CN216486062U - 一种加热炉燃烧效能在线智能检测与优化控制系统的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种加热炉燃烧效能在线智能检测与优化控制系统的装置，本实用新型涉及加热炉燃烧效能在线智能检测与优化控制系统的装置技术领域，包括高精度红外全视场温度探测器、角反射式气体检测激光器、光纤收发器、总交换机、工控机和计算机，计算机的上方连接显示屏。本实用新型能够实现完全的燃料燃烧，本系统采用高精度红外全视场测温技术对钢坯表面进行实时在线测量，以及利用激光光谱吸收技术对炉膛气体进行实时在线监测，将获得的钢坯温度、炉膛气体信息用于验证加热炉炉温控制模型，结合煤气热值、轧制节奏、钢种、料坯位置以及待轧信号优化加热炉燃烧及控制模型。

Description

一种加热炉燃烧效能在线智能检测与优化控制系统的装置

技术领域

本实用新型涉及加热炉燃烧效能在线智能检测与优化控制系统的装置技术领域，具体为一种加热炉燃烧效能在线智能检测与优化控制系统的装置。

背景技术

钢坯加热过程中温度控制和加热手段都直接影响到出钢的质量和产量，同时也会影响到加热炉燃烧效率和轧机寿命等。解决加热炉燃烧过程中普遍存在的燃烧效率低，功率消耗大，坯料温度加热不均匀，控制精度低等问题。针对加热炉的燃烧效率，炉坯温度和炉内气体的实时监控以及炉膛的实时优化设计了一种智能的在线检测与优化控制系统的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种加热炉燃烧效能在线智能检测与优化控制系统的装置，以解决现有技术不足。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：包括高精度红外全视场温度探测器、角反射式气体检测激光器、光纤收发器、总交换机、工控机和计算机，计算机的上方连接显示屏，总交换机的一侧设有三个电气箱，最右侧的电气箱的下方设有可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器与计算机通过交换机一电性连接，中间的电气箱的上方和左侧的电气箱的右侧均连接角反射式气体检测激光器，左侧的电气箱的上方和中间的电气箱的右侧均连接高精度红外全视场温度探测器，总交换机的下方电性连接服务器，服务器通过交换机一电性连接远程访问器。

如上所述的一种加热炉燃烧效能在线智能检测与优化控制系统的装置所述的高精度红外全视场温度探测器由红外面阵探测器、高温镜头、镜头外层防护罩、后防护罩、滤光片切换装置、焦距调整器和连接组件组成，红外面阵探测器与后防护罩相配合，镜头外层防护罩与连接组件连接，镜头外层防护罩、连接组件连接能够与高温镜头相配合，高温镜头的一端安装焦距调整器，焦距调整器与红外面阵探测器之间安装滤光片切换装置。

如上所述的一种加热炉燃烧效能在线智能检测与优化控制系统的装置，所述的角反射式气体检测激光器通过法兰和钢管安装在加热炉的炉壁上。

本实用新型的优点在于：本实用新型结构设计合理，使用方便，能够对空燃比进行实时寻优，实现智能控制自动加热炉的温度，并实现完全的燃料燃烧，本系统采用高精度红外全视场测温技术对钢坯表面进行实时在线测量，以及利用激光光谱吸收技术对炉膛气体进行实时在线监测，将获得的钢坯温度、炉膛气体信息用于验证加热炉炉温控制模型，结合煤气热值、轧制节奏、钢种、料坯位置以及待轧信号优化加热炉燃烧及控制模型，实现节能减排、减少氧化烧损、提升钢品质量以及通过调节空气流量与煤气流量实现闭环反馈的钢坯表面温度控制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构图；图2是高精度红外全视场温度探测器的结构示意图；图3是角反射式气体检测激光器的安装示意图。

附图标记：1-高精度红外全视场温度探测器、2-角反射式气体检测激光器、 4-总交换机、5-工控机、6-计算机、7-显示屏、8-服务器、9-电气箱、10-可编程逻辑控制器、11-红外面阵探测器、12-高温镜头、13-镜头外层防护罩、14-后防护罩、15-滤光片切换装置、16-焦距调整器、17-连接组件。

具体实施方式

如图1至图3所示，本实施例具体公开的一种加热炉燃烧效能在线智能检测与优化控制系统的装置，包括高精度红外全视场温度探测器1、角反射式气体检测激光器2、光纤收发器、总交换机4、工控机5和计算机6，计算机6的上方连接显示屏7，总交换机4的一侧设有三个电气箱9，最右侧的电气箱9的下方设有可编程逻辑控制器10，可编程逻辑控制器10与计算机6通过交换机一电性连接，中间的电气箱9的上方和左侧的电气箱9的右侧均连接角反射式气体检测激光器2，左侧的电气箱9的上方和中间的电气箱9的右侧均连接高精度红外全视场温度探测器1，总交换机4的下方电性连接服务器8，服务器8通过交换机一电性连接远程访问器。本实用新型结构设计合理，使用方便，能够对空燃比进行实时寻优，实现智能控制自动加热炉的温度，并实现完全的燃料燃烧，本系统采用高精度红外全视场测温技术对钢坯表面进行实时在线测量，以及利用激光光谱吸收技术对炉膛气体进行实时在线监测，将获得的钢坯温度、炉膛气体信息用于验证加热炉炉温控制模型，结合煤气热值、轧制节奏、钢种、料坯位置以及待轧信号优化加热炉燃烧及控制模型，实现节能减排、减少氧化烧损、提升钢品质量以及通过调节空气流量与煤气流量实现闭环反馈的钢坯表面温度控制。角反射式气体检测激光器，采用分布反馈式激光器做为光源，利用一个耦合透镜作为发射望远镜。激光器发射和接收端引入扫气，防止工况环境下的烟尘对镜片造成的污染。吹扫装置C对高温环境测量仪器进行风冷；测量方式采用角反射式测量，考虑到安装以及调试等各种因素的影响，需在炉壁打上两对安装孔并焊上钢管及法兰，同时要求对孔保持同轴。由于采用多种气体检测共用一对光路，采用大通光口径作为发射与接收光学系统；由于加热炉长时间工作，周围环境也处于高温区域，因此其他硬件都属于耐高温设备，能够长期稳定地工作与高温环境。主要数据传输线也用耐高温电缆，具有抗干扰能力，这样使得现场数据可以有效的、精准的传输。

主要包括开关电源、交换机、光纤收发器以及尾纤盒等。开关电源可以输出12V供电，主要给高精度红外全视场温度探测器提供电流，使其正常工作。交换机将各路电信号并入一路，并进入光纤收发器，将电信号转换成光信号进行高效、准确的传输。另一端光信号传输到控制室，进入光纤收发器，再将光信号转化成网口信号进入计算机。最后进行数据处理和显示等；

本系统工作流程：

1.数据采集，在加热炉A燃烧过程中利用红外面阵探测器11和角反射式气体检测激光器2分别采集炉膛内视频信息、钢坯表面温度和气体相关数据；

2.数据传输，数据通过总交换机4和光纤收发器发送到操作室内的计算机6；

3.数据处理，计算机6处理接收到的数据，得出炉膛内视场范围内钢坯表面温度以及炉膛内CO和O2的含量，并将炉内视频画面、钢坯温度和炉膛气体含量通过客户端软件显示在操作室计算机上，实现了在线监测以及远程数据访问功能；

4.模糊专家计算模型与空燃比自寻优，所述炉温模糊专家计算模型与空燃比自寻优模块是根据实测钢坯温度与工艺设定值进行比较获取差值，采用模糊专家计算模型计算出所需的能量值，对空燃比进行确定，利用实测钢坯温度数据和实时CO、O2浓度数据与模糊专家控制模型有效融合集成，形成一种钢坯温度智能优化控制策略；

5.与可编程逻辑控制器10连接，根据激光吸光谱实测的CO、O2浓度值计算出煤气流量和空气流量的变化量，获得这两个流量参量值之后，以及得到煤气空气电动调节阀的开度信号。

6.在加热炉A燃烧过程中，将步骤5中得到的煤气空气电动调节阀的开度信号，分别施加到煤气、空气电动调节阀B上，完成炉温、煤气空气流量以及钢坯温度的闭环控制。

具体而言，本实施例所述的高精度红外全视场温度探测器1由红外面阵探测器11、高温镜头12、镜头外层防护罩13、后防护罩14、滤光片切换装置15、焦距调整器16和连接组件17组成，红外面阵探测器11与后防护罩14相配合，镜头外层防护罩13与连接组件17连接，镜头外层防护罩13、连接组件17连接能够与高温镜头12相配合，高温镜头12的一端安装焦距调整器16，焦距调整器16与红外面阵探测器11之间安装滤光片切换装置15。其结构特征是根据现场环境设计而成，保护外壳也是选取耐高温材料定制，采集数据的核心部件是红外面阵探测器，其基本结构由CCD(电荷耦合元件，一种通过电荷量表示的信号类型)光敏半导体元件和其他组件组成，主要作用是进行光信号采集，并将光信号转换为电信号，进行处理以获取实时图像；红外图像传感器大致分为面阵和线阵两种，主要区别是像素点(画面中的最小单位)的排列方式不同，顾名思义，线阵获取的图像呈现出线状但也是二维图像，长度能够达到几千个像素点，宽度却只有几个像素，能够用于滚轮故障检测；面阵能够准确直观的获取高分辨率的二维图像，所以这种红外面阵探测器应用比较广泛。

根据钢厂生产需求以及理论分析，为了能够监测炉内更多钢坯加热信息，实现炉内全视场监测功能，选用了拥有高分辨率的面阵CCD探测器。在设计方面，考虑到实际现场状况，为了能更好的便于安装和设备调试。在镜头上内置了一个调焦功能，使得最终的钢坯温度监测画面清晰可见，便于后续工作进展顺利。为了获取不同波段的图像数据，如图2能够看到，设备上安装了滤光片切换装置，主要通过改变其电源电流方向来控制继电器的开关，进而实现切换滤光片切换功能，最后将所有组成部分的供电线和通信线，做成集成航空插头，便于现场安装)。

具体的，本实施例所述的角反射式气体检测激光器2通过法兰和钢管安装在加热炉的炉壁上。当使用本装置时，通过角反射式气体检测激光器2通过法兰和钢管安装在加热炉的炉壁上，能够便于对角反射式气体检测激光器2进行安装和拆卸。

以上结合附图对本实用新型的具体实施方式作了说明，但这些说明不能被理解为限制了本实用新型的范围，本实用新型未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (3)

1.一种加热炉燃烧效能在线智能检测与优化控制系统的装置，其特征在于：包括高精度红外全视场温度探测器(1)、角反射式气体检测激光器(2)、光纤收发器、总交换机(4)、工控机(5)和计算机(6)，计算机(6)的上方连接显示屏(7)，总交换机(4)的一侧设有三个电气箱(9)，最右侧的电气箱(9)的下方设有可编程逻辑控制器(10)，可编程逻辑控制器(10)与计算机(6)通过交换机一电性连接，中间的电气箱(9)的上方和左侧的电气箱(9)的右侧均连接角反射式气体检测激光器(2)，左侧的电气箱(9)的上方和中间的电气箱(9)的右侧均连接高精度红外全视场温度探测器(1)，总交换机(4)的下方电性连接服务器(8)，服务器(8)通过交换机一电性连接远程访问器。

2.根据权利要求1所述的一种加热炉燃烧效能在线智能检测与优化控制系统的装置，其特征在于：所述的高精度红外全视场温度探测器(1)由红外面阵探测器(11)、高温镜头(12)、镜头外层防护罩(13)、后防护罩(14)、滤光片切换装置(15)、焦距调整器(16)和连接组件(17)组成，红外面阵探测器(11)与后防护罩(14)相配合，镜头外层防护罩(13)与连接组件(17)连接，镜头外层防护罩(13)、连接组件(17)连接能够与高温镜头(12)相配合，高温镜头(12)的一端安装焦距调整器(16)，焦距调整器(16)与红外面阵探测器(11)之间安装滤光片切换装置(15)。

3.根据权利要求1所述的一种加热炉燃烧效能在线智能检测与优化控制系统的装置，其特征在于：所述的角反射式气体检测激光器(2)通过法兰和钢管安装在加热炉的炉壁上。

Images