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(guó)家職業(yè)資格級(jí)目 錄摘要2關(guān)鍵詞2前言2一、系統(tǒng)組成及原理2二、技術(shù)參數(shù)421紅外攝像監(jiān)控功能422紅外攝像儀具體參數(shù)5三、攝像頭保護(hù)報(bào)警5四、計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)7五、高爐爐頂紅外攝像監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)8六、高爐爐頂紅外攝像監(jiān)控系統(tǒng)常見(jiàn)問(wèn)題1061拔槍操作步驟862 插槍操作步驟863檢查項(xiàng)目96. 4 計(jì)算機(jī)軟件常見(jiàn)問(wèn)題解決方法10七、結(jié)束語(yǔ)10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)用張勇陜西龍鋼集團(tuán)煉鐵廠 摘要： 文中通過(guò)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

2、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(cè)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(zhǎng)期困擾煉鐵人不能直接觀測(cè)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(guó)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

3、破了煉鐵高爐黑匣子的神話，高爐操作者可以直接觀測(cè)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(guò)兩年多的生產(chǎn)實(shí)踐效果良好，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(guò)圖像處理得到料面煤氣流的分布和溫度分布的定

4、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)更適用于高溫、高壓、腐蝕、高濕的環(huán)境。采用不銹鋼無(wú)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(guó)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(zhǎng)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)，

5、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，保護(hù)紅外攝像機(jī)及鏡頭，整個(gè)過(guò)程無(wú)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(guò)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(cè)溫、準(zhǔn)確反映爐內(nèi)溫

6、度梯度及變化；自動(dòng)測(cè)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(zhǎng)：780nm-1100nm的攝像機(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(chǎng)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(guò)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(chǎng)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

7、像儀工作環(huán)境使用環(huán)境溫度1800 水冷卻：壓強(qiáng) 0.1-0.4Mpa 流量 0.3-1.5 m3/min 氮?dú)猓?壓強(qiáng) 0.5-0.8Mpa 流量 1.0-3.0 m3/min(2). 外部管接口尺寸 冷卻水：入口管接口 DN15 出入水管閥門接口 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(zhǎng)度：310-550mm(5). 高爐攝像監(jiān)控

8、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、氮?dú)鈮毫Φ陀?.3Mpa、防護(hù)套內(nèi)溫度高于455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：0.0001Luxf1.4 感應(yīng)紅外波長(zhǎng)：580mm-1300nm 工作電壓：DC+12V10% 工作溫度：-10至+40(7). 特殊鏡頭 TGW-1 F2.8 視場(chǎng)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)：0.5

9、Vp-p-1.0Vp-P 輸入阻抗：75 帶寬：100Hz-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?dú)馇穳褐甘緹魰?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Σ蛔悖蠊ぷ魅藛T檢查氮?dú)夤┙o

10、設(shè)備。(2)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(guò)一定限度值時(shí)的報(bào)警信號(hào)。在溫度過(guò)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 圖一圖二：五、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(cè)溫裝置，克服了爐頂十字測(cè)溫裝置存在的溫度測(cè)量滯后、設(shè)

11、備龐大、安裝困難、阻擋下料、維修費(fèi)高等缺點(diǎn)。(2)、安裝簡(jiǎn)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(wú)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(lái)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(lái)自監(jiān)控系統(tǒng)的氣壓、水壓及攝像機(jī)溫度同時(shí)給予實(shí)時(shí)顯示，當(dāng)指標(biāo)超限時(shí)有聲光報(bào)警

12、，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(jiǎn)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(zhǎng)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STV-4700型高爐爐頂紅外攝像監(jiān)控系統(tǒng)常見(jiàn)問(wèn)題及注意事項(xiàng)61拔槍操作步

13、驟 拔槍操作步驟（必須兩人進(jìn)行操作，在操作過(guò)程中不能關(guān)閉內(nèi)槍和外槍氮?dú)忾y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). 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

14、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(jiàn)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）接觸不良處理方法：焊接或更換五芯接插件(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(jiàn)問(wèn)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(cè)溫圓心、半徑設(shè)置問(wèn)題 此項(xiàng)應(yīng)當(dāng)注意測(cè)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(cè)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(wèn)題 軟件的試用期限為2個(gè)月，當(dāng)距離試用期期滿還有5天的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示用戶進(jìn)行注冊(cè)。如果超過(guò)注