窑筒体扫描仪
窑炉热像仪系统(即窑筒体扫描仪)主要由:红外摄像头、专用红外图像采集卡、测窑转速模块、工业控制器和窑炉热像仪系统软件等组成。
红外摄像头采用国际先进的光学扫描系统,扫描角度可变( 40 °~ 110 ° ),沿窑筒体轴线每秒扫描 25条线,周期为40ms(即25HZ扫描频率),可灵活的适应多种回转窑及其工业现场。摄像头安装于现场小屋内,通过现场接线箱和长电缆将摄像头采集的图像信号传输至中控室,中控室的室内接线箱把图像信号传入红外图像采集卡和工业控制器,通过窑炉热像仪系统软件实时地将胴体表面温度展开图显示在监视器上,窑转一圈刷新一幅,同步成像。
本系统采用先进的数据库方式管理历史资料,以适应大资料量的长时间存储和回放,使用软件设置摄像头的扫描角度和定位窑筒体扫描长度,还留有与网络连接的接口和模块,更加方便设备的安装和使用。
红外摄像头技术性能指标
型号:YL-11
测温范围 |
100 ℃~ 500 ℃ |
温度分辨率 |
< 1℃(200℃黑体) |
空间分辨率 |
2 ~ 4毫弧度 |
扫描角度 |
40 °~ 110 °(典型 90°) |
聚焦范围 |
10米到无穷远 |
扫描方式 |
光学线扫描( 25线/秒) |
扫描频率 |
25HZ |
响应窑转速 |
0.3 ~ 6r/min |
图象分辨率 |
400 × 200 |
图象刷新频率 |
与窑转速相同 |
红外探测器 |
碲镉汞 (半导体制冷) |
工作方式 |
连续 |
使用环境 |
环境温度 :-25 ℃~ - 45 ℃ |
体积与重量 |
ф 200 × 380mm |
技术参数说明
空间分辨率 :空间分辨率是表征热像仪的空间分辨率物体线度大小本领的基本参数.一般情况下,用热像仪的瞬时视场来表示空间分辨率,以毫弧度(mrad)作单位。
光学线扫描 :采用光学棱镜的快速转动完成对窑胴体的扫描,25线/秒表示每秒沿胴体轴线(窑头至窑尾)扫描25条线,故扫描周期为40毫秒。
碲镉汞红外探测仪:其灵敏度高、响应速度快,达微秒级。使用多级微型半导体制冷器可使探测器始终在低温稳定的环境之中工作,以发挥其最佳的性能。
技术特点
由无锡市诚志电气自动化有限公司和中科院上海物理所共同研制开发的窑炉热像仪系统,与目前世界上最先进的红外线窑胴体扫描系统并驾齐驱,是一种完全由计算机操作、全部数字化处理的最新型智能化仪器。适用于国内外拥有回转窑的大中小型生产企业,具有结构紧凑、通用性强、稳定可靠、安装使用维护简单的特点,使用寿命长并且投资少、收效快。
采用红外窑炉热像仪对整个窑体温度扫描和耐火砖状态等进行实时的监测,可以更有效地防止窑体的直接受损,减少不必要的停窑次数和耐火砖的费用。
快速光学线扫描
红外窑炉热像仪采用的是先进的光学扫描系统,这与国际大企业所采用的技术相同。它与机械扫描相比,采用光学棱镜转动扫描的技术,沿筒体轴线每秒扫描 25条线,具有快速、非接触、精密的特点,能够适应最快速度的回转窑(最高6转/分钟)。
窑炉热像仪系统使用软硬件结合的方式,由软件设置摄像头的扫描角度( 40 °~ 110 ° )和定位窑筒体扫描长度:整个窑筒体的热像图象按窑圆周分成 200条线,每条线上显示400个点,采用激光定位,每个点与窑上的一块相对应,每个测量点在炉体上定位为8cm × 8cm,面积小于人的手掌,即使一块耐火砖的脱落也能准确地检测到。
同步成像
红外窑炉热像仪采用奔腾以上工控机处理数据,可适时把整个窑体的温度分布和变化情况用彩色图象显示在监视器上。一幅热图像由 200 × 400个点组成,转一圈刷新一幅,同步成像。
窑炉热像仪遥测整个炉体并同步成像,不会遗漏任何部位,从而可同时监测到多处的红窑和亮点并精确定位,及时发现红窑的先兆,以便采取措施制止红窑,减少不必要的停机和耐火砖的更换。
温度分辨率高
窑炉热像仪选用高灵敏度碲镉汞红外探测器,它的温度分辨率可达到 < 1 ℃ ( 200 ℃ ),使用多级半导体制冷令探测器始终在低温稳定的环境之中工作,更使其工作稳定可靠、发挥最佳的性能。这样,回转窑内部燃烧情况的细微变化(特别对于局部耐火砖的状况)可及时反应出来,便于操作工准确地控制窑筒体的温度,再结合热像仪系统软件,能预测趋势、避免事故,减少燃料和耐火砖的消耗。
可视化
窑炉热像仪系统采用大量计算机技术,测量数据数字化、图象化处理。数字化后的信号以及多种的计算结果直观地以图形的方式显示在监视器上,显示的彩色温度分布图象,直接显示了炉皮温度值或炉衬厚度,一目了然,方便操作工及时掌握情况、判断趋势、防止事故,更使操作得心应手。
历史记录
运用先进的数据库功能,可把回转窑的运行状况作系统的记录,每幅热图象的计算结果及其图象本身都可记录在计算机内,并能随时调出已有记录进行回放,甚至热图象上每一个点的温度历史曲线的回放。这方便了资料的储存、调用和管理,使之数字化。另外,利用丰富的软件会使历史记录成为日后分析、论证和决策的有力科学依据。
设备原理及构成部件
窑炉热像仪的主要构成部件为红外摄像头、专用红外图像采集卡、测窑转速模块、工业控制器和窑炉热像仪系统软件,现场红外摄像头与中控室的工业控制器之间通过接线箱和长电缆连接,并可以选配打印机、可读写光盘、磁带机、稳压电源等外部设备(如图一)。
摄像头內有光学系统、光学扫描器、激光瞄准系统、高灵敏度碲镉汞红外探测器、半导体制冷器及驱动、控制电路等组成部件。扫描的机械结构具有非常精密可靠的特点,它沿着回转窑的转轴方向进行扫描。回转窑辐射的红外线(温度)由光学系统接收,聚焦在红外探测器上,红外探测器把接收的光学信号转变成电信号,经放大器放大后传速给工业控制器。
工业控制器
工业控制器主要由工业控制机、热图象的通道及采集卡和监视器组成。它把摄像头部经长电缆传送来的电信号进行数字化处理,用图象的方式把回转窑的表面温度分布展开在监视器上,结合系统软件实现多种显示和操作功能。工控机一般采用 586以上处理器,机內安装专用的图象采集和通道控制卡,使用SVGA显示卡和高分辨率显示器,并可选配多种外围扩展设备。
窑炉热像仪系统软件
窑炉热像仪系统软件工作在 Windows(VER WIN98)环境之下。系统软件的结构上,它具有三个层次:用户界面、过程软件和BIOS,并附加有许多应用分析软件。软件实时地显示窑表面温度分布图,由于回转窑自身在转动,其转动方向与摄像头扫描方向垂直,因而在监视器上显示出的是回转窑的平面展开图,每一圈刷新一幅。如(图二)
其中:
• 主菜单
• 温度标尺:表示图像上各种彩色所对应的温度值。
• 炉体圆周:表示筒体圆周展开的角度。
• 炉体平面热图:筒体表面温度分布展开的平面图象。
• 垂直曲线: Y轴投影在360度圆周上的三条曲线:蓝色为最低温度,红色为平均温度,白色为最高温度。
• 水平曲线: X轴投影在筒体长度上的三条曲线:蓝色为最底温度,红色为平均温度,白色为最高温度。
• 筒体长度标尺
• 分段报警指示灯和分段最高温度值及其坐标。
• 转速显示
• 实时 12小时历史温度曲线
• 工具栏
热像仪系统软件具有点温、单温、波形、放大、区域、直方图等图形分析功能,有热损曲线、炉壁厚度显示图、历史图像和曲线回放、打印生产报告等功能,在系统软件主画面添加了分段温度报警线和实时 12小时历史曲线,新增了大图显示、分段温度报警、红窑记录回放和每一点温度的曲线回放及加强的系统设置障碍功能。
无锡市诚志电气自动化有限公司
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