一种模拟在线工况的成分检测设备及方法与流程

本发明涉及成分检测领域，特别涉及一种模拟在线工况的成分测量设备及方法。

背景技术：

1、钢铁是以铁、碳为主要成分的合金，其品种和质量都取决于成品中各元素的种类和含量。钢铁生产的基础是持续保证原料或产品的高质量，因此，在钢铁制造过程的各个工艺环节中，如何能够实现对其组成成分的含量进行精确测量和控制，成为钢铁企业确保其产品质量的关键。在整个钢铁生产过程中，对产品成分测量要求的工序众多，几乎每个生产工序均设立了检化验中心来负责该工作。

2、现有技术都是采用定周期取样配合离线抽检的方法来进行成分测量，其具体过程为：首先进行取样，然后通过风洞运输系统将被测样品送到检化验室，经过样品制备处理后，再进行成分各元素含量的测量，最后通过数据传输系统送回测量结果。而钢铁生产中，现场的调节与控制对实时性要求很高，目前的成分测量方法不仅工序复杂、环境要求较严格，并且耗费人力和时间，严重滞后于实际生产进程，无法满足生产的实时需求，导致无法准确掌控生产过程，使得最终的产品质量也无法保证。因此，能够及时准确反馈检测结果的在线测量方法成为成分检测的研究方向，但是目前并没有能满足对在线成分检测展开研究的试验装置或手段。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决目前并没有能满足对在线成分检测展开研究的试验装置或手段。本发明提供了一种模拟在线工况的成分检测设备，可真实还原现场的生产环境，模拟在线工况进行成分测量，使测量结果更加准确；同时能够为后续实施在线测量提供研究基础。

2、为解决上述技术问题，本发明的实施方式公开了一种模拟在线工况的成分检测设备，包括：

3、工况环境模拟装置，为一密闭容器，用于容纳待检测样品；工况环境模拟装置设置有工况因素控制单元，用于调节工况环境模拟装置内的工况环境以使其达到设定工况条件；工况环境模拟装置上设置有检测窗口；

4、成分检测装置，其发出的光线能够透过检测窗口对工况环境模拟装置内的检测样品进行检测；

5、控制单元，与工况因素控制单元及成分检测装置电连接；

6、设定工况条件与待检测样品实际生产的工况条件相同。

7、采用上述技术方案，工况环境模拟装置为用于容纳待检测样品的密闭容器，且工况环境模拟装置能够实现调节其内部工况环境至某一设定工况，通过将工况环境模拟装置的工况设定为与待检测样品实际生产时的工况相同，真实还原现场的生产环境，再利用成分检测装置对于样品进行测量，使样品能够在与实际在线相同的工况条件下进行检测，使检测结果更加准确；同时工况环境模拟装置可重复进行工况的条件的不同设定，获取各种工况条件变化下的数据，为后续实施在线测量提供研究基础。

8、作为一具体实施方式，工况因素控制单元包括分别与控制单元电性连接的温度控制单元、气氛控制单元、真空度控制单元；其中，

9、温度控制单元用于加热工况环境模拟装置，以使其内部温度达到设定工况条件的温度要求；

10、气氛控制单元用于向工况环境模拟装置的腔体充入气氛成分，以使工况环境模拟装置内的气氛达到设定工况条件的气氛要求；

11、真空度控制单元用于抽取工况环境模拟装置内的气体，以使工况环境模拟装置内的真空度达到设定工况条件的真空度要求。

12、作为一具体实施方式，工况环境模拟装置上设置有进气阀以及出气阀，进气阀和出气阀均与控制单元相连接；其中，

13、气氛控制单元包括用于储存气氛成分的气体容纳部，气体容纳部通过进气阀与工况环境模拟装置的腔体相连通，

14、真空度控制单元包括抽吸装置，抽吸装置通过出气阀与工况环境模拟装置的腔体相连通。

15、作为一具体实施方式，工况环境模拟装置上还设置有泄气阀，泄气阀控制工况环境模拟装置的腔体与外界相连通或断开。

16、作为一具体实施方式，成分检测装置为激光光谱成分测量设备。

17、作为一具体实施方式，还包括，

18、距离测量装置，用于测量成分检测装置与待检测样品之间的距离；

19、调节装置，成分检测装置设置于调节装置上，调节装置用于带动成分检测装置相对于工况环境模拟装置移动；

20、其中，距离测量装置及调节装置均与控制单元电连接。

21、采用上述技术方案，可充分考虑实际检测中检测设备与在线样品之间距离对检测结果的影响，提升检测结果的准确性。同时，在检测过程中可通过调节装置带动距离测量装置移动至不同的位置，实现多组距离与检测数据的对比数据，为提升检测精度以及后续提升检测模型的研究提供充足的数据支撑。

22、作为一具体实施方式，距离测量装置为激光传感器。

23、作为一具体实施方式，调节装置包括一升降机构，成分检测装置设置于升降机构上。

24、一种模拟在线工况的成分测量方法，基于一种模拟在线工况的成分检测设备进行，模拟在线工况的成分检测设备包括：

25、工况环境模拟装置，为一密闭容器用于容纳待检测样品；工况环境模拟装置上设置有检测窗口；以及，

26、成分检测装置，其发出的光线能够透过检测窗口对工况环境模拟装置内的检测样品进行检测；

27、模拟在线工况的成分测量方法包括以下步骤：

28、将待检测样品放置于工况环境模拟装置内；

29、依次调节环境模拟装置内的各项工况条件，直至其工况环境达到设定工况条件；

30、启动成分检测装置，以使成分检测装置发出的光线经过检测窗口对容纳于工况环境模拟装置内的待检测样品进行检测；

31、检测完成后，依据设定顺序恢复成分检测装置内的各项工况条件以使其内部的工况环境恢复至初始状态；

32、其中，设定工况条件与待检测样品生产时的实际工况条件相同。

33、作为一具体实施方式，工况条件包括真空度、气氛以及温度；依次调节工况环境模拟装置内的各项工况条件，直至其工况环境达到设定工况条件，具体包括以下步骤：

34、对工况环境模拟装置抽真空，以将其内的真空度调节至设定真空度；

35、再通入设定量的气氛成分至工况环境模拟装置内，以达到设定工况条件的气氛状态及设定工况条件的真空度；

36、最后调节工况环境模拟装置内的温度至设定工况条件的温度值。

37、作为一具体实施方式，依据设定顺序恢复成分检测装置内的各项工况条件以使其内部的工况环境恢复至初始状态，包括以下步骤：

38、降低工况环境模拟装置内的温度至初始温度值；

39、将工况环境模拟装置的内部与外界相连通，以降低其内真空度，直至恢复至初始真空度和初始气氛状态。

40、作为一具体实施方式，在启动成分检测装置对容纳于工况环境模拟装置内的待检测样品进行检测之前，模拟在线工况的成分测量方法还包括：调节成分检测装置与待检测样品间的距离至设定值。

41、作为一具体实施方式，模拟在线工况的成分检测设备还包括：

42、距离测量装置，用于检测成分检测装置与待检测样品之间的距离；

43、调节装置，成分检测装置设置于调节装置上，调节装置用于带动成分检测装置相对于工况环境模拟装置进行移动；

44、调节成分检测装置与待检测样品间的距离至设定值，包括以下步骤：

45、通过距离测量装置测量成分检测装置与待检测样品之间的距离；

46、如果成分检测装置与待检测样品之间的距离不符合要求，则调节装置带动成分检测装置移动，直至成分检测装置与待检测样品之间的距离调整至设定值。