CN114046852A - 一种新型转炉汽化锅炉液位检测方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型转炉汽化锅炉液位检测方法及设备，属于炼钢检测方法及设备技术领域。本发明的技术方案是：比色液位计通过特制冷凝器与转炉汽化锅炉连接，红外高清摄像机将比色液柱和标尺的视频图形采集到图形处理器，图形处理器计算出液位高度，转为4‑20MA的模拟信号和以太网传输的视频信号，传输到主控监视器和PLC控制系统。本发明的有益效果是：应用压强效应原理、连通器原理，选用比色液位计作为基础传感器，在连接管处增加冷却装置，采用视觉识别分析对比技术，通过视觉分析技术进行色差对比，以标况环境作为标准，计算实时液位，满足了转炉汽化锅炉现场检测环境的需求，成功准确的检测到吹炼期锅炉内的液位。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型转炉汽化锅炉液位检测方法及设备，属于转炉汽化锅炉液位在线监测技术领域。
背景技术
转炉汽化锅炉是炼钢工业生产中用于烟道冷却的重要动力设备，它是利用接近饱和温度的软化水在汽化时大量吸收热量的原理，使高温工作下的炼钢转炉烟道得以冷却，产生的蒸汽进行余热回收发电，因此转炉汽化锅炉也叫转炉烟道余热锅炉。汽化锅炉内的软化水通过自循环用于冷却烟道，产生大量的蒸汽，蒸汽被回收，锅炉内的水量会越来越少，需要工作人员及时的给锅炉汽包内补水，保证足够的水量用于烟道的冷却。锅炉内水量的多少是通过锅炉液位检测来体现的。
目前转炉吹炼过程，是一个温度巨变的过程，锅炉内是汽水混合物的沸腾状态，且锅炉内压力高低变化不定，吹炼期液位很难检测，岗位人员只能根据非吹炼期静态液位和经验进行补水。现有的差压，超声，雷达受到混合水蒸汽的影响都无法在吹炼期准确检测锅炉内的液位，存在虚假液位，造成岗位人员无法实时监测设备情况，同时现场处于高温环境，传统的液位计使用寿命不到一年， 因此一种新型转炉汽化锅炉液位检测方法及设备的发明成为迫切需要。
发明内容
本发明目的是提供一种新型转炉汽化锅炉液位检测方法及设备，应用压强效应原理、连通器原理，选用比色液位计作为基础传感器，在连接管处增加冷却装置，采用视觉识别分析对比技术，通过视觉分析技术进行色差对比，以标况环境作为标准，计算实时液位，满足了转炉汽化锅炉现场检测环境的需求，成功准确的检测到吹炼期锅炉内的液位，实现了精准补水，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：一种新型转炉汽化锅炉液位检测方法，包含以下步骤：（1）由比色液位计和特制冷凝器组成作为一次基础检测仪表进行检测，特制冷凝器设置有温度控制，保证通过比色液位计的液体为饱和蒸汽的临界状态，比色液位计内液柱真实反应转炉锅炉内的真实液位；（2）红外高清摄像机将比色液柱和标尺的视频图形采集到图形处理器；（3）图形处理器将视频图形进行图形分解，每10毫秒记录一个图片，将图片与图像处理器预先标定的比色图片进行对比，计算出液位高度；（4）通过图形处理器的数模转码器，液位高度转为4-20MA的模拟信号和以太网传输的视频信号，传输到PLC控制系统和主控监视器；（5）岗位工既可通过工主控监视器实时监测液位，也可通过PLC控制系统的上位机画面自动监测液位。
所述步骤（3）中，设标定的标尺的图形高度为A，比色液位计液柱的图形高度为B,比色液位计底板的图形高度为C，红外高清摄像机的视屏安装在标尺中位对应位置，红外高清摄像机摄像机到比色液位计距离为D，根据成像原理，图形处理器计算出液位高度=A/C*B*φ，其中φ是根据红外高清摄像机到比色液位计距离为D和成像分解计算得出的变化率。
一种新型转炉汽化锅炉液位检测设备，包含比色液位计、特制冷凝器、红外高清摄像机、图形处理器、主控监视器、PLC控制系统和标尺，所述比色液位计包含液柱和底板，特制冷凝器有两个，液柱和底板分别通过特制冷凝器与转炉汽化锅炉连接，标尺设置在比色液位计一侧，红外高清摄像机安装在转炉汽化锅炉的2米外，红外高清摄像机的视屏与标尺中位位置相匹配，红外高清摄像机与图形处理器的输入端连接，图形处理器的输出端分别连接主控监视器和PLC控制系统。
所述比色液位计显示部位采用高亮度LED双色发光管，组成柱状显示屏，液柱为红色，底板为白色。
所述特制冷凝器为氮气冷却装置。
本发明的有益效果是：应用压强效应原理、连通器原理，选用比色液位计作为基础传感器，在连接管处增加冷却装置，采用视觉识别分析对比技术，通过视觉分析技术进行色差对比，以标况环境作为标准，计算实时液位，满足了转炉汽化锅炉现场检测环境的需求，成功准确的检测到吹炼期锅炉内的液位，实现了精准补水。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明比色液位计图层叠加显示图；
图3是本发明PLC控制系统上位机画面自动监测液位图；
图中：比色液位计1、特制冷凝器2、红外高清摄像机3、图形处理器4、主控监视器5、PLC控制系统6、标尺7、转炉汽化锅炉8、液柱11、底板12、红色图层13、白色图层14。
具体实施方式
为了使发明实施案例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施案例中的附图，对本发明实施案例中的技术方案进行清晰的、完整的描述，显然，所表述的实施案例是本发明一小部分实施案例，而不是全部的实施案例，基于本发明中的实施案例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施案例，都属于本发明保护范围。
一种新型转炉汽化锅炉液位检测方法，包含以下步骤：（1）由比色液位计和特制冷凝器组成作为一次基础检测仪表进行检测，特制冷凝器设置有温度控制，保证通过比色液位计的液体为饱和蒸汽的临界状态，比色液位计内液柱真实反应转炉锅炉内的真实液位；（2）红外高清摄像机将比色液柱和标尺的视频图形采集到图形处理器；（3）图形处理器将视频图形进行图形分解，每10毫秒记录一个图片，将图片与图像处理器预先标定的比色图片进行对比，计算出液位高度；（4）通过图形处理器的数模转码器，液位高度转为4-20MA的模拟信号和以太网传输的视频信号，传输到PLC控制系统和主控监视器；（5）岗位工既可通过工主控监视器实时监测液位，也可通过PLC控制系统的上位机画面自动监测液位。
所述步骤（3）中，设标定的标尺的图形高度为A，比色液位计液柱的图形高度为B,比色液位计底板的图形高度为C，红外高清摄像机的视屏安装在标尺中位对应位置，红外高清摄像机摄像机到比色液位计距离为D，根据成像原理，图形处理器计算出液位高度=A/C*B*φ，其中φ是根据红外高清摄像机到比色液位计距离为D和成像分解计算得出的变化率。
一种新型转炉汽化锅炉液位检测设备，包含比色液位计1、特制冷凝器2、红外高清摄像机3、图形处理器4、主控监视器5、PLC控制系统6和标尺7，所述比色液位计1包含液柱11和底板12，特制冷凝器2有两个，液柱11和底板12分别通过特制冷凝器2与转炉汽化锅炉8连接，标尺7设置在比色液位计1一侧，红外高清摄像机3安装在转炉汽化锅炉的2米外，红外高清摄像机3的视屏与标尺中位位置相匹配，红外高清摄像机3与图形处理器4的输入端连接，图形处理器4的输出端分别连接主控监视器5和PLC控制系统6。
所述比色液位计显示部位采用高亮度LED双色发光管，组成柱状显示屏，液柱11为红色，底板12为白色。
所述特制冷凝器2为氮气冷却装置。
在实际应用中，根据压强效应原理、连通器原理，利用新型视觉识别技术，采用比色液位计作为直接检测元件，在过程管路增加氮气冷却装置，保证比色液位计管内为液态水，选用红外高清数字摄像机进行比色液位计内红白两种颜色叠加图形的采集，白色为基准坐标图层，红色为实际液位图层。
红外高清数字摄像机将两个图层实时传输到图像处理器，图像处理器中图形识别分析模块快速进行比对换算，将红色图层代表高度的计算结果通过内置转换器换算为4--20MA模拟信号。
该发明根据视觉分析技术将一定标尺下的液位进行读取，一路信号以以太网传输的视屏信号传到主控监视器，岗位工根据主控监视器可以实时查看液位情况，一路信号是将视频信息进行分析将该视频信号转换为4-20MA的模拟信号传到PLC控制系统进行数据处理，岗位工进行数据监测。
该新型转炉汽化锅炉液位检测设备由比色液位计和特制冷凝器组成作为一次基础检测仪表进行检测，该检测设备选用优质不锈钢及进口电子元件制造，显示部位采用高亮度LED双色发光管，组成柱状显示屏，通过LED光柱的红色变化与标尺比对来检测所测液位的高低；显示亮度高，可视距离远，标尺清晰，显示角度大，满足视觉分析需求。传统检测是与转炉汽化锅炉直接联接，由于锅炉内是汽水混合物的沸腾状态，且锅炉内压力高低变化不定，造成液注浮动过大，检测比对值及其不准，本发明增加特制冷凝器，特制冷凝器设置有温度控制，保证通过比色液位计的液体为饱和蒸汽的临界状态，比色液位计内液注真实反应转炉锅炉内的真实液位。
通过红外高清摄像机和图形处理器，将真实液位信号转为以太网传输的视频信号和4-20MA的模拟信号，将液柱与标尺的比对值传到主控监视器和PLC控制系统，为岗位工作人员监测和编程人员编程提供数据依据。
红外高清摄像机将比色液位和标尺的视频图形采集到图形处理器，图形处理器将视频进行图形分解，每10毫秒记录一个图片，将图片与图像处理器预先标定的比色图片进行对比，设标定的标尺为A，红色液注为B, 比色计底板为C，摄像机视屏安装，位于标尺中位。红外高清摄像机到比色液位计距离为D，根据成像原理，图形处理器计算出标尺为A，红色液柱B, 比色计底板C的图形高度，则液位高度=A/C*B*φ(φ是根据红外高清摄像机到比色液位计距离为D和成像分解计算得出的变化率)，液位高度值为工程量值，通过图形处理器里的数模转码器，将工程量值转化为4--20MA模拟信号，传输出去。由于转炉汽化锅炉监测区域温度高于80度，红外高清摄像机安装在转炉汽化锅炉的2米外，温度为35度，红外高清摄像机在有风冷的情况下可以安全工作，本发明成功应用于高温监测环境下。岗位工既可通过主控监视器实时监测液位，也可通过PLC控制系统的上位机画面自动监测液位。
Claims (5)
1.一种新型转炉汽化锅炉液位检测方法，其特征在于包含以下步骤：（1）由比色液位计和特制冷凝器组成作为一次基础检测仪表进行检测，特制冷凝器设置有温度控制，保证通过比色液位计的液体为饱和蒸汽的临界状态，比色液位计内液柱真实反应转炉锅炉内的真实液位；（2）红外高清摄像机将比色液柱和标尺的视频图形采集到图形处理器；（3）图形处理器将视频图形进行图形分解，每10毫秒记录一个图片，将图片与图像处理器预先标定的比色图片进行对比，计算出液位高度；（4）通过图形处理器的数模转码器，液位高度转为4-20MA的模拟信号和以太网传输的视频信号，传输到PLC控制系统和主控监视器；（5）岗位工既可通过工主控监视器实时监测液位，也可通过PLC控制系统的上位机画面自动监测液位。
2.根据权利要求1所述的一种新型转炉汽化锅炉液位检测方法，其特征在于：所述步骤（3）中，设标定的标尺的图形高度为A，比色液位计液柱的图形高度为B, 比色液位计底板的图形高度为C，红外高清摄像机的视屏安装在标尺中位对应位置，红外高清摄像机摄像机到比色液位计距离为D，根据成像原理，图形处理器计算出液位高度=A/C*B*φ，其中φ是根据红外高清摄像机到比色液位计距离为D和成像分解计算得出的变化率。
3.一种新型转炉汽化锅炉液位检测设备，其特征在于：包含比色液位计（1）、特制冷凝器（2）、红外高清摄像机（3）、图形处理器（4）、主控监视器（5）、PLC控制系统（6）和标尺（7），所述比色液位计（1）包含液柱（11）和底板（12），特制冷凝器（2）有两个，液柱（11）和底板（12）分别通过特制冷凝器（2）与转炉汽化锅炉（8）连接，标尺（7）设置在比色液位计（1）一侧，红外高清摄像机（3）安装在转炉汽化锅炉的2米外，红外高清摄像机（3）的视屏与标尺中位位置相匹配，红外高清摄像机（3）与图形处理器（4）的输入端连接，图形处理器（4）的输出端分别连接主控监视器（5）和PLC控制系统（6）。
4.根据权利要求3所述的一种新型转炉汽化锅炉液位检测设备，其特征在于：所述比色液位计显示部位采用高亮度LED双色发光管，组成柱状显示屏，液柱（11）为红色，底板（12）为白色。
5.根据权利要求3所述的一种新型转炉汽化锅炉液位检测设备，其特征在于：所述特制冷凝器（2）为氮气冷却装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20220215 |