高炉炉顶红外摄像监控及计算机处理系统

1高炉炉顶红外摄像监控及计算机处理系统在新高炉的应用姓名张勇单位龙钢集团炼铁厂申报工种热工仪表修理工申报级别国家职业资格Ⅱ级2目录摘要························································2关键词·····················································2前言························································2一、系统组成及原理·····································2二、技术参数·············································42．1红外摄像监控功能···································42．2红外摄像仪具体参数·································5三、摄像头保护报警······································5四、计算机处理系统······································7五、高炉炉顶红外摄像监控系统的特点·················8六、高炉炉顶红外摄像监控系统常见问题·············106．1拔枪操作步骤·······································86．2插枪操作步骤·······································86．3检查项目···········································96.4计算机软件常见问题解决方法·······················10七、结束语·················································103高炉炉顶红外摄像监控及计算机处理系统在新高炉的应用张勇陕西龙钢集团炼铁厂摘要：文中通过分析高炉炉顶红外摄像监控及计算机处理系统在新高炉的应用实例，阐述了天津三特电子有限公司STV-4700型高炉炉顶红外摄像监控系统工作原理、性能特点、程序流程图以及使用效果。生产人员可直接观测到高炉内部的布料、料面高度、料面形状及料面下降等情况；摆动溜槽的旋转运行及磨损情况；炉内煤气流的分布情况等，打破了高炉黑匣子的神话。其经济效益、社会效益也是巨大的。关键词红外摄像保护监控效果应用前言：为了打破长期困扰炼铁人不能直接观测到高炉炉内部的气流变化、料面分布、溜槽的运行的工作状况，监视炉内塌料、悬料等异常炉况，判断炉况运行的情况，借鉴国内先进高炉的经验，在炉顶安装STV-4700型红外料面监控分析系统，先后在各新高炉安装使用。系统运行后，打破了炼铁高炉黑匣子的神话，高炉操作者可以直接观测到高炉炉里料面的分布情况和气流的分布情况，大大增强了对炉况运行情况的判断，对高炉的操作调剂起到了十分重要的指导作用，大大减少了炉况失常和炉顶事故，经过两年多的生产实践效果良好，产生的经济效益明显可观。一、系统组成及原理该系统由高炉炉顶摄像系统、计算机图像处理系统以及保护监控系统三部分组成。高炉炉顶红外摄像监控系统由炉顶插入微型摄像机的高温镜头获取炉内影像，在主控室监视器上实时显示整个料面的煤气流分布图像，同时观察摆动溜槽的运动以及料面分布情况，监视炉内塌料、悬料等异常炉况。上述图像信号同期送入计算机，经过图像处理得到料面煤气流的分布和温度分布的定量数据，绘制出伪彩图、4温度数据图、历史趋势图和温度分布曲线，并可以24小时录像，便于查询及资料保存。二、技术参数本系统采用微电子元器件，结合计算机技术并采用特殊的防护措施，使系统更适用于高温、高压、腐蚀、高湿的环境。采用不锈钢无缝管焊接完成。摄像仪内装专用红外低照度摄像机和特殊镜头，摄像仪壳体是水冷气封防护罩，分内外两层，外室有循环水冷却，内室有气冷却，前端开孔∮25mm，摄像内枪吹扫孔∮8mm。本系统采用国外最新的超低照度的红外摄像机，保证在高炉炉顶恶劣的工作环境下能够长期工作。本系统具有防爆及防煤气泄露功能。2.1红外摄像监控特征⑴专利技术的探头清扫及自我保护装置：在镜头表面被粉尘遮挡或结垢时，操作人员可在监控室对炉内的探头前端进行手动或自动清扫。当出现停风／停水／超温三种情况的任何一种时，系统能够自动发出声、光报警信号并自动关闭探头和炉体的观察孔，保护红外摄像机及镜头，整个过程无需人员参与。⑵不结灰的探头：探头采用针孔型水冷气封式的特殊结构，可在高炉正常生产时不结灰；并在炉内温度1800℃、环境温度200℃下正常工作。⑶超低温成像：在炉顶温度110℃，炉气较正常时，保证图像质量，但低于正常温度时可通过伪彩温控软件观看料面图像，将成像温度降低30℃。⑷强大的计算机图像处理：专用视频工控机配合STV4700R2.0软件可以时成像温度下降30℃；可以完成视频图像存储、回放；实现自动测温、准确反映炉内温度梯度及变化；自动测量料面高度等功能。⑸超强的红外成像：采用感光能力0.0001Lux；感应红外波长：780nm-1100nm的摄像机＋红外镀膜的镜头保证了系统的炉内成像水平。⑹超宽视场范围：110°⑺安全的在线维护：系统设计两道阀门进行防护，可在正常生产过程中进行在线维护，一次维护时间少于15分钟。最大限度的保护了维修人员的人身安全和高炉系统的安全生产。STV4700系统是特种红外高温工业电视专业开发的系统，在气密性、清晰5度、视场角、探头清扫、灵敏度和自我保护能力等多方面分别作了有针对性的深度研发，保证了每个环节以至系统整体性能优越及可靠稳定性。2.2红外摄像仪具体参数(1).高炉炉顶红外摄像仪工作环境使用环境温度≤1800℃水冷却：压强0.1-0.4Mpa流量0.3-1.5m3/min氮气：压强0.5-0.8Mpa流量1.0-3.0m3/min(2).外部管接口尺寸冷却水：入口管接口DN15出入水管阀门接口DN15氮气：进气管接口尺寸DN15出口管接口DN15炉壁开孔：φ130mm-φ140mm(3).炉顶控制箱为红外摄像机提供电源提供水、气、温度报警输入及报警显示电源输入：220V电源输出：DV12V(4).炉顶摄像枪防护套法兰短管材质：不锈钢管内径：125mm外径：133mm长度：310-550mm(5).高炉摄像监控报警系统摄像监控报警系统安装在主控制室内，实时显示摄像枪内温度，当水压力低于0.2Mpa、氮气压力低于0.3Mpa、防护套内温度高于45℃±5℃时，发出相应的报警信号，报警指示灯亮。(6).红外低照度摄像机视频输出：1Vp-p（75欧姆）水平分辨率：600线最低照度：0.0001Luxf1.4感应红外波长：580mm-1300nm工作电压：DC+12V±10%工作温度：-10℃至+40℃6(7).特殊镜头TGW-1F2.8视场角110°耐高温400℃(8).工控机配置视频采集卡(9).监视器输入电压：AC220-240V、60Hz/50Hz消耗功率：45W输入信号：0.5Vp-p-1.0Vp-P输入阻抗：75Ω带宽：100Hz-10MHz（±3db）视频增益：33db清晰度：中心1000TV/800Lines扫描频率：水平15625Hz垂直：48-65Hz水平线性：≤10%垂直线性：≤8%(10).硬盘录像机24小时全天候录像工作温度：-10℃至+50℃存储硬盘：160G(11).视频分配器视频输入：1路视频输出：2路视频增益：1dB三、摄像头保护报警(1)．氮气欠压指示氮气用于降低摄像头温度，防止粉尘堵塞镜头。当氮气压力低于设定值时，氮气欠压指示灯会被点亮，并且伴有蜂鸣器声音双重报警，指示故障原因为氮气压力不足，要求工作人员检查氮气供给设备。(2)．冷却水欠压指示冷却水用于摄像头冷却降温。当冷却水的压力不足时，也会导致摄像头温度的升高，所以当冷却水的压力不足时，冷却水欠压指示灯会被点亮，并且伴有蜂鸣器7声音双重报警，指示当前故障原因为冷却水压力不足，提示工作人员检查冷却水供给设备。(3)．温度超限指示温度超限指示灯，是在摄像头温度超过一定限度值时的报警信号。在温度过高的情况下，蜂鸣器也会发出声音报警。8四、计算机处理系统系统进入桌面状态后自动进入高炉炉顶红外摄像监控及计算机处理系统，并充满屏幕。界面如下：图一图一9图二：五、高炉炉顶红外摄像监控系统的特点⑴、替代传统的炉顶十字测温装置，克服了炉顶十字测温装置存在的温度测量滞后、设备庞大、安装困难、阻挡下料、维修费高等缺点。(2)、安装简捷方便，安装时只需在炉顶炉壳上开一个直径133mm的孔，将摄像枪高温镜头插入炉内即可。(3)、高炉炉顶摄像系统采用氮气、水对摄像枪实行双重冷却，确保摄像枪稳定可靠运行。摄像机采用CCD芯片观察红外光,更便于高尘环境下对料面的观察，摄像机采用广角镜头,无需调焦，调试方便。(4)、计算机图像处理系统对来自摄像机的图像信号进行运算及处理，绘制出伪彩图、温度数据图、历史趋势图和温度分布曲线，系统同时具有一周历史曲线查询功能，对历史炉况分析具有很高的参考价值。计算机系统对来自监控系统的气压、水压及摄像机温度同时给予实时显示，当指标超限时有声光报警，提示操作者及时调整气压或水压。(5)、保护监控系统采用单片机控制技术将用于炉顶摄像装置冷却的气压、水压及10摄像机温度传给上位计算机的同时，当指标超限时自身也会声光报警，提示操作者及时调整气压或水压。(6)、当气压、水压低于规定值时，炉顶摄像装置不会被炉内高温、高湿、高尘损坏。如果摄像装置前端受到污染，导致监视图像不清晰，也只需将摄像枪拔出外套，对前端镜头进行简单擦拭，即可插入再用。(7)、录像系统可24小时对监控画面进行实时录像，可长时间连续储存，随时可调出录像对某个时间段的炉况进行分析和比对，从而有效地指导高炉生产。六STV-4700型高炉炉顶红外摄像监控系统常见问题及注意事项6．1拔枪操作步骤拔枪操作步骤（必须两人进行操作，在操作过程中不能关闭内枪和外枪氮气阀门）：(1).检查防护铁链是否安装牢固(2)一人把住外枪球阀，松开内枪锁母上盖（下面两个锁母位置一定不能动）。另外一人右手按住内枪顶盖、左手握住内枪枪身，（把脸侧开或佩戴防护面罩)(3).轻轻拔出内枪使铁链绷直，此时快速关闭球阀，方可关闭内枪氮气阀门(4).解下铁链拔出内摄像枪。特别注意：外枪吹扫氮气不能关闭(5).进行清理或更换内枪工作6．2插枪操作步骤(1).固定好防护铁链(2).打开内枪氮气阀门(3).一人打开外枪球阀（必须完全打开），另外一人右手按住内枪顶盖、左手握住内枪枪身迅速插入(4).用小监视器监视图像图像，旋转内枪调整内枪角度至图像正常为止(5).锁紧内枪锁母上盖二、常见故障处理解决方法报警箱始终显示110°，并且处于温度超限报警6．3检查项目：(1).报警箱上输入电缆插头是否松动，是否有断线，炉顶控制箱上接线。是否断线，电缆是否有断线处理方法：将断线处重新焊接，将插头插牢(2).内枪内热电阻损坏处理方法：更换内枪，返回生产厂家维修(3).炉顶控制箱至内枪的连接电缆断线，内枪上连接插头（五芯插头）接触不良处理方法：焊接或更换五芯接插件11(4).报警箱本身故障处理方法：返回生产厂家维修6.4计算机软件常见问题解决方法⑴视频卡连接失败原因计算机开机后，高炉炉顶红外摄像监控系统软件会自动运行，用户不需要再次打开软件处理系统，如果重复操作，可能会出现视频卡连接失败的提示；在安装操作系统时，未安装视频卡驱动程序本身自带的应用程序，会出现连接失败的错误提示。⑵采样窗口米字测温圆心、半径设置问题此项应当注意测试圆的圆心半径应当设置精确，圆心及原半径上的测温点都不应当超出所在窗口的边界⑶软件安装软件最好安装到除操作系统外的其他硬盘分区上，比如D盘或者E盘⑷软件注册问题软件的试用期限为2个月，当距离试用期期满还有5天的时候，系统会自动提示用户进