高爐爐頂紅外攝像監(jiān)控及計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)全解

1、高爐爐頂紅外攝像監(jiān)控及計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)在新高爐的應(yīng)用姓 名 張 勇單 位 龍鋼集團(tuán)煉鐵廠申報(bào)工種 熱工儀表修理工申報(bào)級(jí)別 國家職業(yè)資格級(jí)目錄摘要 22222222222222222222222222222222222222222222222222222222 2前言關(guān)鍵詞 22222222222222222222222222222222222222222222222222222 222222222222222222222222222222222222222222222222222222222、系統(tǒng)組成及原理 2222222222222222222222222222222222222 2、技術(shù)參數(shù)

2、 222222222222222222222222222222222222222222222 42 1 紅外攝像監(jiān)控功能 22222222222222222222222222222222222 42 2 紅外攝像儀具體參數(shù) 222222222222222222222222222222222 5 三、攝像頭保護(hù)報(bào)警 22222222222222222222222222222222222222 5 四、計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng) 22222222222222222222222222222222222222 7 五、高爐爐頂紅外攝像監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn) 22222222222222222 8 六、高爐爐頂紅外攝像監(jiān)控

3、系統(tǒng)常見問題 2222222222222 106 1 拔槍操作步驟 222222222222222222222222222222222222222 86 2 插槍操作步驟 222222222222222222222222222222222222222 86 3 檢查項(xiàng)目 2222222222222222222222222222222222222222222 96. 4 計(jì)算機(jī)軟件常見問題解決方法 22222222222222222222222 10七、結(jié)束語 2222222222222222222222222222222222222222222222222 10高爐爐頂紅外攝像監(jiān)控及計(jì)算機(jī)處理

4、系統(tǒng)在新高爐的應(yīng)用張勇陜西龍鋼集團(tuán)煉鐵廠摘要： 文中通過分析高爐爐頂紅外攝像監(jiān)控及計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)在新高爐的應(yīng)用實(shí) 例，闡述了天津三特電子有限公司 STV-4700 型高爐爐頂紅外攝像監(jiān)控系統(tǒng)工作原 理、性能特點(diǎn)、程序流程圖以及使用效果。 生產(chǎn)人員可直接觀測到高爐內(nèi)部的布料、 料面高度、料面形狀及料面下降等情況；擺動(dòng)溜槽的旋轉(zhuǎn)運(yùn)行及磨損情況；爐內(nèi)煤 氣流的分布情況等， 打破了高爐黑匣子的神話。 其經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益也是巨大的。 關(guān)鍵詞 紅外攝像 保護(hù)監(jiān)控 效果 應(yīng)用前言： 為了打破長 期困擾煉鐵人不能 直接 觀測到 高爐爐內(nèi)部 的氣流變 化 、料 面 分 布 、溜 槽 的 運(yùn) 行 的 工 作 狀

5、 況 ，監(jiān) 視 爐 內(nèi) 塌 料 、懸 料 等 異 常 爐 況，判斷爐況運(yùn)行的情況，借鑒國內(nèi)先進(jìn)高爐的經(jīng)驗(yàn)，在爐頂安裝 STV-4700 型紅外料面監(jiān)控分析系統(tǒng)，先后在 各新高爐安裝使用。系統(tǒng) 運(yùn) 行 后 ，打 破 了 煉 鐵 高 爐 黑 匣 子 的 神 話 ，高 爐 操 作 者 可 以 直 接 觀 測 到 高 爐 爐 里 料 面 的 分 布 情 況 和 氣 流 的 分 布 情 況 ，大 大 增 強(qiáng) 了 對(duì) 爐 況 運(yùn) 行 情 況 的 判斷 ，對(duì)高爐的 操作調(diào)劑 起到了 十分 重要 的指 導(dǎo)作 用，大大減少 了爐 況 失 常 和 爐 頂 事 故 ，經(jīng) 過 兩 年 多 的 生 產(chǎn) 實(shí) 踐 效 果

6、良 好 ，產(chǎn) 生 的 經(jīng) 濟(jì) 效 益 明顯可觀。一、系統(tǒng)組成及原理該系統(tǒng)由高爐爐頂攝像系統(tǒng)、 計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)以及保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)三部分組 成。高爐爐頂紅外攝像監(jiān)控系統(tǒng)由爐頂插入微型攝像機(jī)的高溫鏡頭獲取爐內(nèi)影像， 在主控室監(jiān)視器上實(shí)時(shí)顯示整個(gè)料面的煤氣流分布圖像， 同時(shí)觀察擺動(dòng)溜槽的運(yùn)動(dòng) 以及料面分布情況，監(jiān)視爐內(nèi)塌料、懸料等異常爐況。上述圖像信號(hào)同期送入計(jì)算 機(jī)，經(jīng)過圖像處理得到料面煤氣流的分布和溫度分布的定量數(shù)據(jù)，繪制出偽彩圖、 溫度數(shù)據(jù)圖、歷史趨勢(shì)圖和溫度分布曲線，并可以 24 小時(shí)錄像，便于查詢及資料 保存。二、技術(shù)參數(shù) 本系統(tǒng)采用微電子元器件，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)并采用特殊的防護(hù)措施，使系統(tǒng)

7、 更適用于高溫、高壓、腐蝕、高濕的環(huán)境。采用不銹鋼無縫管焊接完成。攝像儀內(nèi) 裝專用紅外低照度攝像機(jī)和特殊鏡頭，攝像儀殼體是水冷氣封防護(hù)罩，分內(nèi)外兩層， 外室有循環(huán)水冷卻，內(nèi)室有氣冷卻，前端開孔 25mm，攝像內(nèi)槍吹掃孔 8mm。本 系統(tǒng)采用國外最新的超低照度的紅外攝像機(jī)， 保證在高爐爐頂惡劣的工作環(huán)境下能 夠長期工作。本系統(tǒng)具有防爆及防煤氣泄露功能。2.1 紅外攝像監(jiān)控特征 專利技術(shù)的探頭清掃及自我保護(hù)裝置：在鏡頭表面被粉塵遮擋或結(jié)垢時(shí)，操 作人員可在監(jiān)控室對(duì)爐內(nèi)的探頭前端進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)清掃。當(dāng)出現(xiàn)停風(fēng)停水 超溫三種情況的任何一種時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)并自動(dòng)關(guān)閉 探頭和爐體的觀察孔

8、，保護(hù)紅外攝像機(jī)及鏡頭，整個(gè)過程無需人員參與。 不結(jié)灰的探頭：探頭采用針孔型水冷氣封式的特殊結(jié)構(gòu)，可在高爐正常生產(chǎn) 時(shí)不結(jié)灰；并在爐內(nèi)溫度 1800 、環(huán)境溫度 200下正常工作。超低溫成像：在爐頂溫度 110，爐氣較正常時(shí)，保證圖像質(zhì)量，但低于正 常溫度時(shí)可通過偽彩溫控軟件觀看料面圖像，將成像溫度降低 30。強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)圖像處理：專用視頻工控機(jī)配合 STV4700R2.0 軟件可以時(shí)成 像溫度下降 30；可以完成視頻圖像存儲(chǔ)、回放；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測溫、準(zhǔn)確反映爐 內(nèi)溫度梯度及變化；自動(dòng)測量料面高度等功能。超強(qiáng)的紅外成像：采用感光能力 0.0001Lux ；感應(yīng)紅外波長：780nm-1100nm 的

9、攝像機(jī)紅外鍍膜的鏡頭保證了系統(tǒng)的爐內(nèi)成像水平。超寬視場范圍： 110° 安全的在線維護(hù)：系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩道閥門進(jìn)行防護(hù)，可在正常生產(chǎn)過程中進(jìn)行 在線維護(hù)，一次維護(hù)時(shí)間少于 15 分鐘。最大限度的保護(hù)了維修人員的人身安 全和高爐系統(tǒng)的安全生產(chǎn)。STV4700系統(tǒng)是特種紅外高溫工業(yè)電視專業(yè)開發(fā)的系統(tǒng)， 在氣密性、清晰度、視場角、探頭清掃、靈敏度和自我保護(hù)能力等多方面分別作了有針對(duì)性的 深度研發(fā)，保證了每個(gè)環(huán)節(jié)以至系統(tǒng)整體性能優(yōu)越及可靠穩(wěn)定性。2.2 紅外攝像儀具體參數(shù)(1) . 高爐爐頂紅外攝像儀工作環(huán)境使用環(huán)境溫度 1800流量 0.3-1.5 m 3/min流量 1.0-3.0 m 3/m

10、in出入水管閥門接口 DN15水冷卻：壓強(qiáng) 0.1-0.4Mpa氮?dú)猓?壓強(qiáng) 0.5-0.8Mpa(2) . 外部管接口尺寸冷卻水：入口管接口 DN15氮?dú)猓哼M(jìn)氣管接口尺寸 DN15 出口管接口 DN15爐壁開孔： 130mm- 140mm(3) . 爐頂控制箱 為紅外攝像機(jī)提供電源 提供水、氣、溫度報(bào)警輸入及報(bào)警顯示 電源輸入： 220V 電源輸出： DV12V(4) . 爐頂攝像槍防護(hù)套法蘭短管材質(zhì)：不銹鋼管 內(nèi)徑： 125mm 外徑： 133mm長度： 310-550mm(5) . 高爐攝像監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)攝像監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)安裝在主控制室內(nèi)， 實(shí)時(shí)顯示攝像槍內(nèi)溫度， 當(dāng)水壓力低于0.2 Mpa

11、 、氮?dú)鈮毫Φ陀?0.3Mpa、防護(hù)套內(nèi)溫度高于 45±5時(shí)，發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，報(bào)警指示燈亮。(6) . 紅外低照度攝像機(jī) 視頻輸出： 1Vp-p(75 歐姆)水平分辨率： 600 線最低照度： 感應(yīng)紅外波長： 580mm-1300nm工作電壓： DC+12V±10%工作溫度： -10 至+40(7) . 特殊鏡頭TGW-1 F2.8視場角 110° 耐高溫 400(8) . 工控機(jī) 配置視頻采集卡(9) . 監(jiān)視器 輸入電壓： AC220-240V、60Hz/50Hz 消耗功率： 45W輸入信號(hào)： 0.5Vp-p-1.0Vp-P 輸入阻抗： 75 帶寬： 10

12、0Hz-10MHz(±3db)視頻增益： 33 db 清晰度：中心 1000TV/800 Lines 掃描頻率：水平 15625Hz垂直： 48-65Hz水平線性： 10%垂直線性： 8%(10) . 硬盤錄像機(jī)24 小時(shí)全天候錄像 工作溫度： -10至 +50 存儲(chǔ)硬盤： 160G(11) . 視頻分配器視頻輸入： 1路視頻輸出： 2路視頻增益： 1dB三、攝像頭保護(hù)報(bào)警(1) 氮?dú)馇穳褐甘?氮?dú)庥糜诮档蛿z像頭溫度，防止粉塵堵塞鏡頭。當(dāng)?shù)獨(dú)鈮毫Φ陀谠O(shè)定值時(shí)，氮 氣欠壓指示燈會(huì)被點(diǎn)亮， 并且伴有蜂鳴器聲音雙重報(bào)警， 指示故障原因?yàn)榈獨(dú)鈮毫?不足，要求工作人員檢查氮?dú)夤┙o設(shè)備。(2)

13、冷卻水欠壓指示 冷卻水用于攝像頭冷卻降溫。 當(dāng)冷卻水的壓力不足時(shí)， 也會(huì)導(dǎo)致攝像頭溫度的 升高，所以當(dāng)冷卻水的壓力不足時(shí)，冷卻水欠壓指示燈會(huì)被點(diǎn)亮，并且伴有蜂鳴器聲音雙重報(bào)警， 指示當(dāng)前故障原因?yàn)槔鋮s水壓力不足， 提示工作人員檢查冷卻水供 給設(shè)備(3) 溫度超限指示 溫度超限指示燈， 是在攝像頭溫度超過一定限度值時(shí)的報(bào)警信號(hào)。 在溫度過高 的情況下，蜂鳴器也會(huì)發(fā)出聲音報(bào)警。四、計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng) 系統(tǒng)進(jìn)入桌面狀態(tài)后自動(dòng)進(jìn)入高爐爐頂紅外攝像監(jiān)控及計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)， 并充 滿屏幕。界面如下： 圖一8圖二：五、高爐爐頂紅外攝像監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)、替代傳統(tǒng)的爐頂十字測溫裝置，克服了爐頂十字測溫裝置存在的溫度測量

14、滯后、 設(shè)備龐大、安裝困難、阻擋下料、維修費(fèi)高等缺點(diǎn)。(2) 、安裝簡捷方便，安裝時(shí)只需在爐頂爐殼上開一個(gè)直徑 133mm的孔，將攝像槍 高溫鏡頭插入爐內(nèi)即可。(3) 、高爐爐頂攝像系統(tǒng)采用氮?dú)?、水?duì)攝像槍實(shí)行雙重冷卻，確保攝像槍穩(wěn)定可 靠運(yùn)行。攝像機(jī)采用 CCD芯片觀察紅外光 , 更便于高塵環(huán)境下對(duì)料面的觀察，攝像 機(jī)采用廣角鏡頭 , 無需調(diào)焦，調(diào)試方便。(4) 、計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)對(duì)來自攝像機(jī)的圖像信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算及處理，繪制出偽彩 圖、溫度數(shù)據(jù)圖、歷史趨勢(shì)圖和溫度分布曲線，系統(tǒng)同時(shí)具有一周歷史曲線查詢功 能，對(duì)歷史爐況分析具有很高的參考價(jià)值。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)來自監(jiān)控系統(tǒng)的氣壓、水 壓及攝像機(jī)溫度

15、同時(shí)給予實(shí)時(shí)顯示， 當(dāng)指標(biāo)超限時(shí)有聲光報(bào)警， 提示操作者及時(shí)調(diào) 整氣壓或水壓。(5) 、保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)采用單片機(jī)控制技術(shù)將用于爐頂攝像裝置冷卻的氣壓、水壓及攝像機(jī)溫度傳給上位計(jì)算機(jī)的同時(shí)， 當(dāng)指標(biāo)超限時(shí)自身也會(huì)聲光報(bào)警， 提示操作者 及時(shí)調(diào)整氣壓或水壓。(6) 、當(dāng)氣壓、水壓低于規(guī)定值時(shí)，爐頂攝像裝置不會(huì)被爐內(nèi)高溫、高濕、高塵損 壞。如果攝像裝置前端受到污染， 導(dǎo)致監(jiān)視圖像不清晰， 也只需將攝像槍拔出外套， 對(duì)前端鏡頭進(jìn)行簡單擦拭，即可插入再用。(7) 、錄像系統(tǒng)可 24 小時(shí)對(duì)監(jiān)控畫面進(jìn)行實(shí)時(shí)錄像，可長時(shí)間連續(xù)儲(chǔ)存，隨時(shí)可調(diào) 出錄像對(duì)某個(gè)時(shí)間段的爐況進(jìn)行分析和比對(duì)，從而有效地指導(dǎo)高爐生產(chǎn) 。六

16、 STV-4700 型高爐爐頂紅外攝像監(jiān)控系統(tǒng)常見問題及注意事項(xiàng)61 拔槍操作步驟拔槍操作步驟(必須兩人進(jìn)行操作，在操作過程中不能關(guān)閉內(nèi)槍和外槍氮?dú)?閥門)：(1) . 檢查防護(hù)鐵鏈?zhǔn)欠癜惭b牢固(2) 一人把住外槍球閥， 松開內(nèi)槍鎖母上蓋(下面兩個(gè)鎖母位置一定不能動(dòng)) 。 另 外一人右手按住內(nèi)槍頂蓋、左手握住內(nèi)槍槍身， (把臉側(cè)開或佩戴防護(hù)面罩 )(3) . 輕輕拔出內(nèi)槍使鐵鏈繃直，此時(shí)快速關(guān)閉球閥，方可關(guān)閉內(nèi)槍氮?dú)忾y門(4) . 解下鐵鏈拔出內(nèi)攝像槍。特別注意：外槍吹掃氮?dú)獠荒荜P(guān)閉(5) . 進(jìn)行清理或更換內(nèi)槍工作62 插槍操作步驟(1) . 固定好防護(hù)鐵鏈(2) . 打開內(nèi)槍氮?dú)忾y門(3)

17、 . 一人打開外槍球閥(必須完全打開) ，另外一人右手按住內(nèi)槍頂蓋、左手 握住內(nèi)槍槍身迅速插入(4) . 用小監(jiān)視器監(jiān)視圖像圖像，旋轉(zhuǎn)內(nèi)槍調(diào)整內(nèi)槍角度至圖像正常為止(5) . 鎖緊內(nèi)槍鎖母上蓋 二、常見故障處理解決方法 報(bào)警箱始終顯示 "110°" ，并且處于溫度超限報(bào)警63 檢查項(xiàng)目：(1) . 報(bào)警箱上輸入電纜插頭是否松動(dòng)，是否有斷線，爐頂控制箱上接線。 是否斷線，電纜是否有斷線 處理方法：將斷線處重新焊接，將插頭插牢(2) . 內(nèi)槍內(nèi)熱電阻損壞 處理方法：更換內(nèi)槍，返回生產(chǎn)廠家維修(3) . 爐頂控制箱至內(nèi)槍的連接電纜斷線，內(nèi)槍上連接插頭(五芯插頭)接觸不

18、良處理方法：焊接或更換五芯接插件10(4) . 報(bào)警箱本身故障 處理方法：返回生產(chǎn)廠家維修6.4 計(jì)算機(jī)軟件常見問題解決方法" 視頻卡連接失敗 " 原因 計(jì)算機(jī)開機(jī)后，高爐爐頂紅外攝像監(jiān)控系統(tǒng)軟件會(huì)自動(dòng)運(yùn)行，用戶不需要 再次打開軟件處理系統(tǒng)，如果重復(fù)操作，可能會(huì)出現(xiàn) " 視頻卡連接失敗 " 的提示； 在安裝操作系統(tǒng)時(shí)，未安裝視頻卡驅(qū)動(dòng)程序本身自帶的應(yīng)用程序，會(huì)出現(xiàn)連接失 敗的錯(cuò)誤提示。 采樣窗口米字測溫圓心、半徑設(shè)置問題 此項(xiàng)應(yīng)當(dāng)注意測試圓的圓心半徑應(yīng)當(dāng)設(shè)置精確，圓心及原半徑上的測溫點(diǎn) 都不應(yīng)當(dāng)超出所在窗口的邊界 軟件安裝 軟件最好安裝到除操作系統(tǒng)外的其他硬盤分區(qū)上，比如 D盤或者 E 盤 軟件注冊(cè)問題 軟件的試用期限為 2 個(gè)月，當(dāng)距離試用期期滿還