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浅谈高温工业电视

发布日期:2021-09-11 16:09   浏览量:
1、概述
高温工业电视是指在高温条件下(60℃以上)应用的工业电视系统。我国自上世纪 80 年代末开始自
主研制炉内高温工业电视以来,至今全国几个主要研制生产高温工业电视的厂商已经拥有不同系列不同型
号的高温工业电视产品几十台。
传统的高温工业电视一是按冷却方式划分,主要有强制风冷、水冷、水冷气封、半导体制冷;二是按
传动方式划分,主要有电动、气动、手动、固定;三是按安装方式划分,主要有云台式、炉壁式、探头式;
四是按应用场合划分,主要有发电高炉、水泥窑炉、冶金锅炉、玻璃熔炉、化学反应炉和高温生产线等;
五是按适应温度划分,主要有 100℃、500℃、1000℃、2000℃、2000℃以上。
二十多年来,国产高温工业电视产品经过几代的完善和发展,在产品和技术上已经基本成熟,在国内
也已经完全取代进口产品成为工业窑炉监控领域的主流,并逐渐出口到国际市场,取得了良好的经济效益
和社会效益。然而在取得成绩的同时,我们也越来越明显的注意到,随着工业现代化的大步发展,对传统
的高温工业电视的技术要求也变得越来越高。在许多工业领域,对高温工业电视的要求已经不仅仅满足于
对炉内图像的监控,他们对图像监控的效果、方式、满足的环境甚至是安全等都提出了更加具体和严格的
要求。因此,传统的高温工业电视已经不能满足市场的快速发展,高温工业电视产品在遭遇挑战的同时也
迎来了新的机遇和更加广阔的市场。下面主要介绍几种特种高温工业电视。
2、特种高温工业电视
2.1、适用于低温环境的高温工业电视
乍一看这是一个相互矛盾的概念,怎么高温工业电视还要适用于低温环境呢?其实,这个低温环境指
的不是炉内温度而是环境温度。在某些高纬度地区,如我国的东北,俄罗斯等,冬天的最低温度有时能够
达到-40℃左右,这就对高温工业电视提出了更高的要求,即必须满足在最低温度下能够正常工作。而要
在这样的低温下正常工作,首先电气控制这部分就很难实现,因为很多电子元器件及连接线缆在超低温下
的电气特性会发生变化从而导致无法正常工作,而在市场上找全能够满足超低温工作的电子元器件又比较
困难,有些是因为价格太高,其价格能够达到普通元器件的几倍甚至几十倍,还有些是因为市场上根本没
有能满足超低温的元器件。因此只能考虑另加保温设备,主要是对电气控制箱的保温,参考其它电气控制
柜采取的保温措施,可以采用双层外皮,夹层填充保温材料的箱体结构,同时还应在控制箱中安装温控元
器件及加热设备,满足当箱中温度低于一定指标时自动加热,当箱中温度高于一定指标时停止加热。这样
电气控制箱中元器件可基本满足在一个相对恒定的温度中工作。其次冷却水在零下也不能正常使用,因此
114应该采用强制风冷冷却方式。在超低温环境下,对设备材料、线缆也应特殊选型,一般材料在低温环境中
会变脆,视频电缆在低温环境中也会有较大的信号衰减,所以如何选择材料及线缆也是高温工业电视能否
满足使用的重要因素。
2.2、可在线测温的高温工业电视
随着工业自动化的不断发展,现场控制人员已经越来越不仅仅满足于对高温窑炉内工况的实时监视,
他们对高温工业电视提出了更高的要求。在线测温就是对高温工业电视采集到的视频图像进行数字化分
析,通过软件的处理计算,得到比较准确的温度信息。通过对高温窑炉温度在线测温,可为高温窑炉的生
产过程提供必要的实时数据和控制参量,进而对高温窑炉的安全、经济、低污染运行起到重要的作用,也
必将对节能和环保产生积极的影响。高温窑炉温度在线视频监测结果可以指导运行人员保持高温窑炉炉膛
最佳热工状况,从而提高热工效率,降低污染物生成,提高工料加工质量,同时对炉膛灭火保护,避免炉
壁结焦、耐火材料脱落以及对高温窑炉进行故障诊断都有着重要的作用。可在线测温的高温工业电视集数
字化视频监视、视频录像、视频伪彩色处理、视频温度在线测量及相关温度信息处理技术于一体,可为高
温窑炉的工作运转提供实时、直观、准确的定量分析手段,是实现窑炉工作运转自动化的先进测温装置。
随着测温技术的发展,红外测温仪也会逐渐被应用于高温工业电视的在线测温领域,从而取代软件测温,
弥补软件测温受影响因素较多,误差较大的劣势。总之,可在线测温的高温工业电视将是未来几年国内高
温工业电视发展的新趋势。
2.3、适用于可产生有害气体环境的密封型高温工业电视
当今,工业生产领域的范围及其广泛,对高温工业电视的需求也越来越多。但在某些特殊环境如炼铁
高炉中,会产生大量高炉煤气,人体一旦吸入,后果不堪设想。因此普通的高温工业电视就不能适应现场
的恶劣环境,需要对高温工业电视进行特殊改造。首先,因为有观测孔,就不能采用可自动进退的高温工
业电视。因为在现有技术中再考虑到成本因素,很难保证当高温工业电视退出炉外时能及时关闭观测孔并
且不会使高炉煤气外溢,但又要求能够方便的调试和维护,所以手动炉壁式安装成为必然选择。其次,就
是高温工业电视的密封性,这是此类高温工业电视的技术关键。对高温工业电视的调试和维护都需要人工
现场解决,因此其密封的好坏直接决定着维护人员的生命安全。密封型高温工业电视独特设计了三层气帘
防护和高温密封阀门,三层气帘防护可保证红外摄像头在炉内高粉尘状况下长期正常工作,同时可配置水
冷外套进行冷却,高温密封阀门采用特殊的耐高温材料进行密封,球形阀门可保证良好的密闭性,在调试
和维护时可及时关闭阀门防止炉内煤气外泄。该设备可实时监控高炉炉内工况,对合理调整布料、合理调
节煤气流分布和及时发现炉内设备异常状况具有重要的作用。此种高温工业电视同样可适用于化工反应炉
等会产生有害气体的工业炉中,提高了工业电视产品的适应性,是高温工业电视的新一代产品。
2.4、可在炉内转动的高温工业电视
这种高温工业电视与前一个所述的密封型高温工业电视在研发理念上是相似的,都是通过改变传统高
温工业电视的探头结构从而使其适应特殊的环境需求。这种高温工业电视也采用手动炉壁式安装,由于受
摄像机镜头视场角和炉内工况范围的影响,普通的高温工业电视探头所采集到的视频图像可能无法覆盖全
部需要监看的区域,这就要求探头可以在炉内上下左右的自由旋转,以达到可监看到全部所需区域的要求。
所以特别设计了一个球形云台加装在普通高温工业电视探头上,球形云台与探头用螺栓固定(如图 1)。
在固定有炉门的冷却基板上焊接一个内壁为碗状的圆形套环,当球形云台进入套环时,碗状内壁正好与球
形云台密合,同时可保证球形云台在套环内自由转动,达到可监看到全部所需区域的要求。套环上有紧固
螺栓,用于固定球形云台在套环中的位置。这种高温工业电视可广泛应用于视场范围较大的场合,操作简
单方便,是特种高温工业电视产品的典型代表。
2.5、高温工业电视打焦装置
本装置是一种用于高温电视系统中与探头配套的、对探头前部炉内壁结焦进行切割击落的打焦设备。
煤炭等燃料在高炉中燃烧一定时间后,燃烧残留物容易在炉内壁形成结焦,进而会影响高温电视的视场和
对炉内火焰的监视效果。目前传统的打焦方式都是采取人工打焦,即工人拿根钢钎或相类似的工具伸进观
察孔将结焦捅掉,这样既费时费力,而且也不安全。本装置就是基于这种情况研制的可以完全取代人工进
行自动打焦的设备。研制本装置的根本目的是在无需人力的前提下,保护探头不被炉壁结焦遮盖而影响图
像质量。因此需要解决三个技术问题:一,具有对结焦切割击落功能;二,具有自冷却功能;三,具有按
规定时间自动工作功能。本装置采用气动控制,气缸推杆连接打焦器进行前后运动,打焦器伸入炉壁开孔
中(如图 2)。引一路压缩空气进入打焦器进气口,吹入打焦器夹层中,可对打焦器进行风冷冷却。通过
电气控制箱中的电磁阀对气缸推杆的进退进行控制。两个时间继电器用来控制电磁阀的通断电,当电磁阀
通电时,一路气入气,另一路气出气,控制气缸推杆带动打焦器前进;当电磁阀断电时,反过来另一路气
入气,一路气出气,控制气缸推杆带动打焦器后退。两个时间继电器可控制打焦器的工作频率同时还可控
制其每次工作时打焦的次数。例如,可实现打焦器每个小时工作一次,每次打焦两下。另外设计有手动按
钮可实现手动打焦。这种高温工业电视打焦装置既可以满足基本打焦的要求,还可以根据结焦的情况,自
行设定打焦的频率和强度,同时还可以满足随时打焦的要求,操作安全方便,把打焦这一传统的人工工作
用自动化所取代,节省了生产成本,提高了工作效率,是未来建设更加现代化的企业的必然选择。
2.6、小型加热炉三维微动式高温工业电视
小型加热炉一般是以生产电子元件基础材料为代表的加热炉,僻如生产单晶硅的电阻加热炉。小型加
热炉在生产过程中对工艺控制有极强的严格要求,加热工艺过程稍有不慎就极易出现废品,而且废品不能
重复加工,对生产厂家造成极大的成本负担。小型加热炉在生产过程中除了必要的工业自动化控制外,实
时观察被加热材料的状态、颜色和尺寸变化也是必不可少的工艺手段。本产品集 CCD 摄像技术、近物距微
视场针孔镜头技术、精密微传动技术、PLC 控制技术、摄像头高温防护技术、数字录像技术于一体,是高
温工业电视技术的拓展应用。本产品的技术关键就是横向、纵向、垂直三维方向调整的机械传动及其 PLC
控制的开发研制。该系统的伺服驱动装置主要是伺服电机、驱动器、PLC 等。由数控系统送出的进给指令
脉冲,经驱动电路控制,使伺服电机转动,通过齿轮与滚珠丝杠驱动执行部件。只要控制指令脉冲的数量、
频率以及通电顺序,便可控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向。这种系统不需要将所测得的实际
位置和速度反馈到输入端,故称之为开环系统。本系统具有高精度速度控制方和定位控制,位移精度主要
决定于伺服电机的角位移精度,滚珠丝杠等传动元件的节距精度。本产品是专门针对小型加热炉的生产工
艺要求和炉型特点而开发设计的,可完全替代人工清晰、准确、全面地实时反映被加热材料的状态、颜色
和尺寸等炉内变化情况。对提高生产过程的控制水平、减少废品率、减轻工人劳动强度、降低成本负担和
节约能源将起到积极的重要作用。
3、结论
特种高温工业电视产品均是高温工业电视技术领域发展到目前极具代表性的产品,是高温工业电视产
品发展的必然趋势。随着高温工业电视越来越被各个工业领域的企业所重视并逐步成为不可或缺的设备,
其未来必将迎来更加广阔和爆炸式的发展。

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