切割過程并且提供反饋從而使對 出料塊或耐火爐襯的損壞最小的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明描述若干種監(jiān)控(或稱監(jiān)視)出料塊或類似元件的系統(tǒng)。某些實(shí)施例包括多個聲發(fā)射傳感器，其定位為感測沿至少一個聲波導(dǎo)件傳送的聲 信號，所述聲波導(dǎo)件至少部分地被接收(或稱容納)在所述出料塊的外部結(jié)構(gòu)內(nèi)。
某些實(shí)施例還包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用于處理來自每個所述聲發(fā)射傳感器的輸出， 以確定與所述出料塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(具體是耐火爐襯)有關(guān)的事件的發(fā)生。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包 括存儲器并且配置為對所確定的事件和所述出料塊的操作參數(shù)進(jìn)行比較，以根據(jù)所確定的 事件和所述操作參數(shù)的比較結(jié)果產(chǎn)生指示數(shù)據(jù)。某些實(shí)施例還包括響應(yīng)于數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的指示裝置，用于基于所述指示數(shù)據(jù)提供 指示。本發(fā)明還提供監(jiān)控出料塊或類似元件的方法。該方法包括從多個聲發(fā)射傳感器 沿至少一個聲波導(dǎo)件接收電信號，所述聲波導(dǎo)件至少部分地被接收在所述出料塊的外部結(jié) 構(gòu)內(nèi)。所述電信號對應(yīng)于沿所述至少一個聲波導(dǎo)件傳送并且由所述多個聲發(fā)射傳感器感測 的聲信號。所述電信號被處理，以確定與所述出料塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(具體是耐火爐襯)有關(guān)的 事件的發(fā)生。所述事件和所述出料塊的操作參數(shù)進(jìn)行比較。根據(jù)所述比較產(chǎn)生指示數(shù)據(jù)， 并且基于所述指示數(shù)據(jù)提供指示。


為了更好地理解本文描述的實(shí)施例和更清楚顯示如何實(shí)施它們，現(xiàn)在將示例性地 參考附圖進(jìn)行介紹，附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的用于冶金爐的出料塊的聲監(jiān)控系統(tǒng)的方框圖；圖2是圖1聲監(jiān)控系統(tǒng)中使用的監(jiān)控站的一個實(shí)施例的方框圖；圖3是更詳細(xì)示出圖2的監(jiān)控站的存儲器模塊的方框圖；圖4是冶金爐出料塊的透視圖；圖5是示出了出料塊的預(yù)定區(qū)的相對位置的示意圖；圖6是使用圖1的聲監(jiān)控系統(tǒng)來監(jiān)控出料塊的方法的流程圖；圖7是確定聲事件源位置的方法的流程圖；為簡明起見，圖中示出的元件未必是按比例繪出的。例如，為了清楚，某些元件的 尺寸可以相對于其他元件被放大。此外，在已適當(dāng)考慮之處，可在各圖中使用相同的附圖標(biāo) 記，以指示相應(yīng)或類似的元件。
具體實(shí)施例方式為了提供在此描述的實(shí)施例的全面理解，故在此通過舉例闡述實(shí)施例的特定細(xì) 節(jié)。此外，不應(yīng)將這些描述視為對此處所述實(shí)施例范圍的任何方式的限制，而應(yīng)視為僅僅描 述此處所述各種實(shí)施例可能的實(shí)施方式。所述實(shí)施例一般涉及冶金爐冷卻元件例如出料塊的診斷系統(tǒng)和方法。具體地，這 些實(shí)施例涉及出料塊和類似管道的開口、鉆孔、切縫的實(shí)時聲監(jiān)控。在附圖和說明書中，相同的附圖標(biāo)記用于表示附圖和描述的實(shí)施例之間的相同元 件、功能或者特征，現(xiàn)在參考圖1，所示的實(shí)時聲監(jiān)控系統(tǒng)100用于監(jiān)控與冶金爐110關(guān)聯(lián)使用的出料 塊120。冶金爐110可以是任何已知類型的包括出料塊120的熔爐。這種冶金爐110的例 子包括感應(yīng)電爐、電弧爐、閃速爐、鼓風(fēng)爐、化學(xué)氯化器或者任何熱冶金金屬熔煉爐。出料塊120可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何結(jié)構(gòu)。出于說明的目的，應(yīng)該理解出料塊120是一種總體性設(shè)計，其包括銅殼、冷卻回路、出料口和耐火爐襯。出料塊120在 下面關(guān)于圖4的討論中將被更加詳細(xì)地描述。在聲監(jiān)控系統(tǒng)100中，出料塊包括聲波導(dǎo)件130。用在這一上下文中的術(shù)語“聲波 導(dǎo)件”表示一種物理結(jié)構(gòu)(或稱實(shí)物結(jié)構(gòu))，其能夠在該結(jié)構(gòu)內(nèi)傳播波。具體地，聲波導(dǎo)件 130是能夠在該結(jié)構(gòu)內(nèi)或者沿著該結(jié)構(gòu)傳播聲波或者超聲波的物理結(jié)構(gòu)。換句話說，聲波導(dǎo) 件130是將聲傳播從源位置引導(dǎo)到期望位置的裝置。聲波導(dǎo)件130也能夠被描述為是聲波 或者超聲波傳送線路。任何接觸聲波導(dǎo)件130的聲信號都會沿聲波導(dǎo)件130的整個長度傳 播。聲波導(dǎo)件130所攜帶的聲波或者超聲波的性態(tài)取決于波導(dǎo)的彈性波速度。彈性波 速度被認(rèn)為是聲波導(dǎo)件130的恒定材料特性。確定給定聲波導(dǎo)件130的材料的彈性波速度 的方法對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是公知的。例如，一種確定給定材料的彈性波速度的方法 是在介質(zhì)(例如冷卻回路)上放置兩個隔開已知距離的傳感器，并且通過它們傳送彈性波。 第一個波到達(dá)每個傳感器之間的時間延遲被用于測量介質(zhì)(或者在本例中是冷卻回路)的 應(yīng)力波速度。在聲監(jiān)控系統(tǒng)100中，聲波導(dǎo)件130可以由具有期望機(jī)械特性(熔化溫度、抗蝕性 等等)的任何材料制成。聲波導(dǎo)件130可以是安裝在出料塊120內(nèi)專門用作聲波導(dǎo)件130 的分離部件，或者聲波導(dǎo)件130的功能可以通過穿過出料塊120的殼的已有出料塊120部 件(例如冷卻回路)來實(shí)現(xiàn)。在聲監(jiān)控系統(tǒng)100的這一實(shí)施例中，聲波導(dǎo)件130的目的是 從出料塊120的內(nèi)部傳送聲信號到聲發(fā)射傳感器140能夠接收聲信號的外部位置。聲監(jiān)控 系統(tǒng)100可包括一個或多個聲波導(dǎo)件130，這取決于所用出料塊120的結(jié)構(gòu)和所需的聲測 量。在某些實(shí)施例中，冷卻回路可用作波導(dǎo)介質(zhì)。在這種實(shí)施例中，聲發(fā)射(AE)傳感 器被附連到每個冷卻回路的入口和出口。冷卻回路沿出料通道和內(nèi)耐火爐襯延伸。為了確 定耐火爐襯的波速度，可考慮溫度對耐火材料應(yīng)力波速度的影響。隨著耐火材料被侵蝕掉， 與耐火材料侵蝕有關(guān)的聲信號的物理源將變得接近波導(dǎo)管，因此增加了信號的振幅。源和 接收者之間的時間延遲隨著耐火材料被侵蝕掉而減少，并且源和波導(dǎo)之間的距離減少。應(yīng) 力波能量源是熔化的金屬穿過出料通道以及耐火材料侵蝕的運(yùn)動，耐火材料侵蝕是由熔化 的金屬的熱學(xué)影響或機(jī)械影響導(dǎo)致的。隨著熔化的金屬從內(nèi)爐室運(yùn)動到外部出料槽而產(chǎn)生 聲音(以及超聲)。聲監(jiān)控系統(tǒng)100可被配置為檢測來自各種源的聲發(fā)射。在出料塊120中，聲發(fā)射 的預(yù)期源可包括切縫、出料和加蓋(出料通道的重新密封)活動，熱的金屬穿過(膨脹)時 和耐火爐襯相關(guān)的噪聲，出料口被加蓋和耐火材料冷卻(收縮)時和耐火爐襯相關(guān)的噪聲， 和出料粘土和周圍耐火爐襯的鉆孔相關(guān)以及耐火爐襯磨損、銅損耗、熔化的金屬流、冷卻回 路中的水流和出料塊的損壞部分附近的冷卻回路中的水沸騰有關(guān)的噪聲。在聲監(jiān)控系統(tǒng)100的某些實(shí)施例中，聲發(fā)射傳感器140可附連到聲波導(dǎo)件130。聲 發(fā)射傳感器140作為變換器將聲波導(dǎo)件130攜帶的聲信號轉(zhuǎn)變成可被監(jiān)控站140處理的 相應(yīng)電信號。例如，在出料塊120內(nèi)產(chǎn)生的聲信號可通過壓力波或者振動傳送到聲波導(dǎo)件 130，以傳送到出料塊120的外部。附連到聲波導(dǎo)件130的聲發(fā)射傳感器140可將聲波導(dǎo)件 130的振動變換為相應(yīng)的電脈沖，然后傳送到監(jiān)控站150。
聲發(fā)射傳感器140可以是任何已知類型的能夠?qū)⒙暷芰炕蛘哒駝幽芰哭D(zhuǎn)換為相 應(yīng)電信號的變換器。這種變換器的一個例子是加速計。在聲監(jiān)控系統(tǒng)100中使用的加速計 可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何合適的類型。例如，加速計可以是壓電傳感器、光傳感器 (基于電容彈簧質(zhì)量塊的)、機(jī)電伺服裝置(基于應(yīng)變儀或者基于磁感應(yīng)的)。要理解的是， 習(xí)知本技術(shù)的使用者能夠針對給定出料塊120和冶金爐110周圍的特定狀態(tài)選擇適當(dāng)?shù)募?速計。聲監(jiān)控系統(tǒng)100可包括多個聲發(fā)射傳感器140，這些聲發(fā)射傳感器140附連到沿著容 裝于出料塊120內(nèi)每個聲波導(dǎo)件130的獨(dú)立位置。聲發(fā)射傳感器140產(chǎn)生的電信號由監(jiān)控站150接收進(jìn)行處理。信號從聲發(fā)射傳 感器140到監(jiān)控站150的傳送可使用SMA-BNC電纜將聲發(fā)射傳感器140連接到前置放 大器(未示出)來完成。同軸電纜然后可用于將前置放大器連接到數(shù)據(jù)獲取模塊，例如 micr0DiSP(未示出)，或者連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換器220 (如圖2中所示)。信號的傳送可以使用 任何其他合適的電纜或者能夠在冶金爐周圍環(huán)境中工作的傳送裝置來完成。傳送電纜和前 置放大器可被隔熱，從而保護(hù)它們不受爐熱的損壞。還可期望的是使用包括內(nèi)部信號放大 器的聲發(fā)射傳感器140，從而減少或者消除對單獨(dú)前置放大器的需求。減少前置放大器的數(shù) 量必然使暴露于爐熱的可能易損壞的部件數(shù)量減至最少。聲信號的獲取和處理可用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種方法或者在市面上可購買 到的系統(tǒng)來執(zhí)行。這種聲信號獲取和處理系統(tǒng)示例由美國新澤西州的Physical Acoustics Corporation和德國的Vallen-Systeme GmbH生產(chǎn)。在聲監(jiān)控系統(tǒng)100的某些實(shí)施例中， 監(jiān)控站150可以是個人計算機(jī)(PC)、基于處理系統(tǒng)或者任何其他類似或可比較系統(tǒng)的服務(wù)
ο聲發(fā)射監(jiān)控技術(shù)的例子包括測量聲波導(dǎo)件130中的聲活動和強(qiáng)度。聲監(jiān)控系統(tǒng) 100背后的原理是在每個聲信號后存在物理源，并且該源釋放的轉(zhuǎn)換為高頻振動的部分能 量被檢測為聲發(fā)射。也可以使用模式識別技術(shù)比較聲信號，從而將聲信號分類為源自給定 源。例如，當(dāng)聲監(jiān)控系統(tǒng)100被配置為監(jiān)控耐火爐襯的狀態(tài)時，它可檢測和穿過出料 通道的熔化金屬流相關(guān)的信號。這些信號在熔化金屬和耐火爐襯之間的界面上產(chǎn)生，并且 信號傳播由熔化金屬的運(yùn)動以及耐火材料的結(jié)果熱膨脹或者內(nèi)耐火爐襯的磨損和損耗引 起。為了使聲發(fā)射由聲監(jiān)控系統(tǒng)100檢測，聲發(fā)射必須傳播穿過出料塊的耐火爐襯和銅殼， 直到它們到達(dá)聲波導(dǎo)件130 (例如Monel冷卻管)。當(dāng)聲發(fā)射傳播穿過出料塊120的耐火爐襯和銅殼時，它可能經(jīng)歷顯著的信號衰 減。衰減的程度和聲發(fā)射在接觸聲波導(dǎo)件130之前穿過的耐火材料和銅殼材料的厚度相 關(guān)。通常，耐火爐襯或銅殼越薄，聲發(fā)射的衰減越小。因此，如果給定的聲發(fā)射變得更強(qiáng)，那 么可能指示聲發(fā)射穿過的耐火材料和銅材料的量減少。耐火材料或銅材料的量減少可能表 示出料通道的磨損或損壞。通常，信號衰減是出料塊120部件的材料特性的函數(shù)。通過任 何特定出料塊120部件的信號衰減程度是楊氏模量、泊松比和密度的函數(shù)。如果需要的話，特定聲信號的源位置可以基于從多個聲發(fā)射傳感器140位置接收 的信號的到達(dá)時間確定。例如，當(dāng)使用安裝在聲波導(dǎo)件130的相對端上的兩個聲發(fā)射傳感 器140時，特定聲信號的源位置可以基于以下確定i)聲信號在每個聲發(fā)射傳感器140的 到達(dá)時間差異和ii)聲波導(dǎo)件130的彈性波速度。位置信息可由監(jiān)控站150輸出或者存儲為獨(dú)特的位置，或者替代性地，位置信息可和對應(yīng)于出料塊120的指定區(qū)域的多個預(yù)定區(qū) 位置比較。因此，監(jiān)控站150輸出的位置信息可以是沿聲波導(dǎo)件130的距離(即源距聲發(fā) 射傳感器140為3米)，并且源信息可以輸出為對應(yīng)于出料塊120的一部分的區(qū)指示(即源 是出料通道的左壁)。后文將參考圖2和3對上述信號處理技術(shù)進(jìn)行更詳細(xì)的介紹。監(jiān)控站150也利用聲信號數(shù)據(jù)確定聲事件是否已經(jīng)發(fā)生。用于確定聲事件是否已 經(jīng)發(fā)生的標(biāo)準(zhǔn)和閾值可以是系統(tǒng)操作員設(shè)置的任何預(yù)定條件。例如，聲事件可以是不連續(xù) 的短持續(xù)時間事件(出料切割槍對耐火爐襯的高沖擊撞擊)，它可以是相對穩(wěn)定的聲信號 的閾值警告(流過出料口的液體金屬導(dǎo)致的聲發(fā)射振幅增加)或者可以是多個聲信號的累 積或者組合(多次低沖擊切割槍撞擊累積可觸發(fā)聲事件)。和各個聲信號的位置信息很相 似，給定聲事件的位置可輸出為沿聲波導(dǎo)件130的不連續(xù)位置，或者映射到對應(yīng)的預(yù)定區(qū) 位置的不連續(xù)位置。在執(zhí)行必要的聲信號獲取和處理之后，監(jiān)控站150可向指示器160和狀態(tài)顯示器 170提供輸出。指示器160提供位于冶金爐110附近的高度(非常)可見的顯示器，以向在爐110 附近工作的職員和操作員提供實(shí)時反饋。具體地，指示器160在切割、出料或鉆孔期間向操 作員提供視覺反饋。指示器160可以直接安裝在冶金爐110的壁上，或者它可以安裝在從冶 金爐110和出料塊120可見的單獨(dú)位置。指示器160可以配置為向出料員實(shí)時顯示反饋。 實(shí)時反饋使出料員可以修改指示器160的動作，從而避免對出料塊120和其中的耐火爐襯 的損壞。指示器160可以配置為良好(0K)狀態(tài)、警告狀態(tài)和停止/危險狀態(tài)。這些狀態(tài)可 分別由指示器160上的綠色、黃色和紅色燈表示，因而類似于常見的交通燈。指示器160也 可包括若干組指示燈，對應(yīng)于出料塊120中每個預(yù)定義區(qū)的狀態(tài)。為了清楚，下面略述說明 由聲事件導(dǎo)致的可能指示輸出的例子。考慮其切割槍撞擊出料塊120的出料口 125(圖4)的左壁、引起聲事件的出料員。 如果指示器160包括單組指示燈，那么該指示器可閃爍黃燈，警告出料員已經(jīng)發(fā)生不適當(dāng) 的撞擊。但是如果指示器為出料塊120的每個預(yù)定義區(qū)包括一組指示燈，那么該指示器可 閃爍對應(yīng)于出料口 126的左壁的那組指示燈內(nèi)的黃燈。第二種方案是優(yōu)選的，因?yàn)樗o出 料員提供更精確和有用的信息?？吹綄?yīng)于出料口 126的左壁的黃燈后，出料員能夠?qū)⑾?一次切割槍撞擊移到右邊，以避免撞擊壁。雖然指示器160被描述為顯示顏色燈的簡單排列，但是可理解的是指示器160可 配置為顯示視覺信息(例如燈光、文本、圖像、照片、動畫等等)和聲頻信息(喇叭、蜂鳴器、 警報器、音樂、預(yù)錄制對話、錄制的報警消息等等)的任何組合。除了指示器160之外，來自監(jiān)控站150的信息也可發(fā)送到狀態(tài)顯示器170。狀態(tài)顯 示器170可顯示指示器160顯示的相同信息，或者它可顯示不同的一組信息。此外，狀態(tài)顯 示器170可以在實(shí)體位置上和冶金爐110極接近，或者狀態(tài)顯示器170可位于遠(yuǎn)程位置，例 如控制室或管理人的辦公室。狀態(tài)顯示器170可采取和指示器160相同的形式(即狀態(tài)顯 示器170也可以是一組有色燈)或它可以是不同的形式。例如，狀態(tài)顯示器170可包括計 算機(jī)監(jiān)視器、模擬儀表、數(shù)字顯示器、聽覺警告器、電視監(jiān)控器或任何其他合適的顯示裝置。 雖然顯示聲監(jiān)控系統(tǒng)100的實(shí)施例包括指示器160和狀態(tài)顯示器170兩者，但是要理解聲監(jiān)控系統(tǒng)100可配置為在沒有指示器160和/或狀態(tài)顯示器的情況下工作，或者指示器160 和狀態(tài)顯示器170的功能可組合成單一元件。監(jiān)控站150也可連接到網(wǎng)絡(luò)180，從而它和用戶站190通信。網(wǎng)絡(luò)180可以是開放 網(wǎng)絡(luò)或者閉合網(wǎng)絡(luò)，并且它可以是有線網(wǎng)絡(luò)或無線網(wǎng)絡(luò)。連接到網(wǎng)絡(luò)的用戶站190可以是 個人計算機(jī)或者任何類似設(shè)備。一旦連接到網(wǎng)絡(luò)180，來自監(jiān)控站150的輸出信息可從在遠(yuǎn) 程位置的用戶站190訪問或存儲在其中。顯示在用戶站190上的信息可以是指示器160和 狀態(tài)顯示器170顯示的相同信息或用戶站190可配置為顯示不同的一組信息。除了顯示監(jiān) 控站150輸出的實(shí)時信息外，用戶站190也可配置為訪問任何存儲的信號數(shù)據(jù)或包含在監(jiān) 控站150內(nèi)的聲事件信息。訪問存儲的數(shù)據(jù)使得在用戶站190工作的操作員能夠比較實(shí)時 聲發(fā)射數(shù)據(jù)和以前記錄的聲發(fā)射數(shù)據(jù)。這樣的比較使操作員可以在延長的時間段內(nèi)趨向聲 發(fā)射信息，因此使操作員能夠跟蹤給定出料塊120的聲發(fā)射變化，或者跟蹤和評估給定出 料員的表現(xiàn)。圖2示出了一個方框圖，其圖解說明了圖1所示監(jiān)控站150的實(shí)施例。監(jiān)控站150 的實(shí)施例包括主工作站230。主工作站230包括存儲在存儲器260中且在處理器250上執(zhí) 行的計算機(jī)軟件模塊270、280和290。處理器250可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何在市 面上可購買到的處理器。類似地，存儲器260可以是任何類型的在市面上可購買到的易失 性或非易失性計算機(jī)存儲器。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的是主工作站230可根據(jù)需要包括額外 的存儲器、軟件模塊和處理器。處理器250也可和網(wǎng)絡(luò)180、指示器160和狀態(tài)顯示器170通信。和網(wǎng)絡(luò)180通 信使處理器250能夠輸出聲信號和聲事件數(shù)據(jù)，用于在遠(yuǎn)程位置，并入圖1中所示的用戶站 190的存儲和分析。和網(wǎng)絡(luò)180的通信也允許處理器250可被遠(yuǎn)程訪問和控制，使得也可以 從遠(yuǎn)程位置影響處理器230和主工作站230的配置變化。處理器250和指示器160及狀態(tài) 顯示器170之間的通信允許聲信號和聲事件信息從主工作站230輸出并且顯示給出料員和 系統(tǒng)操作員。主工作站230也包括和處理器250通信的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和顯示器240。模數(shù)(A/D) 轉(zhuǎn)換器250被配置為接收聲發(fā)射傳感器140 (參見圖1)產(chǎn)生的模擬聲發(fā)射信號210并且將 它們轉(zhuǎn)換成傳遞到處理器250的相應(yīng)數(shù)字信號。模數(shù)轉(zhuǎn)換器250可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員已 知的任何在市面上可購買到的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。同樣，模數(shù)轉(zhuǎn)換器250可以是單通道的，用于處 理來自單個聲發(fā)射傳感器140的聲發(fā)射信號210，或者模數(shù)轉(zhuǎn)換器250可以是多通道的，用 于處理來自多個聲發(fā)射傳感器140的聲發(fā)射信號210。要理解的是，如果模數(shù)轉(zhuǎn)換器250是 單通道的，那么可在主工作站230中包括多個模數(shù)轉(zhuǎn)換器250，以便每個安裝在出料塊120 上的聲發(fā)射傳感器140有一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器250。在圖2中，所示的模數(shù)轉(zhuǎn)換器250容裝于主 工作站230內(nèi)，但是，要理解的是，模數(shù)轉(zhuǎn)換器250可以是聲發(fā)射傳感器140整體的一部分 (或稱集成到聲發(fā)射傳感器140中)，或者它可以是位置上遠(yuǎn)離主工作站230但與主工作站 230可通信地連接的自包含裝置。顯示器240可以是任何類型的在市面上可購買到的數(shù)據(jù)顯示裝置，但是出于解釋 性目的，它可理解為計算機(jī)監(jiān)視器。顯示器240可以以和上述指示器160及狀態(tài)顯示器170 類似的方式向操作員顯示系統(tǒng)信息。此外，顯示器240可以和適當(dāng)?shù)挠嬎銠C(jī)輸入裝置(例 如鍵盤或鼠標(biāo)，未示出)結(jié)合使用，以允許操作員直接配置和修改主工作站230，而無需如上文所述的那樣必須通過網(wǎng)絡(luò)180來連接。監(jiān)控站150可僅包括如上所述的主工作站230，例如，如果監(jiān)控站150的功能可使 用單個主工作站230PC實(shí)現(xiàn)。但是，要理解的是，監(jiān)控站150也可包括配置為和主工作站 230通信的額外PC、服務(wù)器、處理器、顯示器和存儲器模塊。如圖2和3所示，主工作站230的存儲器260包括多個軟件模塊270、280和290， 用于處理從聲發(fā)射傳感器140接收的聲發(fā)射信號210。這種軟件模塊包括聲發(fā)射斷層攝影 模塊270，聲發(fā)射數(shù)據(jù)獲取和評估系統(tǒng)280和模式識別模塊290。雖然未示出，但是存儲器 260可包括額外的軟件模塊，例如用于聲發(fā)射和聲事件數(shù)據(jù)的存儲和檢索的數(shù)據(jù)庫模塊。聲發(fā)射斷層攝影模塊270負(fù)責(zé)生成出料通道、耐火爐襯、冷卻回路410、420和出料 塊120的其他元件的二維(2D)或三維(3D)圖像。在出料塊120的工作期間，聲監(jiān)控系統(tǒng) 100可監(jiān)控聲發(fā)射，這些聲發(fā)射對應(yīng)于耐火材料磨損、銅殼損壞、熔化的金屬流、冷卻回路 410,420中的水流和出料塊120的損壞部分附近的冷卻回路內(nèi)的水沸騰。使用聲發(fā)射傳感 器140收集的數(shù)據(jù)和源位置模塊320 (在下面詳細(xì)描述)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，聲發(fā)射斷層攝影模塊 270生成圖示說明出料塊120的條件的2D或3D圖像。例如，監(jiān)視耐火材料磨損聲發(fā)射時， 聲發(fā)射斷層攝影模塊270可生成對應(yīng)于耐火爐襯的表面輪廓/幾何形狀的3D圖像。聲發(fā) 射斷層攝影模塊270生成的圖像可示出耐火爐襯的表面上的標(biāo)記后凹陷或其他磨損模式。不是顯示出料通道的完整3D圖像，聲發(fā)射斷層攝影模塊270可配置為顯示一系列 2D截面圖像，顯示在沿出料通道的長度的多個預(yù)定截面位置的相對耐火材料厚度。也可以 為多個出料塊120部件生成類似的圖像，例如冷卻回路410、420或銅殼。模式識別模塊290負(fù)責(zé)處理和分類從聲發(fā)射傳感器140接收的聲發(fā)射信號210。 使用模式識別模塊290，在出料過程中產(chǎn)生的聲信號可被識別和分類。一種可能的分類方法 是基于發(fā)射的物理源分離聲發(fā)射。例如，在出料過程中產(chǎn)生的所有聲發(fā)射可分類成4組。第一組聲發(fā)射由流過出料口和出料通道的液體金屬引起。這個類型的聲發(fā)射可被 監(jiān)控，以跟蹤和評估耐火爐襯材料的條件。第二組聲發(fā)射由在切割過程中撞擊出料塊120 或出料通道的耐火爐襯的切割槍的機(jī)械沖擊引起。跟蹤切割撞擊聲發(fā)射可用于評估出料過 程和跟蹤各個出料員的表現(xiàn)。第三組聲發(fā)射在閉合出料口的過程期間產(chǎn)生，而第四組聲發(fā) 射在出料塊冷卻時產(chǎn)生。所有4組聲發(fā)射的跟蹤和趨勢可提供對于過程監(jiān)控和改進(jìn)有用的 數(shù)據(jù)。聲發(fā)射分類數(shù)據(jù)可從模式識別模塊290輸出到聲發(fā)射數(shù)據(jù)獲取和評估模塊280，用于 進(jìn)一步處理。模式識別模塊290可基于各種信號特性將聲發(fā)射分類。例如，一個或多個以下信 號特性可用于分類信號峰值振幅、能量、持續(xù)時間，上升時間、平均頻率和上升時間與持續(xù) 時間比。其他因素，例如在出料過程的特定部分期間聲發(fā)射的發(fā)生時間，聲發(fā)射的源位置 (當(dāng)前正在發(fā)生哪部分出料過程)、發(fā)射源位置(如下所述，從源位置模塊320獲取的，系統(tǒng) 操作員選擇的任何其他聲發(fā)射特征可用于分類聲發(fā)射。在某些實(shí)施例中，開發(fā)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用 于模式識別并且最終產(chǎn)生出料通道的圖像重構(gòu)。雖然已經(jīng)關(guān)于用模式識別模塊290分析發(fā) 射描述了聲發(fā)射分類，但是要理解等同或可比較的處理可由信號處理模塊330或替代的軟 件模塊實(shí)時完成。然后聲發(fā)射數(shù)據(jù)獲取和評估系統(tǒng)模塊280可以處理已分類的聲發(fā)射。聲發(fā)射數(shù)據(jù)獲取和評估系統(tǒng)模塊280負(fù)責(zé)接收和處理聲信號信息以及檢測聲事 件的存在和確定聲事件的源位置。聲發(fā)射數(shù)據(jù)獲取和評估系統(tǒng)模塊280處理的聲發(fā)射數(shù)據(jù)可直接來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器、聲發(fā)射斷層攝影模塊270或模式識別模塊290。如圖3所示，聲發(fā) 射數(shù)據(jù)獲取和評估系統(tǒng)模塊280包括檢測模塊310、源位置模塊320和信號處理模塊330。檢測模塊310負(fù)責(zé)確定是否已經(jīng)發(fā)生聲事件。檢測模塊310可直接從模數(shù)轉(zhuǎn)換器 220 (經(jīng)由處理器250)、模式識別模塊290接收聲發(fā)射信號，或者它可從信號處理模塊330 接收已處理的聲發(fā)射信號。經(jīng)過信號處理模塊330的信號可被濾波、放大或者根據(jù)需要修 改。檢測模塊310也可從如上所述的模式識別模塊290接收數(shù)據(jù)。一接收聲發(fā)射信號，檢 測模塊410就比較聲發(fā)射信號的特征和一組預(yù)定閾值或其他警報條件。如果聲發(fā)射信號超 過關(guān)聯(lián)的閾值或警報條件，檢測模塊310可登記聲事件?？捎枚鄠€閾值或警報條件配置檢 測模塊310，包括和特定聲發(fā)射信號關(guān)聯(lián)的多個預(yù)定閾值。例如，檢測模塊310可具有“警告”和“警報”發(fā)射幅度閾值，這些閾值和對應(yīng)于在 出料塊120內(nèi)的耐火材料上流動的液體金屬的聲發(fā)射信號相關(guān)。如果聲發(fā)射信號的幅度達(dá) 到“警告”閾值，檢測模塊310就可登記聲事件并輸出聲事件數(shù)據(jù)到處理器250，其中數(shù)據(jù)被 路由到指示器160上的黃燈。如果聲發(fā)射的幅度增加，以至于它超過“警報”閾值，檢測模 塊310就可登記并輸出另一聲事件到處理器250，因此激活指示器160上的紅燈。此外，檢測模塊310可配置為具有和耐火材料上的切割或出料沖擊或鉆孔生成的 聲發(fā)射關(guān)聯(lián)的閾值。和切割或出料沖擊或鉆孔相關(guān)的閾值可包括發(fā)射幅度閾值(如上關(guān)于 金屬流發(fā)射描述的)以及發(fā)生閾值。如果分類為和切割、出料或鉆孔活動(通過模式識別 模塊290或信號處理模塊330)相關(guān)的聲發(fā)射超過預(yù)定閾值，那么切割、出料撞擊或鉆孔幅 度閾值可導(dǎo)致聲事件。發(fā)生閾值可導(dǎo)致檢測模塊310登記聲事件，如果預(yù)定事件發(fā)生指定 的次數(shù)的話。例如，檢測模塊310可跟蹤切割、出料撞擊或鉆孔聲發(fā)射并將聲發(fā)射和幅度閾值 與發(fā)生閾值兩者比較。如果切割或出料撞擊偏離到不期望方向，它的聲發(fā)射將指示偏離，并 且“警告”或“警報”幅度閾值和聲事件可由檢測模塊310登記。如果切割、出料撞擊或鉆孔聲發(fā)射不超過幅度閾值，檢測模塊310就可不登記聲 事件，但是它記錄每個聲發(fā)射。使用發(fā)生閾值，如果檢測模塊310在出料時間期間記錄5個 或更多的切割、出料撞擊或鉆孔聲發(fā)射(不管它們是否超過幅度閾值)，那么它可登記“警 告”聲事件。檢測模塊310可登記“警告”聲事件，即使它在出料時間期間記錄8個或更多 的切割、出料撞擊或鉆孔(不管聲發(fā)射是否超過幅度閾值)。包含在檢測模塊310內(nèi)的發(fā)生 閾值也可合并來自源位置模塊320的信息，使得出料塊120內(nèi)的每個區(qū)可具有獨(dú)立的發(fā)生 閾值。即使沒有單個切割、出料撞擊或鉆孔聲發(fā)射的幅度足以登記基于幅度閾值的“警告” 事件，出料塊120的耐火材料可被在同一位置的多次低沖擊撞擊燃燒損壞。通過使用發(fā)生 閾值，檢測模塊310可有利地說明多次檢測模塊310的切割、出料撞擊或鉆孔的累積效應(yīng)。 在其他實(shí)施例中，存在任意數(shù)量的代替“警告”和“警報”級別或者除“警告”和“警報”級別 之外的警報，并且每種類型警報的閾值可變化。用于幅度閾值和發(fā)生閾值兩者的值可基于各種準(zhǔn)則確定，包括出料塊120的壽 命，指定區(qū)中耐火材料的條件、指定出料塊的歷史性能、歷史聲發(fā)射級別、特定的耐火材料 成分、出料塊的溫度、環(huán)境噪聲條件、使用的聲發(fā)射傳感器140的類型或其他因素。在設(shè)置 閾值時，可考慮耐火材料的各種特征。隨著耐火材料的厚度減少，聲發(fā)射的信號振幅增加 并且信號衰減時間增加。耐火爐襯的這些特征可用于設(shè)置的幅度閾值和發(fā)生閾值。隨著耐火爐襯老化，聲事件的數(shù)量可改變。例如，隨著耐火爐襯老化，可在其中發(fā)生裂縫，并且各種 聲發(fā)射可由爐襯和殼或出料塊的連接或從殼或出料塊分離爐襯時的裂縫產(chǎn)生。在某些情況 下，源自有裂縫的耐火爐襯的聲發(fā)射具有增加的振幅。聲發(fā)射可使用模式識別或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 識另U。所有聲事件數(shù)據(jù)可從檢測模塊32輸出到處理器250，用于處理和路由到網(wǎng)絡(luò)180、指 示器160和狀態(tài)顯示器170。對于某種類型的聲事件，可能期望識別聲事件的源位置。例如，如果聲事件是切割 燒灼的結(jié)果，那么可能期望識別出料塊120的哪一部分被燃燒用于監(jiān)控和檢查目的。類似 地，如果聲事件是金屬流聲發(fā)射幅度的增加，那么可能期望定位在出料通道內(nèi)的哪個位置 金屬流發(fā)射最高。源位置模塊320負(fù)責(zé)識別特定聲發(fā)射的源。為了清楚說明，參考圖4，其示出包括主冷卻回路410、從冷卻回路420和熱電偶套 管(thermal wells) 430的出料塊120。冷卻回路410、420和熱電偶套管430分別具有入口 412，422，432和出口 414，424，434。冷卻回路410、420可包括多個合適部件，包括管道、小 管、管、閥門和泵。主冷卻回路410的一個例子是運(yùn)送水的冷卻管道，其配置為彎曲/扭曲 通過出料塊120。冷卻回路可以鑲鑄或鉆入到出料塊120。在出料塊120內(nèi)冷卻回路的特 定路徑可基于出料塊120的特定操作條件確定。冷卻回路410、420和熱電偶套管430可用 具有期望物理特征的任何材料制造，并且可以是不同于出料塊120的材料。運(yùn)送通過冷卻 回路410、420的冷卻介質(zhì)可以是水或任何其他合適的自然冷卻液或合成冷卻液。出料塊120也包括熱面122 (被限定為位置最接近冶金爐110內(nèi)部的出料塊120 的面)、冷面124 (位置和熱面122相對的出料塊120的面)和出料通道126，熔化的金屬在 出料過程期間流過出料通道126。出料通道126的內(nèi)表面襯有耐火材料。為了確定特定聲發(fā)射的源位置，源位置模塊320接收來自至少兩個聲發(fā)射傳感器 140的聲發(fā)射信號，所述聲發(fā)射傳感器140安裝在出料塊120內(nèi)接收的波導(dǎo)管130上。如上 所述，波導(dǎo)管130可以是在出料塊120內(nèi)接收的額外元件或圖中所示出料塊120的已有結(jié) 構(gòu)元件例如冷卻回路410、420，或熱電偶套管430可充當(dāng)波導(dǎo)管130。為了描述源位置模塊 320的實(shí)施例，假設(shè)冷卻回路410擔(dān)任波導(dǎo)管130，并且聲發(fā)射傳感器140安裝在冷卻回路 410的入口 410和出口 414。聲發(fā)射的源位置由源位置模塊320基于波導(dǎo)管130的彈性波速度、聲發(fā)射傳感器 140的位置和聲發(fā)射在每個聲發(fā)射傳感器140的到達(dá)時間差確定。在聲發(fā)射已經(jīng)被波導(dǎo)管 130獲得之后，聲發(fā)射沿波導(dǎo)管130的長度行進(jìn)，在此處它被位于波導(dǎo)管130的大致相對端 的聲發(fā)射傳感器140檢測。通過比較聲發(fā)射在每個聲發(fā)射傳感器140位置的相對到達(dá)時間， 可對源位置插值。在聲監(jiān)控系統(tǒng)100的示例實(shí)施例中，聲發(fā)射可由高沖擊出料撞擊、熱切割裝置或 鉆孔導(dǎo)致。切割的能量從燃燒傳導(dǎo)，出料的能量通過沖擊點(diǎn)傳導(dǎo)，并且鉆孔是通過穿入和鉆 進(jìn)固體，穿過出料塊120的耐火材料和銅殼，直到它接觸主冷卻回路410。在聲信號到達(dá)主 冷卻回路410之后，它沿主冷卻回路410傳導(dǎo)，直到到達(dá)安裝在入口 412和出口 414的聲發(fā) 射傳感器140。聲發(fā)射將沿主冷卻回路410以不變的速度傳導(dǎo)，該速度依賴于主冷卻回路 410材料的彈性波速度。當(dāng)聲信號到達(dá)入口 412處的聲發(fā)射傳感器140時，到達(dá)時間將被記 錄。類似地，當(dāng)聲信號到達(dá)出口 414處的聲發(fā)射傳感器140時，到達(dá)時間將被記錄?；诘?達(dá)時間差和已知的主冷卻回路410的彈性波速度，可根據(jù)下列等式來計算聲發(fā)射源位置的相對位置X = L/2-L Δ T/2C其中，X是源位置的相對位置，L是聲發(fā)射傳感器140之間的距離，V是聲發(fā)射的速度，Δ T是在聲發(fā)射傳感器140的聲發(fā)射到達(dá)時間差，C是測量的校準(zhǔn)值，等于L/V。一旦確定源位置沿著主冷卻回路410的相對位置，就可比較相對位置和主冷卻回 路410的已知幾何形狀，從而表示相對于出料塊120和出料通道126的源位置。例如，原始 表示為“離入口 410為4米”的源位置可被映射到在出料塊120的幾何形狀中定義的相應(yīng) 位置上，并且然后表示為“出料通道126的左壁”或“區(qū)3(圖5中示為530) ”，用于指示的 目的。圖5顯示預(yù)定的區(qū)位置500。如上參考圖1簡要描述的，為了指示和反饋目的，可 能不希望將聲發(fā)射的源位置表示為“離主冷卻回路入口 4米”，特別是當(dāng)主冷卻回路410遵 循回路和彎曲路徑時。對于出料員或系統(tǒng)操作員可能不明顯的是，出料塊的哪部分對應(yīng)于 沿主冷卻回路410的長度4米的位置。但是，僅僅指示發(fā)生碰撞或碰撞在出料通道126的 左側(cè)可能不提供充分的細(xì)節(jié)。使用預(yù)定的區(qū)位置，聲監(jiān)控系統(tǒng)100能夠提供充分細(xì)節(jié)有意 義反饋，用于出料員評估和正在進(jìn)行的出料塊120條件監(jiān)控。如圖5中所示，預(yù)定的區(qū)位置500可包括4個分離的區(qū)區(qū)1、區(qū)2、區(qū)3和區(qū)4。在 所示區(qū)位置500的實(shí)施例中，區(qū)的編號始于出料塊120的熱面122，每個區(qū)離熱面122越遠(yuǎn)， 就分配一個更大的數(shù)。此外，每個區(qū)可包括子部，例如圖5上的左、右和底部指示。在這個 例子中，左、右和底指的是出料通道126的內(nèi)表面上的位置。每個預(yù)定的區(qū)位置500可映射 到一組波導(dǎo)管130距離上。例如，計算為離主冷卻回路410入口 412為4米的波導(dǎo)管130 距離對應(yīng)于“區(qū)2，左”的出料塊120位置。使用這種對應(yīng)值，源位置模塊320能將波導(dǎo)管 130位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為出料塊120位置數(shù)據(jù)，然后出料塊120位置數(shù)據(jù)可輸出到指示器160。 在轉(zhuǎn)換和輸出之后，發(fā)生在沿波導(dǎo)管130離入口 410為4米的切割沖擊殼導(dǎo)致黃燈在對應(yīng) 于區(qū)2，左的指示器部分中出現(xiàn)。一看到指示器160上的黃燈，出料員可立即適當(dāng)調(diào)整其切 割位置以避免后續(xù)沖擊。雖然顯示的每個區(qū)具有3個子部，但是區(qū)也可配置為具有更多或更少的子部。區(qū) 子部也可包括出料通道的頂部。區(qū)和區(qū)子部的精確編號和設(shè)計可以由系統(tǒng)操作員基于出料 塊120設(shè)計、聲波導(dǎo)件130的形狀、冷卻回路410和420的布置、聲發(fā)射傳感器140的靈敏 性、期望的指示精度水平、監(jiān)控站資源和其他因素配置。雖然監(jiān)控站150、主工作站230和其存儲器被描述為包括軟件模塊，但是軟件模塊 的一些或全部功能可在硬件中執(zhí)行。圖6是說明方法600的流程圖，方法600使用如圖1到5所描述的聲監(jiān)控系統(tǒng)100， 通過檢測聲事件和基于該事件的發(fā)生提供指示來監(jiān)控出料塊120。方法600始于檢測聲信號的步驟601。聲信號可以是上述的任何聲發(fā)射。在聲監(jiān) 控系統(tǒng)100中，聲信號是沿波導(dǎo)管130傳播的聲發(fā)射，并且聲信號使用聲發(fā)射傳感器140檢 測。如果檢測到聲信號，那么在步驟602存儲聲信號信息，用于趨勢和分析目的。在步驟602中存儲聲信號時，也可在步驟603處理聲信號。在步驟603中，聲信號被處理以確定聲 事件是否已經(jīng)發(fā)生。在詢問604，如果聲事件還沒有發(fā)生，聲監(jiān)控系統(tǒng)100就只是繼續(xù)監(jiān)控出料塊120， 并且方法600返回步驟601。但是如果在詢問604確定聲事件已經(jīng)發(fā)生，方法600就前進(jìn)到 步驟605，在此處聲事件數(shù)據(jù)被存儲用于趨勢和分析目的。根據(jù)聲事件的本性，方法600可進(jìn)入到步驟606，其中聲事件的源位置被確定。如 果在步驟606中確定聲事件的源位置，那么可在步驟607中存儲源位置數(shù)據(jù)。然而，如果聲 事件的本性使得不想得到特定的源位置，或不能計算特定的源位置，方法600可進(jìn)入到步 驟608，其中監(jiān)控站150產(chǎn)生對應(yīng)于檢測的聲事件的適當(dāng)指示數(shù)據(jù)。一旦已經(jīng)產(chǎn)生指示數(shù)據(jù)，在步驟609中數(shù)據(jù)被輸出到指示器160。在步驟609中提 供適當(dāng)指示后，方法600返回到步驟601，從而繼續(xù)監(jiān)控出料塊120的條件。圖7是說明方法606的流程圖，方法606是確定聲事件的源位置的方法示例。方 法606是執(zhí)行上述方法600的步驟606的方法實(shí)施例。方法606始于步驟701，其中源位置模塊320詢問安裝在聲波導(dǎo)件130上的聲發(fā)射 傳感器140，從而確定在每個聲發(fā)射傳感器140位置的聲事件檢測時間。一旦為已經(jīng)每個聲 發(fā)射傳感器140確定了檢測時間，方法606可進(jìn)入到步驟702。在步驟702中，源位置模塊320基于聲發(fā)射傳感器140的位置、波導(dǎo)管130的彈性 波速度和來自步驟701的在每個聲發(fā)射傳感器140位置的聲事件檢測時間確定聲事件的源 位置。上面參考圖3描述了源位置計算例子。在步驟703中，在步驟702確定的源位置和預(yù)定的區(qū)位置500比較。步驟703的 比較可以由源位置模塊320、處理器250或聲監(jiān)控系統(tǒng)100的任何其他合適部件實(shí)施。在步驟704中，步驟703的比較的輸出用于確定預(yù)定區(qū)位置500的哪個區(qū)位置包 含聲事件的源位置。在已經(jīng)確定區(qū)位置時，步驟704輸出源位置數(shù)據(jù)到如圖6所示的方法 600的步驟607和608。雖然上面的描述提供了實(shí)施例示例，但是應(yīng)該理解所述實(shí)施例的一些特征/功能 易于修改而不脫離所述實(shí)施例的操作精神和原則。因此，上面已經(jīng)描述的內(nèi)容意在說明本 發(fā)明而不是限制，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的是可以進(jìn)行其他改變和修改而不脫離所附權(quán) 利要求定義的本發(fā)明的范圍。
1權(quán)利要求
一種用于監(jiān)控出料塊的系統(tǒng)，包括多個聲發(fā)射傳感器，其定位為感測沿至少一個聲波導(dǎo)件傳送的聲信號，所述聲波導(dǎo)件至少部分地被容納在所述出料塊的外部結(jié)構(gòu)內(nèi)；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用于處理來自每個所述聲發(fā)射傳感器的輸出，以確定與所述出料塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)的事件的發(fā)生，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)具有存儲器并且被配置為對所確定的事件和所述出料塊的操作參數(shù)進(jìn)行比較，并且根據(jù)所確定的事件和所述操作參數(shù)的比較產(chǎn)生指示數(shù)據(jù)；響應(yīng)于所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的指示裝置，用于基于所述指示數(shù)據(jù)提供指示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述指示包括聲音指示和視覺指示中的至少一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其中所述指示裝置被布置成在所述出料塊的附近 提供所述指示。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述指示裝置包括處于所述出料塊附近的至少一 個指示器，以指示在所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)的所確定事件中一個或多個的相對位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述相對位置的指示包括側(cè)位置指示、低位置指 示和頂位置指示中的一個。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述相對位置的指示包括區(qū)域指示，該區(qū)域指示 對應(yīng)于沿所述出料塊的出料通道的長度的多個區(qū)域中的一個區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述多個區(qū)域包括兩個、三個或四個區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述指示裝置包括至少一個顯示器， 其響應(yīng)于所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)而顯示表示所述指示的圖形化圖像。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個顯示器被定位成遠(yuǎn)離所述出料塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個顯示器響應(yīng)于所述數(shù)據(jù)處理系 統(tǒng)而顯示所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)所確定事件中一個或多個的相對位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述指示包括當(dāng)所確定事件中的一 個或多個被所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)確定為超出事件界限時的實(shí)時警告指示。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項所述的系統(tǒng)，其中所確定的事件包括以下事件中的任 意一個一次撞擊、預(yù)定數(shù)量的撞擊、在所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特定區(qū)域內(nèi)的預(yù)定數(shù)量的撞擊、在 所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)的指定為敏感區(qū)域的區(qū)域內(nèi)的一次撞擊、在所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)的指定為敏感區(qū)域 的區(qū)域內(nèi)的預(yù)定數(shù)量的撞擊、一次刮擦、預(yù)定數(shù)量的刮擦、在所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)的特定區(qū)域內(nèi)的 預(yù)定數(shù)量的刮擦、在所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)的指定為敏感區(qū)域的區(qū)域內(nèi)的一次刮擦以及在所述內(nèi)部 結(jié)構(gòu)的指定為敏感區(qū)域的區(qū)域內(nèi)的預(yù)定數(shù)量的刮擦。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一個所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個聲波導(dǎo)件包括冷卻管 道和熱電偶套管中的至少一個。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一個所述的系統(tǒng)，其中所述多個聲發(fā)射傳感器包括多個加 速計。
15.一種用于監(jiān)控出料塊的方法，包括從多個聲發(fā)射傳感器沿至少一個聲波導(dǎo)件接收電信號，所述聲波導(dǎo)件至少部分地被容 納在所述出料塊的外部結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述電信號對應(yīng)于沿所述至少一個聲波導(dǎo)件傳送并且由所述多個聲發(fā)射傳感器感測的聲信號；處理所述電信號，以確定與所述出料塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)事件的發(fā)生，比較所確定的事件和所述出料塊的操作參數(shù)，根據(jù)所述比較產(chǎn)生指示數(shù)據(jù)；基于所述指示數(shù)據(jù)提供指示。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述多個聲發(fā)射傳感器位于所述至少一個聲波 導(dǎo)件的基本上相對的端部。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的方法，其中所述至少一個聲波導(dǎo)件包括容納在所述出 料塊內(nèi)的冷卻回路。
18.根據(jù)權(quán)利要求15-17中任一項所述的方法，其中事件的發(fā)生是通過利用幅度閾值 和發(fā)生閾值中的至少一個來確定的。
19.根據(jù)權(quán)利要求15-18中任一項所述的方法，其中所述指示包括聲音指示和視覺指 示中的至少一種。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述視覺指示包括顯示第一、第二或第三狀態(tài)， 這些狀態(tài)表示了所述出料塊的相對條件和給定事件重要性中的至少一個。
21.根據(jù)權(quán)利要求15-20中任一項所述的方法，其中所述指示包括指示所述事件的源 位置的顯示。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述多個聲發(fā)射傳感器包括多個加速計。
23.—種監(jiān)控出料塊的系統(tǒng)，包括多個聲發(fā)射傳感器，其定位為感測沿至少一個聲波導(dǎo)件傳送的聲信號，所述聲波導(dǎo)件 至少部分地容納在所述出料塊的外部結(jié)構(gòu)內(nèi)；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用于處理來自每個所述聲發(fā)射傳感器的輸出，以確定與所述出料塊的 內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)的事件的發(fā)生，所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)具有存儲器，用于配置處理器以便比較所 確定的事件和所述出料塊的操作參數(shù)，以及根據(jù)所確定的事件與所述操作參數(shù)的比較來產(chǎn) 生輸出數(shù)據(jù)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個聲波導(dǎo)件包括熱電偶套管。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個聲波導(dǎo)件包括主冷卻回路和從冷 卻回路中的至少一個。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述多個聲發(fā)射傳感器包括多個加速計。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述存儲器包括聲斷層攝影模塊，其被配置為 基于所述聲發(fā)射產(chǎn)生圖像。
28.根據(jù)權(quán)利要求26和27所述的系統(tǒng)，其中所述存儲器還包括模式識別模塊，其被配 置為識別指定聲發(fā)射的源位置。
29.根據(jù)權(quán)利要求26-28中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述存儲器還包括聲發(fā)射數(shù)據(jù)獲 取和評估系統(tǒng)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述聲發(fā)射數(shù)據(jù)獲取和評估系統(tǒng)還包括檢測模 塊、源位置模塊和信號處理模塊。
31.根據(jù)權(quán)利要求26-28中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)還包括顯示器。
32.根據(jù)權(quán)利要求26-31中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可通信地連接到網(wǎng)絡(luò)，使得所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)能夠從至少一個用戶站被訪問和控制。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個用戶站在地理位置上遠(yuǎn)離所述出 料塊。
34.根據(jù)權(quán)利要求26-33中任一項所述的系統(tǒng)，還包括配置為顯示所述輸出數(shù)據(jù)的狀態(tài)顯不器。
35.根據(jù)權(quán)利要求26-33中任一項所述的系統(tǒng)，其中所述輸出數(shù)據(jù)包括由指示器顯示 的指示數(shù)據(jù)。
全文摘要
描述的實(shí)施例涉及冶金爐冷卻元件的聲監(jiān)控系統(tǒng)和方法。一些冶金爐具有在爐工作期間阻塞的出料塊，出料塊可通過切割、鉆孔、開口或其他手段打開，從而從爐中釋放金屬。通過在打開過程期間監(jiān)控聲發(fā)射，可提供反饋以改進(jìn)打開過程和避免對出料塊、冷卻元件、出料塊的耐火爐襯、或冶金爐的其他元件的過度損害。
文檔編號F27D3/15GK101932896SQ200880108938
公開日2010年12月29日 申請日期2008年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日
發(fā)明者A·薩里, B·O·瓦斯蒙, N·W·費(fèi)爾曼, P·B·格布斯基 申請人:哈茨有限公司