CN100516239C - 高炉风口摄像装置及其监视系统 - Google Patents

Abstract

一种高炉风口摄像装置及其监视系统，摄像装置设置着防护罩并安装在防护罩内，防护罩的前盖设置着横向的镜筒和通气孔，镜筒内安装着分光玻璃和风口玻璃。在防护罩安装着进气接头与减压过滤阀及接球阀。高炉风口监视系统包括现场控制柜、中央控制柜、屏幕、工业控制机与摄像装置，每个风口安装着一台摄像装置，还设置着供气系统，供气系统包括供气主气管、支气管与气包，在主气管的输出端联接着一个气包，该气包联接着一至两根支气管，支气管的另一端联接着另一个气包，摄像装置经减压过滤阀和球阀与支气管联接。本摄像装置适应高炉风口监视的环境，本高炉风口监视系统能将风口人员巡查和设备监视很好的结合起来。

Description

高炉风口摄像装置及其监视系统

技术领域

本发明涉及一种高炉风口摄像装置及其监视系统。

背景技术

高炉风口摄像装置是通过高炉风口获取炉内燃烧、喷煤及风口状态信息的一种装置，而通过在线监视系统是对高炉炉况的监控与分析的重要手段。目前，在国内各铁厂都是现场有经验的操作人员通过肉眼和经验对高炉风口内部进行逐一现场直接观察。由于每台高炉风口多，分布面大，如容积4350m³有38个风口，高炉一周均布周长60米左右，环境温度高，为60°～120℃，观察风口内部状态多，有铁水熔化状况，喷煤粉状况，通风状况，内部设备状况，其它异常现象等问题。给现场操作人员带来了很多不便，如巡查周期长，工作环境差，不能连续监视等困难。因此很难及时准确发现异常，解决并消除故障，给高炉的稳定生产和生产指挥带来极大的不便，而且没有状态观察成像追踪记录。4350m³高炉共有38个风口喷煤监视孔，用来观测喷枪是否被堵及炉内燃烧状态，现有的方法是使用三台固定高炉风口摄像装置，为了避免风口60°～120℃温度影响摄像机的使用寿命及正常操作，摄像机的镜头离风口20cm-30cm，这样不仅视场小，调节难度大，挡住现场人的视线。这种摄像装置只对其中3个风口进行固定监测，如果需要监测其他风口，需要临时移动该装置。但是，由于摄像机支架较重且每次改变位置后需重新进行高低、左右位置的调整、而且装上设备以后无法进行正常的人工巡查，大大降低了风口喷煤监视的可靠性，关键是无法实时监控每一个风口的喷吹情况。由于风口环境温度高达60°～120℃，现有的摄像装置无法在每一个风口进行成像，且传统的监控摄像机仅能在环境温度为0-50℃的环境中工作，无法直接在炉前实现在线实时监控，不适应于高炉风口摄像。

发明内容

为了克服现有摄像装置的上述不足，本发明提供一种适应高炉风口监视的摄像装置，该摄像装置又兼顾人孔观测的要求。同时本发明还提供一种高炉风口监视系统。

首先要使摄像机能在60°～120℃的环境中工作，必须对摄像装置作降温或隔热保护，由于湿气对摄像装置的损伤较大，所以采用风冷，在摄像装置外设置防护罩，通氮气冷却摄像机。

光路分配器与摄像机的选择是本摄像装置的关键，由于从高炉风口透射出的是强光光源，必须满足折射的摄像机的光强度减弱的要求，以保证摄像机的成像质量和使用寿命，而且透射过光路分配器的光能够适合人体肉眼观察，安装、拆除方便，必须一次对准镜头不需要二次调整，另外由于风口狭长达2-3米，孔径只有不到2厘米，还需要考虑摄像机的通光量及镜头的放大倍数，以得到最佳成像质量，因此在摄像机的选择上必需考虑摄像机光学变焦倍数、通光量、CCD尺寸等参数，而且便于对成像摄像机进行参数调整。

为了配合孔径2厘米长2-3米风口的摄像要求，采用摄像镜头与摄像机于一体的一体化摄像机，光学变焦18倍，数字变焦12倍，1/4寸CCD镜头，通光量F2.0-F3.0，并且配合前端的光学减光片，对摄像机内部参数进行适应性调整，以获得高强光环境下的较佳的成像效果。

由于风口内部的摄像目标的光强度很高，因此，摄像机无法直接成像(成像为纯白甚至烧毁CCD感光芯片)，所以必须考虑高强光的抑制措施，即在CCD摄像机的前端增加减光滤光片用于滤光及成像，必须滤掉90％-98％的光，并结合摄像机内部参数的调整得到较佳成像效果。

要满足摄像机成像，又兼顾人孔观测的要求，在摄像机成像装置前端加分光片，分为反射光与透射光，分别用于摄像机成像与供人孔观测。

高炉风口摄像装置

本高炉风口摄像装置包括摄像机，其特征是：还设置着防护罩，摄像机安装在防护罩内，在防护罩内侧固定着导轨，在摄像机的两侧安装着导轨座，摄像机由导轨座安装在导轨上，在防护罩内侧与摄像机之间有3mm～6mm的间隔。在防护罩前端的前盖设置着通光孔，在通光孔的周围设置着通气孔，在通光孔安装着滤光片，在防护罩的前端安装着防护罩联接管，该联接管固定着一个法兰盘，防护罩联接管由法兰盘紧固在防护罩。防护罩联接管经镜筒联接管联接着横向的镜筒，在镜筒内安装着分光镜安装架，在分光镜安装架与通光孔相对应的位置安装着分光玻璃，分光玻璃与镜筒的轴线成45°，在镜筒的一端安装着风口联接管，在风口联接管安装着由石英玻璃材料的风口玻璃，在镜筒的另一端安装着观察镜。在防护罩下端的后盖安装着航空插头，在航空插头与摄像机之间联接着电缆，在防护罩的下部安装着进气接头。

本高炉风口摄像装置的分光玻璃的反射率为45％-55％，滤光片的透光率是4％-6％，主要是滤去红外光，风口透镜的透光率是95％-98％，观察镜的透光率是95％-98％。光线经风口透镜与分光玻璃反射后，再经滤光片过滤到达摄像机的镜头的光线为1％-3％。摄像装置摄像机的镜头的焦距为4.1cm-73.8cm，光学变焦18倍，CCD尺寸1/4，通光量F2.0-F3.0，数字变焦为12倍。在镜筒设置着调心装置，镜筒与通光孔之间通过调心装置的微调作用，保证反射光线与摄像机镜头同轴。

本高炉风口摄像装置设置着供气连接件，供气连接件是减压过滤阀与球阀，在防护罩的进气接头经过连接软管连接到减压过滤阀，由减压过滤阀连接球阀。

本高炉风口摄像装置是安装在高炉风口，一个高炉有二十至四十个风口，每个风口安装一台配置供气连接件的摄像装置，是二十至四十台摄像装置配合使用，并且配置统一的氮气供气系统，供气系统包括供气主气管、支气管与气包，供气主气管使用的无缝钢管沿热风管下侧平台敷设，在主气管的输出端联接着一个气包，该气包联接着一至两根直径较主气管小的支气管，支气管的另一端联接着另一个气包，以保证各冷却支管压力均衡(0.1Mpa-0.6Mpa)，在该气包安装着可报警的电接点压力表(0-1.0Mpaφ100mm面板)，当报警压力P≤0.1Mpa时，报警触点闭合，发出报警信号，并输出到喷煤系统计算机上，提醒岗位人员检查气源保护设备。每个摄像装置依次经减压过滤阀和球阀与支气管联接。气源也可用干净的压缩空气。

高炉风口监视系统

本高炉风口监视系统包括现场控制柜、中央控制柜、屏幕、工业控制机、稳压电源与摄像装置，摄像装置用电缆与现场控制柜的输入端联接，电缆中有视频电缆与电源线，现场控制柜的输出端用多芯单模光缆一般为十二芯(芯数多少主要根据光端机确定)单模光缆、电源线、气压控制线与中央控制柜的输入端连接，中央控制柜的一个输出端与屏幕联接，其中一个输出端与工业控制机的输入端联接，工业控制机的一个输出端与显示屏及键盘联接，中央控制柜的电源输入端与稳压电源的输出端联接；现场控制柜由数字视频光端机及供电装置组成，将图像信号通过光缆传送到控制室中的中央控制柜；中央控制柜由数字视频光端机和控制主机组成，在中央控制柜中对信号进行光电转换，送往显示屏，显示各个风口的运行状态；其特征是：所说的摄像装置本申请提供的配置着供气连接件的摄像装置，还设置着供气系统；高炉的每个风口安装着一台摄像装置，二十至四十台摄像装置配合使用，摄像装置设置着防护罩，摄像机安装在防护罩内，在防护罩内侧固定着导轨，在摄像机的两侧安装着导轨座，摄像机由导轨座安装在导轨上，在防护罩内侧与摄像机之间有3mm～6mm的间隔。在防护罩前端的前盖设置着通光孔，在通光孔的周围设置着通气孔，在通光孔安装着滤光片，在防护罩的前端安装着防护罩联接管，该联接管固定着一个法兰盘，防护罩联接管由法兰盘紧固在防护罩。防护罩联接管经镜筒联接管联接着横向的镜筒，在镜筒内安装着分光镜安装架，在分光镜安装架与通光孔相对应的位置安装着分光玻璃，分光玻璃与镜筒的轴线成45°，在镜筒的一端安装着风口联接管，在风口联接管安装着由石英玻璃材料的风口玻璃，在镜筒的另一端安装着观察镜。在防护罩下端的后盖安装着航空插头，在航空插头与摄像机之间联接着电缆，在防护罩的下部安装着进气接头。摄像装置的分光玻璃的反射率为45％-55％，滤色片的透光率是4％-6％，风口透镜的透光率是95％-98％，观察镜的透光率是95％-98％。光线经风口透镜与分光玻璃反射后，再经滤色片过滤到达摄像机的镜头的光线为1％-3％。摄像装置摄像机的镜头的焦距为4.1cm——73.8cm，光学变焦18倍，CCD尺寸1/4，通光量F2.0-F3.0，数字变焦为12倍。在镜筒设置着调心装置。在防护罩的进气接头经过连接软管连接到减压过滤阀，由减压过滤阀连接球阀；所说的供气系统包括供气主气管、支气管与气包，供气主气管使用的无缝钢管沿热风管下侧平台敷设，在主气管的输出端联接着一个气包，该气包联接着一至两根(也可用三根)直径较主气管小的支气管，支气管的另一端联接着另一个气包，在该气包安装着可报警的电接点压力表，每个摄像装置依次经减压过滤阀和球阀与支气管联接。

本高炉风口摄像装置加设分光玻璃、滤光片及防护罩，避免了高炉风口温度对摄像机的不利影响，而且容易安装、调整方便、使用寿命长，适应高炉风口的摄像要求，另外满足现场人孔观察。本高炉风口摄像装置配置供气装置与场控制柜和中央控制柜及工业控制机等，便组成本发明的高炉风口监视系统，本监视系统能够将高炉风口人员巡查和设备监视很好的结合起来。便于消除人为造成的漏查、误查，实时录制图像，为分析问题、处理解决问题提供了可靠依据。

附图说明

图1是本高炉风口摄像装置实施例的结构图。

图2是本摄像装置的供气连接件实施例组成图。

图3是本高炉摄像装置具有供气系统的实施例的组成图。

图4是本高炉风口监视系统实施例电气组件组成示意图。

上述图中：

1、风口联接管        2、镜筒         3、顶丝孔        4、风口透镜

5、鸡毛垫圈          6、压圈         7、调心装置      8、分光玻璃

9、分光玻璃安装架             10、鸡毛垫圈    11、观察筒    12、插槽

13、观察镜                    14、鸡毛垫圈                  15、镜筒压盖

16、分光镜压件                17、镜筒联接管                18、防护罩联接管

19、通光孔           20、鸡毛垫圈    21、前盖               22、滤光片

23、防护罩           24、固定孔      25、导轨               26、导轨座

27、摄像机           28、紧固螺钉    29、后盖               30、通孔

31、航空插头         32、通孔        33、进气接头           34、电缆

35、插头             36、导轨        37、镜头               38、紧固螺钉

39、法兰盘           40、通气孔      41、连接螺纹           42、高炉风口

43、连接管        44、阀门        45、连接管        46、阀门

47、连接软管      48、氮气连接件  49、减压过滤阀    50、电缆

51、球阀          52、氮接口      53、氮气源        54、气包

55、压力表        56、支气管      57、支气管        58、摄像装置

59、风口          60、高炉        61、气包          62、主气管

63、氮气阀        64、主气管      65、现场控制柜    66、单模光缆

67、中央控制柜    68、屏幕        69、显示屏        70、键盘

71、工业控制机    72、网络        73、稳压电源      74、电源线

75、信号电缆

具体实施方式

下面结合实施例及其附图详细说明本高炉风口摄像装置及其监视系统的具体实施方式，但本高炉风口摄像装置及其监视系统的具体实施方式不局限于下述的实施例。

高炉风口摄像装置实施例一

图1描述的高炉风口摄像装置包括摄像机27，还设置着防护罩23，摄像机27安装在防护罩23内，在防护罩23内侧固定着导轨25和导轨36，在摄像机27的两侧安装着导轨座26，摄像机27由导轨座26安装在导轨上，在防护罩23内侧与摄像机27之间有3～6mm的间隔。在防护罩23前端的前盖21设置着通光孔19，在通光孔19的周围设置着通气孔40，在通光孔19安装着滤光片22，在防护罩23的前端安装着防护罩联接管18，该联接管固定着一个法兰盘39，防护罩联接管18由法兰盘39紧固在防护罩23。防护罩联接管18经镜筒联接管17联接着横向的镜筒2，镜筒联接管17与镜筒2固定为一体，在镜筒2内安装着分光镜安装架9，在分光镜安装架9与通光孔19相对应的位置安装着分光玻璃8，分光玻璃8与镜筒2的轴线成45°，在图1中镜筒2的左端安装着风口联接管1，在风口联接管1安装着由石英玻璃材料的风口玻璃4，在镜筒2的右端安装着由石英玻璃材料的观察镜13和观察筒11。

在防护罩23下端的后盖29安装着航空插头31，在航空插头31与摄像机27之间联接着电缆34，在防护罩23下部的侧面安装着进气接头33。

本实施例中分光玻璃8的反射率为50％，滤光片22的透光率是5％，风口透镜4的透光率是98％，观察镜13的透光率是98％。光线经风口透镜4与分光玻璃8反射后，再经滤色片22过滤到达摄像机27的镜头37的光线为2％。本实施例的摄像机27为ZDH公司生产，型号为ZD100，摄像机27的镜头37的焦距为4.1cm-73.8cm，光学变焦18倍，CCD尺寸1/4”，通光量F2.0至F3.0，数字变焦为12倍。本实施例在镜筒2与通光孔19之间通过调心装置7(用于调整分光玻璃8的角度)的微调作用，保证反射光线与摄像机镜头同轴。

本实施例设置着供气连接件，见图2与图3，在防护罩23的进气接头33经过连接软管47和氮气连接件48连接到时减压过滤阀49，由减压过滤阀49连接球阀51。

高炉风口摄像装置实施例二

一个高炉有三十多个风口，设置三十多台摄像机，必须有统一的供气系统，本实施例的高炉60有三十八个风口59，每个风口一台高炉风口摄像装置实施例一的摄像装置，采用统一的氮气源或干净的压缩空气。供气系统包括氮气供气主气管62、支气管56、支气管57、气包61与气包54，主气管62使用φ25*3的无缝钢管沿热风管下侧平台敷设，在两个风口之间用φ18*3的无缝钢管支气管56或支气管57引出气源，19个摄像装置58依次经减压过滤阀49和球阀51与支气管56联接，19个摄像装置58依次经减压过滤阀49和球阀51与支气管57联接，支气管57(材料为高压氧气软管)经过球阀51与减压过滤阀49及氮气连接件48将冷却气源送入风冷防护罩摄像机27进行冷却和吹扫，在支气管56与支气管57分叉处设置着气包54和气包61，在主气管62的输出端联接着气包61，气包61联接着支气管56和支气管57，支气管56与支气管57的另一端联接着气包54，以保证各冷却支管压力均衡(0.1Mpa-0.6Mpa)。在气包54安装着可报警的电接点压力表55(0-1.0Mpaφ100mm面板)，当报警压力P≤0.1Mpa时，报警触点闭合，发出报警信号，并输出到喷煤系统计算机上，提醒岗位人员检查气源保护设备。

高炉风口监视系统实施例

图4描述的高炉风口监视系统包括现场控制柜65、中央控制柜67、55英寸屏幕68、工业控制机71、稳压电源73与38台摄像装置58，每台摄像装置58用电缆50与现场控制柜65的输入端联接，电缆50中有视频电缆与电源线，现场控制柜65的输出端用十二芯单模光缆66、RVV2×2.5电源线75及RVVP2×1.0气压控制线74与中央控制柜67的输入端连接，中央控制柜67的一个输出端与屏幕68联接，其中一个输出端与工业控制机71的输入端联接，工业控制机71的一个输出端与显示屏69及键盘70联接，工业控制机71的网口与局域网络72联接，使其他管理人员通过网络随时观测风口状态。中央控制柜67的电源输入端与稳压电源73的输出端联接。现场控制柜65由清大华电IPV系列数字视频光端机及供电装置组成。将图像信号通过光缆传送到控制室中的中央控制柜67。保证图像的传送质量。中央控制柜67由清大华电IPV系列数字视频光端机和大华DVR8016控制主机组成。在中央控制柜67中对信号进行光电转换，送往显示屏69，显示各个风口的运行状态。本实施例所用摄像装置58是上述高炉风口摄像装置实施例的具有供气连接件的摄像装置，摄像装置58安装在高炉风口42的阀门44，摄像装置58外设置着防护罩23和镜筒2及供气装置，镜筒联接管17与镜筒2固定为一体，在镜筒2内安装着分光镜安装架9，在分光镜安装架9与通光孔19相对应的位置安装着分光玻璃8，分光玻璃8与镜筒2的轴线成45°，镜筒2的一端安装着风口联接管1，在风口联接管1安装着风口玻璃4，在镜筒2的另一端安装着观察镜13和观察筒11。

本实施例还设置着图3所描述的供气系统，19个摄像装置58依次经减压过滤阀49和球阀51与支气管56联接，19个摄像装置58依次经减压过滤阀49和球阀51与支气管57联接。

Claims (6)

1、一种高炉风口摄像装置，它包括摄像机，其特征是：还设置着防护罩，摄像机安装在防护罩内，在防护罩内侧固定着导轨，在摄像机上安装导轨座，摄像机由导轨座安装在导轨上，在防护罩内侧与摄像机之间有3mm～6mm的间隔，在防护罩前端的前盖设置着通光孔，在通光孔的周围设置着通气孔，在通光孔内安装滤光片，在防护罩的前端安装防护罩联接管，在防护罩联接管上固定一个法兰盘，防护罩联接管由法兰盘紧固在防护罩上；防护罩联接管经镜筒联接管联接横向的镜筒，在镜筒内安装分光镜安装架，在分光镜安装架与通光孔相对应的位置安装分光玻璃，分光玻璃与镜筒的轴线成45°，在镜筒的一端安装风口联接管，在风口联接管安装着由石英玻璃材料制成的风口玻璃，在镜筒的另一端安装着观察镜；在防护罩下端的后盖上安装航空插头，在航空插头与摄像机之间联接着电缆，在防护罩的下部安装着进气接头。

2、根据权利要求1所述的高炉风口摄像装置，其特征是：还设置着供气连接件，供气连接件是减压过滤阀与球阀，在防护罩的进气接头经过连接软管连接到减压过滤阀，由减压过滤阀连接球阀。

3、根据权利要求2所述的高炉风口摄像装置，其特征是：每个高炉风口安装一个摄像装置，还设置供气系统，供气系统包括供气主气管、支气管与气包，供气主气管使用的无缝钢管沿热风管下侧平台敷设，在供气主气管的输出端联接一个气包，该气包联接一至两根直径较供气主气管小的支气管，支气管的另一端联接另一个气包，在该另一个气包安装可报警的电接点压力表，每个摄像装置依次经减压过滤阀和球阀与支气管联接。

4、根据权利要求1、2或3所述的高炉风口摄像装置，其特征是：所述的分光玻璃的反射率为45％-55％，滤光片的透光率是4％-6％，风口玻璃的透光率是95％-98％，观察镜的透光率是95％-98％；光线经风口玻璃与分光玻璃反射后，再经滤光片过滤到达摄像机的镜头的光线为1％-3％；摄像装置中所述的摄像机的镜头的焦距为4.1cm-73.8cm，光学变焦18倍，CCD尺寸1/4，通光量F2.0-F3.0，数字变焦为12倍。

5、一种高炉风口监视系统，它包括现场控制柜、中央控制柜、屏幕、工业控制机、稳压电源与摄像装置，摄像装置用电缆与现场控制柜的输入端联接，电缆中有视频电缆与电源线，现场控制柜的输出端用多芯单模光缆、电源线、气压控制线与中央控制柜的输入端连接，中央控制柜的一个输出端与屏幕联接，另外一个输出端与工业控制机的输入端联接，工业控制机的一个输出端与显示屏及键盘联接，中央控制柜的电源输入端与稳压电源的输出端联接；现场控制柜由数字视频光端机及供电装置组成，将图像信号通过光缆传送到控制室中的中央控制柜；中央控制柜由数字视频光端机和控制主机组成，在中央控制柜中对信号进行光电转换，送往显示屏，显示各个风口的运行状态；其特征是：所述的摄像装置是权利要求2所述的摄像装置，高炉的每个风口安装着一台摄像装置，还设置着供气系统，供气系统包括供气主气管、支气管与气包，供气主气管使用的无缝钢管沿热风管下侧平台敷设，在供气主气管的输出端联接着一个气包，该气包联接着一至两根直径较供气主气管小的支气管，支气管的另一端联接着另一个气包，在该另一个气包安装着可报警的电接点压力表，每个摄像装置依次经减压过滤阀和球阀与支气管联接。

6、根据权利要求5所述的高炉风口监视系统，其特征是：所述的摄像装置的分光玻璃的反射率为45％-55％，滤光片的透光率是4％-6％，风口玻璃的透光率是95％-98％，观察镜的透光率是95％-98％；光线经风口玻璃与分光玻璃反射后，再经滤光片过滤到达摄像机的镜头的光线为1％-3％；摄像装置中所述的摄像机的镜头的焦距为4.1cm-73.8cm，光学变焦18倍，CCD尺寸1/4，通光量F2.0-F3.0，数字变焦为12倍。

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