CN106338203B - 一种转底炉炉内视场及温度实时监控系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转底炉炉内视场及温度实时监控系统及控制方法，包括高温成像测温探头、外保护套筒、气动进退装置、电控柜、气源箱、控制器和图像温度显示器，高温成像测温探头采集的辐射图谱信号通过控制器处理后在图像温度显示器上显示，控制器包括工业控制计算机、对采集的辐射图谱信号进行分析的测温分析软件、用于处理辐射图谱信号的图像处理模块、比色测温模块、背景补偿模块、测温曲线模块、报表存储模块、超温报警模块以及图像温度显示模块。本发明能在线检测获取炉底料层表面温度的多点分布，将所获得的炉内料层表面温度分布数据直观地反应出来，有效指导燃烧优化控制及确保加热质量的稳定。

Description

一种转底炉炉内视场及温度实时监控系统及控制方法

技术领域

本发明涉及含铁固废回收控制领域，特别涉及到一种转底炉炉内视场及温度实时监控系统及控制方法。

背景技术

转底炉工艺是目前处理冶金含锌尘泥工业化实践最多的工艺，在工作的过程中温度是影响炉底内含碳球团直接还原最主要的因素。炉膛温度过低，不利于含碳球团的还原，最终导致产品金属化率过低，降低产品质量；而炉膛温度温度过高，则会造成炉底含碳球团熔融，侵蚀炉底，严重时不得不停炉检修，降低转底炉作业率。因此，了解和掌握转底炉工作过程中炉底料层的温度分布规律对指导转底炉的生产具有重要意义。目前，国内外转底炉均采用炉膛热电偶温度作为控温点，但热电偶所测得的是炉膛烟气温度，而不是炉底含碳球团的温度。与此同时，热电偶只能测得炉膛局部点的温度，而无法获得炉底料层的空间温度分布，导致无法对冶炼工艺的进行有效调整，无法确保生产的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种转底炉炉内视场及温度实时监控系统及控制方法，以解决上述问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明通过高温成像测温探头采集转底炉内工况图像及工件红外辐射图谱信号，在线检测获取炉底料层表面温度的多点分布，将所获得的炉内料层表面温度分布数据直观地反应出来，实时显示图像、温度及温度曲线，显示的画面清晰且数据完整，直接验证燃烧效能及加热质量，从而指导燃烧优化控制及确保加热质量的稳定，实现了转底炉控制的在线化和智能化。本发明可以在转底炉、加热炉、退火炉等高温工业炉窑上广泛应用，用于监控球团、料坯温度均匀性，指导炉膛燃烧控制，对降低炉窑能耗，提高产品质量有重要意义。

附图说明

图1为本发明所述的转底炉炉内视场及温度实时监控系统的结构示意图。

图2为本发明所述的转底炉炉内视场及温度实时监控系统控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参见图1和图2，本发明所述的一种转底炉炉内视场及温度实时监控系统，包括高温成像测温探头10、外保护套筒20、控制高温成像测温探头10进出外保护套筒20的气动进退装置30、电控柜40、气源箱50、控制器60和图像温度显示器70。外保护套筒20设于转底炉炉墙80内，用于保护高温成像测温探头10，可以通过焊接或螺栓相连。电控柜40分别与高温成像测温探头10、气源箱50和控制器60相连，参与数据采集及传输，输出各种控制命令。电控柜40与控制器60通过光纤相连。气源箱50与外保护套筒20和高温成像测温探头10相连，高温成像测温探头10采集的辐射图谱信号通过控制器60处理后在图像温度显示器70上显示。控制器60包括工业控制计算机、光接收机、高速图像采集模块、数字化模块、控制信号输出模块以及数据处理和分析系统。数据处理和分析系统包括对采集的辐射图谱信号进行分析的测温分析软件、用于处理辐射图谱信号的图像处理模块、比色测温模块、背景补偿模块、测温曲线模块、报表存储模块、超温报警模块以及图像温度显示模块。

高温成像测温探头10包括保护套以及设于保护套内的检测级数字红外图像传感器、高温光学镜头和温度传感器。

气源箱50包括与高温成像测温探头10相连的第一气源支路以及与外保护套筒20相连的第二气源支路。第一气源支路为冷气气源，其输出压缩空气并通入保护套中，保护套的前端开设有出气孔。

外保护套筒20的筒口设有观察孔门，高温成像测温探头10可顶开观察孔门上的软连接，从而进入外保护套筒20；高温成像测温探头10退出时观察孔门自动关闭。

气动进退装置30包括滑动导轨31、支撑架32、气缸和电磁阀，滑动导轨31通过支撑架32与转底炉炉墙相连。高温成像测温探头10设于滑动导轨31上并可沿滑动导轨31滑动，气缸与气源箱50相连，气源箱50为气缸提供动力。

还包括故障检测模块，故障检测模块与控制器60相连，控制器60控制气动进退装置30在故障状态下自动退出。

外保护套筒20为由不锈钢和超合金材料制成的双层结构的筒体，采用气冷却的方式保护检测级数字红外图像传感器、高温光学镜头和温度传感器，同时密封、吹扫自清洁。

转底炉炉内视场及温度实时监控系统控制方法，通过气动进退装置30将高温成像测温探头10送入或退出外保护套筒20，可在现场或远程中控操作控制进退，利用气缸和电磁阀，通过气动力原理控制高温成像测温探头10进退。检测级数字红外图像传感器、高温光学镜头和温度传感器采集转底炉内工况图像及工件红外辐射图谱信号，是本系统工况监视及目标温度分析的信息源，其产生的探测到的辐射图谱信号送入数据处理和分析系统，并通过图像温度显示器70显示。当压缩空气压力低于设定值或高温光学镜头温度超过设定值时，能自动将高温成像测温探头10从炉膛内退出，以保护高温成像测温探头10的安全，高温成像测温探头10退出后，观察孔门自动关闭以避免转底炉内热辐射。气源箱50对其输出的气源进行监测、过滤和调控。气源箱50对高温成像测温探头10所需的冷却气源及推进器所需的气动气源进行过滤、调控，检测气源压力，并在出现停气故障时发出报警信号。气源箱50的第一气源支路输出压缩空气并通入保护套中，压缩空气对保护套内进行不断吹扫，经出气孔带走热量，并对检测级数字红外图像传感器、高温光学镜头和温度传感器进行清洁。

温度和图像的具体控制步骤如下：

(1)设定转底炉内正常工作时的温度界限值和压力界限值，工作开始。

(2)控制器60的控制系统通过电控柜40的电控系统传输的信号进行判断高温成像测温探头10是否通过气动进退装置30进入外保护套筒20内开始工作，若气源压力、炉内温度正常则开始工作；否则，若炉内温度高于50℃或气源压力低于0.25Mpa时则退出工作。

(3)测温分析软件实时获取高温成像测温探头10的辐射图谱信号并存储在工业控制计算机内。

(4)图像处理模块对高温成像测温探头10采集的辐射图谱信号进行处理，通过调节增益可调节图像的清晰度，同时可控制图像的范围。

(5)比色测温模块根据用户需求在可视范围的图像上进行划线，每条线上可以均匀分配10个点，采集10个点的温度值，获得最大、最小及平均值。

(6)背景补偿模块把图像中干扰的烟气或粉尘过滤掉，以伪彩图的方式显示图像使测得实物更清晰。

(7)测温曲线模块把一条线上的10个点的温度值，以不同颜色曲线变化实时显示出来。

(8)报表存贮模块把每条线上的温度值每12个小时为周期存到一张报表里，便于历史数据分析。

(9)超温报警模块实时检测比对超过设定值发出报警信息，从而提示操作人员进行调整冶炼数据。

(10)图像温度显示模块实时显示图像、温度及温度曲线。

(11)流程结束。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种转底炉炉内视场及温度实时监控系统控制方法，其特征在于：气动进退装置将高温成像测温探头送入或退出外保护套筒，检测级数字红外图像传感器、高温光学镜头和温度传感器采集转底炉内工况图像及工件红外辐射图谱信号，采集到的辐射图谱信号送入数据处理和分析系统，并通过图像温度显示器显示；当压缩空气压力低于设定值或高温光学镜头温度超过设定值时，能自动将高温成像测温探头从炉膛内退出，高温成像测温探头退出后，观察孔门自动关闭；气源箱对其输出的气源进行监测、过滤和调控，并为气缸提供动力，气源箱检测气源压力，并在出现停气故障时发出报警信号，气源箱的第一气源支路输出压缩空气并通入保护套中，压缩空气对保护套内进行不断吹扫，经出气孔带走热量，并对检测级数字红外图像传感器、高温光学镜头和温度传感器进行清洁；

具体控制步骤如下：

(1)设定转底炉内正常工作时的温度界限值和压力界限值，工作开始；

(2)控制器的控制系统通过电控柜的电控系统传输的信号进行判断高温成像测温探头是否通过气动进退装置进入外保护套筒内开始工作，若气源压力、炉内温度正常则开始工作，否则退出工作；

(3)测温分析软件实时获取高温成像测温探头的辐射图谱信号并存储在工业控制计算机内；

(4)图像处理模块对高温成像测温探头采集的辐射图谱信号进行处理，通过调节增益可调节图像的清晰度，同时可控制图像的范围；

(5)比色测温模块根据用户需求在可视范围的图像上进行划线，每条线上可以均匀分配10个点，采集10个点的温度值，获得最大、最小及平均值；

(6)背景补偿模块把图像中干扰的烟气或粉尘过滤掉，以伪彩图的方式显示图像使测得实物更清晰；

(7)测温曲线模块把一条线上的10个点的温度值，以不同颜色曲线变化实时显示出来；

(8)报表存贮模块把每条线上的温度值每12个小时为周期存到一张报表里；

(9)超温报警模块实时检测比对超过设定值发出报警信息；

(10)图像温度显示模块实时显示图像、温度及温度曲线；

(11)流程结束。