高炉炉顶在线夜视热成像诊断系统

摘要

本发明公开了高炉炉顶在线夜视热成像诊断系统，包括基底、炉身、热风管和炉顶，所述基底与炉身固定连接，所述热风管周向安装在炉身上，所述炉顶固定连接在炉身的顶端，所述热成像监控装置设置在炉身靠近炉顶的一侧；热成像监控装置包括工控机、监控装置、热摄像装置、内套筒和外套筒，所述监控装置和热摄像装置均与工控机电性连接；所述内套筒内开设有空腔。本发明料面与溜槽可通过热摄像装置高清夜视，气流分布清晰可见，无论有没有可见光都能实时显示料面和部分溜槽的高清视频图像，溜槽(部分)形状、内衬磨损、运动状态、下料情况、机械探尺清晰可见，视场范围内料面煤气流清晰可见，料面与溜槽在线测温，准确掌握气流分布。

说明书

技术领域

本发明涉及高炉监控装置技术领域，尤其涉及高炉炉顶在线夜视热成像诊断系统。

背景技术

高炉是用钢板作炉壳，壳内砌耐火砖内衬，是一个密闭庞大的高温反应容器，高炉生产过程中，料面温度分布、煤气流分布以及溜槽的运行状态、悬挂状态、下料情况、磨损情况对高炉操作具有重要意义，可直接反映出高炉生产状况，根据料面温度及煤气流分布调整布料可改善高炉生产状况冷却水、冷却气异常时，无法检测，影响高炉正常生产。

但传统技术中虽然出现了例如专利号CN 206188835 U，公开了一种高炉炉顶热成像装置，其采用传统的绘制多条“十字”测温线和多条“环形”测温线进行监控，对定位要求较高，且无法监控任意点的温度。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述的问题，而提出的高炉炉顶在线夜视热成像诊断系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

高炉炉顶在线夜视热成像诊断系统，包括基底、炉身、热风管和炉顶，所述基底与炉身固定连接，所述热风管周向安装在炉身上，所述炉顶固定连接在炉身的顶端，所述热成像监控装置设置在炉身靠近炉顶的一侧；

热成像监控装置包括工控机、监控装置、显示屏、热摄像装置、内套筒和外套筒，所述监控装置和热摄像装置和显示屏均与工控机电性连接；所述内套筒内开设有空腔，所述工控机、监控装置和热摄像装置均位于空腔内，所述内套筒与外套筒过盈配合，所述外套筒的两侧均固定连接有连接架，所述连接架转动连接有支架，所述支架的一侧滑动连接在炉身的顶端，所述支架的另一侧连接有升降驱动机构，所述升降驱动机构固定连接在炉身的顶端，所述升降驱动机构包括气缸和顶块，所述顶块分别与支架和气缸的输出端连接，所述支架远离气缸的一端开设有滑槽，且滑槽与炉身的顶端内壁滑动连接，所述内套筒的外表面一侧连接有使其摆动的往复驱动机构，所述内套筒的外表面另一侧连接有使其摆动后复位的复位机构；

所述内套筒的内壁上以空腔为中心开设有一圈冷却腔，所述冷却腔的顶端一侧安装有进气管，所述冷却腔的顶端另一侧安装有出气管。

优选地，所述冷却腔的外表面等距离开设有多个弧形凹陷。

优选地，所述监控装置包括温度传感器、压力传感器。

优选地，所述热摄像装置包括包括高清热像仪及高温红外镜头。

优选地，所述往复驱动机构包括步进电机、传动机构、固定架和凸轮；

所述固定架焊接在支架的内表面上，所述凸轮转动连接在固定架上，所述步进电机通过螺栓安装在支架的外表面上，所述步进电机通过传动机构与凸轮连接。

优选地，所述传动机构包括链条和两个链轮，两个所述链轮分别通过平键与步进电机的输出轴固定连接以及与凸轮同轴设置，链条套设在两个链轮上并张紧。

优选地，所述复位机构包括复位弹簧和垫块，所述垫块的数量为两个且分别焊接在支架的内表面和内套筒的外表面上，两个所述垫块之间共同焊接有复位弹簧。

优选地，所述空腔内安装有气缸，所述气缸的输出端与热摄像装置固定连接。

优选地，所述热摄像装置的外壳上固定连接有固定杆，所述固定杆远离热摄像装置的一端焊接有与其垂直设置的齿条，所述齿条啮合有齿轮组，所述齿轮组的输出端固定连接有可将空腔封闭的挡板。

优选地，所述齿轮组包括两个相互啮合的主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮与齿条啮合，所述从动齿轮的轴心通过转轴与挡板固定连接。

与现有技术相比，本发明具备以下优点：

1、料面与溜槽可通过热摄像装置高清夜视，气流分布清晰可见，无论有没有可见光都能实时显示料面和部分溜槽的高清视频图像，溜槽(部分)形状、内衬磨损、运动状态、下料情况、机械探尺清晰可见，视场范围内料面煤气流清晰可见，料面与溜槽在线测温，准确掌握气流分布：

2、采用热摄像装置摆动式设计，全面监测料面和部分溜槽的温度，可设置n条测温线，实时监测任意点或多点温度，实时监测最高温度，指定温度区间突出显示，从此不再需要十字测温。

3、冷却腔设置热应力补偿结构，防止冷却腔冷却后其内存在的大量热应力导致冷却腔内壁发生泄漏，造成炉身内环境改变，造成危害。

附图说明

图1为本发明提出的高炉炉顶在线夜视热成像诊断系统的结构示意图；

图2为本发明中热成像监控装置放大结构示意图；

图3为本发明中内套筒剖视图。

图中：1基底、2炉身、3热风管、4炉顶、5热成像监控装置、6支架、7内套筒、8步进电机、9传动机构、10固定架、11凸轮、12复位弹簧、13垫块、14连接架、15外套筒、16空腔、17气缸、18热摄像装置、19固定杆、20齿轮组、21齿条、22挡板、23工控机、24监控装置、25冷却腔、26弧形凹陷、27进气管、28出气管、29显示屏、30气缸、31顶块、32滑槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1至3，高炉炉顶在线夜视热成像诊断系统，包括基底1、炉身2、热风管3和炉顶4，基底1与炉身2固定连接，热风管3周向安装在炉身2上，炉顶4固定连接在炉身2的顶端，热成像监控装置5设置在炉身2靠近炉顶4的一侧。

热热成像监控装置5包括工控机23、监控装置24、显示屏29、热摄像装置18、内套筒7和外套筒15，监控装置24和热摄像装置18和显示屏29均与工控机23电性连接，显示屏29用于输出监控图像；

监控装置24包括温度传感器、压力传感器，温度与压力传感器异常，超过其预设的阈值时，通过工控机23通过电磁阀控制气缸17带动热摄像装置18收入内套筒7内。

热摄像装置18包括包括高清热像仪及高温红外镜头。

内套筒7内开设有空腔16，工控机23、监控装置24和热摄像装置18均位于空腔16内，内套筒7与外套筒15过盈配合，外套筒15的两侧均固定连接有连接架14，连接架14转动连接有支架6，支架6的一侧滑动连接在炉身2的顶端，支架6的另一侧连接有升降驱动机构，升降驱动机构固定连接在炉身2的顶端，升降驱动机构包括气缸30和顶块31，顶块31分别与支架6和气缸30的输出端连接，支架6远离气缸30的一端开设有滑槽32，且滑槽32与炉身2的顶端内壁滑动连接，气缸30与工控机23电性连接，并由电磁阀进一步控制，当炉身2内热量较高时，气缸30延伸并进而带动与之固定连接的顶块31运动，顶块31将支架6顶起，从而避免温度过高损坏监控装置，其中支架6的高度可根据实际进行调节，内套筒7的外表面一侧连接有使其摆动的往复驱动机构，内套筒7的外表面另一侧连接有使其摆动后复位的复位机构。

参照图2，往复驱动机构包括步进电机8、传动机构9、固定架10和凸轮11，具体连接方式如下：

固定架10焊接在支架6的内表面上，凸轮11转动连接在固定架10上，步进电机8通过螺栓安装在支架6的外表面上，步进电机8通过传动机构9与凸轮11连接。

进一步地，传动机构9包括链条和两个链轮，两个链轮分别通过平键与步进电机的输出轴固定连接以及与凸轮11同轴设置，链条套设在两个链轮上并张紧。

参照图2，复位机构包括复位弹簧12和垫块13，垫块13的数量为两个且分别焊接在支架6的内表面和内套筒7的外表面上，两个垫块13之间共同焊接有复位弹簧12，复位机构的作用在于：通过复位弹簧12对内套筒7施加反向的弹性作用力，可使内套筒7始终与凸轮11相抵，且可在凸轮11回转时快速复位。

内套筒7的内壁上以空腔16为中心开设有一圈冷却腔25，冷却腔25的顶端一侧安装有进气管27，冷却腔25的顶端另一侧安装有出气管28，进气管27可与外界氮气连接，或与外界水源连通。

进一步地，参照图3，冷却腔25的外表面等距离开设有多个弧形凹陷26，弧形凹槽26的设置起到热应力补偿的作用，防止内套筒7的外壁在热胀冷缩的作用下破裂。

空腔16内安装有气缸17，气缸17的输出端与热摄像装置18固定连接。气缸17的设置，可使热摄像装置18在炉身2内热量、压力异常时收入内套筒7内。

热摄像装置18的外壳上固定连接有固定杆19，固定杆19远离热摄像装置18的一端焊接有与其垂直设置的齿条21，齿条21啮合有齿轮组20，齿轮组20的输出端固定连接有可将空腔16封闭的挡板22。固定杆19可在气缸17带动热摄像装置18运动时跟随其运动，并进而带动此齿条21与齿轮组20转动，齿轮组20带动其输出端的挡板22将内套筒7封闭。

齿轮组20包括两个相互啮合的主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮与齿条21啮合，从动齿轮的轴心通过转轴与挡板22固定连接。两个齿轮的设置可实现输出转向与输入转向相反，从而使挡板22可对内套筒7进行封闭。

本发明通过高清热像仪及高温红外镜头对炉身2内目标自身的红外辐射进行探测，无需光源，测量时，可设置n条测温线，实时监测任意点或多点温度，实时监测最高温度，指定温度区间突出显示，从此不再需要十字测温。

温度与压力传感器检测的数据异常时，超过其预设的阈值，此时工控机23通过电磁阀控制气缸17带动热摄像装置18收入内套筒7内，热摄像装置18通过固定杆19带动齿条21同步运动，齿条21进而带动与之啮合的齿轮组20转动，实现挡板22跟随热摄像装置18将空腔16封闭，从而随热摄像装置18进行保护。

热摄像装置18可摆动测量，从而避免出现监控死角，通过工控机23输出脉冲信号控制步进电机8，控制器转动，步进电机8转动时进而通过传动机构带动凸轮11转动，凸轮11转动时带动在复位弹簧12的弹性力下与之相抵的内套筒7摆动，内套筒7摆动后可进行摆动测量，从而避免出现测量死角。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“滑动”、“转动”、“固定”、“设有”等术语应做广义理解，例如，可以是焊接连接，也可以是螺栓连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。