1、红外热像仪在冶金行业应用的意义
冶金工程领域是研究从矿石等资源中提取冶金企业金属或金属化合物,并制成具有良好的使用性能和经济价值的材料的工程技术领域。
冶金是国民经济建设的基础,是国家实力和工业发展水平的标志,它为机械、能源、化工、交通、建筑、航空航天工业、国防军工等各行各业提供所需的材料产品。
随着冶金新技术、新设备、新工艺的出现,冶金产品将在支撑经济、国防及高科技发展上发挥愈来愈重要的作用,其安全生产也成为关系国际民生的大事。
红外热像仪通过非接触式的测温方式,解决了再冶金各工艺中测量温度高、不易接近测量的问题。红外热像仪具体图像清晰、稳定、不受测量环境的干扰,具有必要的图像分析功能,具有较高的温度分辨率等满足实测距离的要求,具有较高的测量精确度和合适的测温范围。适合也冶金企业的实时温度监控。
红外热像仪是冶金行业监测温度的一种重要手段,它具有不接触,不停运,24小时实时监控,发现安全隐患能及时报警等诸多优点,可以做到省时、省力,大大提高设备的运行可靠性。
2、中间包包壁红外热像仪监控的必要
中间包是连铸工艺流程中位于干爆和结晶器之间的设备,它是接受钢包内的钢水,再将钢水分配给结晶器的中间储存容器。中间包内部安装了一层纳米材料耐温层,高温钢水会对耐温层不断侵蚀,使用次数超量后耐温层出现老化变薄,此时极易引起穿包造成设备损失和人员伤亡。
中间包的耐温层
因此中间包的安全生产是炼钢厂正常运行的重要环节,考虑到设备的安全性在中间包附近安装在线式红外热像仪,对中间包进行全天候监测,发现异常情况及时报警,提前做好预防和维护措施,确保中间包安全生产。
3、红外热像仪监控中间包实现目标
- 全天候监测:利用热像仪对中间包进行温度监控,无需看管全天实时监测。
- 自动报警:当监控到温度异常时生成报警信息,通知值班人员查看现场情况,及时做好相应处理。
- 实时显示:实时显示全幅红外热图,值班人员可查看热像仪监控范围内任意位置的温度。
- 异常报警:当出现温度异常,监控后台会及时发现温度异常区域,触发报警,声光报警模块会发出报警声且软件后台会录制事发过程中的视频文件,方便后期查看。
- 可以实时查看监控范围内任意点位的实时温度分布状况和实时温度信息。
- 可对异常情况进行录制、拍照、分析,并出具专业检测报告。
4、格物优信红外热像仪中间包监测方案
红外热像仪安装示意图
格物优信红外热像仪作为一个IP设备,中间包的监测采用网线进行连接,然后通过光端机用作光端转换之后通过光纤连接到控制室。现场可以通过网线直接连接PC进行查看和调试。
4.1、红外热像仪
Yoseen X系列红外热像仪是高性能、高准确度的在线式测温型红外热像仪。Yoseen X系列红外热像仪是U系列的升级型号,产品选用进口探测器,工作稳定、性能卓越,配合独有的测温校正算法和易用的用户界面,使得X系列红外热像仪成为众多应用领域的首选产品。X系列红外热像仪可根据用户实际需求选配多种接口和参数,用户无需为不用功能支付额外成本,极大提高用户采购灵活性,有效保护用户投资。
X系列红外热像仪
X系列红外热像仪体积小巧、重量轻、接口丰富,并配有功能丰富的终端软件和简单易用的SDK包,无论是单独使用还是二次集成开发,都能满足用户差异化的应用需求。
型号参数
型号 | X640D | X384D |
红外分辨率 | 640×480 | 384×288 |
像素尺寸 | 17um | |
帧频 | 30Hz | 50Hz |
NETD | ≤50mK@25℃ | |
工作波段 | 8~14um | |
视场角 | 根据具体的安装观测距离而定,详见“Yoseen X系列热像仪镜头列表” | |
角分辨率 | ||
测温范围 | 多种可选,-20~150℃,10~50℃,0~300℃,60~600℃等 | |
测温精度 | ±2℃或±2% |
通用参数
图像 | |
成像距离 | 约20倍焦距至无穷远 |
测温模板 | 支持全局高低温追踪,支持点、线、矩形、椭圆测温模板,支持模板内高低温追踪 |
图像增强 | 自适应拉伸、手动增强、电子倍焦 |
调色板 | 白热、黑热、铁红、红饱和等多种调色板 |
调焦方式 | 电动/手动,电动镜头支持自动对焦 |
数据 | |
单帧温度 | 带温度信息的PNG或BMP图片格式 |
温度流 | 全辐射温度信息存储,可离线修正温度 |
视频 | H.264标准视频格式,兼容通用视频播放软件 |
电气接口 | |
电源 | DC9~15V,典型功耗2.5W@25℃ |
模拟视频 | NTSC/PAL |
以太网 | 100/1000Base,支持TCP、UDP、IP、DHCP、RTSP、ONVIF等协议,
内置Web Server,兼容主流NVR产品,提供SDK开发包 |
串口 | RS485,支持Pelco云台控制协议 |
电动镜头 | 支持12V电动镜头 |
GPIO | 1路磁隔离输入,1路继电器输出 |
机械参数 | |
重量 | 240g(不含镜头) |
尺寸 | 59(L)*58(W)*67(H)mm(不含镜头) |
安装 | 1个1/4 UNC-20、4个M3螺纹安装孔 |
4.2、风冷防护罩
由于中间包的工作环境大都是高温、高热且粉尘多,为了让红外热像仪能够有一个合适的工作环境,保证测温、成像的准确性,我们会为红外热像仪提供一个分冷防护罩。将红外热像仪放置在风冷防护罩里面,保证其工作环境。
风冷防护罩
风冷技术采用强迫风冷方式,使用简单,维护方便,不受地区限制。冷却技术是用来保证系统正常工作的风源的一部分用于吹扫镜头,针对气流分布的科学设计,在镜头前形成旋转风幕,增加了风幕的强度和吹扫面积,有效的制止了炉内灰尘与镜头物镜的接触,达到了较好的抗灰防尘效果,以防止镜头污染结焦及冷却镜头; 风源的另一部分进入涡旋制冷管,制出冷风,再输入探头防护罩,使摄像机有一个适宜的工作环境,从而实现整体装置正常运行。
4.3、业务软件功能
4.3.1、实时成像
红热实时热成像功能是红外热像仪的主要也是最基本的功能,当网络的链路接通,安装在电脑中的软件成功搜索到热像仪设备之后就可以在电脑端实时查看测量物的热像图。
红外实时图像
4.3.2、测温对象编辑
测温对象的编辑是为了对图像中重点关注的测温区域进行观测而添加的测温框;就本项目而言,高炉表面可能会存在易损部位,可以将易损部位添加为测温对象重点观测,对添加的测温对象进行特征温度的分析。
测温对象的添加和移动可以通过测温对象工具栏实现:
- 点击所需测温对象对应的图标,激活工具。
- 在显示区域感兴趣位置上,点击鼠标左键选取起始点,长按鼠标左键并移动鼠标至终点。
- 松开鼠标左键,完成测温对象绘制。
此后选中测温对象并保持长按鼠标左键,测温对象会添加边框提示,即可移动测温对象,在新位置松开鼠标左键即可完成移动测温对象。如下图所示:
测温对象添加
4.3.3、红外图像调整
通过修改调色板、调整图像对比度和亮度,可适应不同的观测需求。该功能可通过调色板工具和图像调整工具实现。
目前支持的调色板如下,包括了白热、黑热、彩虹、红饱和、高对比度等常用调色板。
不同的调色板选择
4.3.4、高温追踪及告警设置
格物优信红外热像仪配套的中间包监测软件具有高温报警功能,可以在软件端设置高温告警值到测量的,当被测区域的温度超出告警温度时,软件及时发出告警指示,提醒工作人员注意或采取措施。
同时,全局的最高温追踪功能可以实时追踪显示画面中的最高温位置,及时发现中间包的隐患位置,采取有效措施。
4.3.5、数据保存
本软件支持2种红外温度数据保存,分别是单帧温度和连续帧温度,对应的格式是BMP和stream。
单帧温度文件后缀为BMP,点击 保存时,保存当前帧全部像素温度信息以及热像仪信息。采用通用图像软件打开时,得到红外图像、测温对象统计温度值及部分热像仪信息;采用软件打开时,可获得全部像素温度值以及热像仪信息。
连续帧温度文件后缀为stream,点击摄像 和 保存时,保存当前连续若干帧全部像素的温度和热像仪信息。该文件只能通过软件打开,可获得连续若干帧的全部像素温度以及热像仪信息。
两种文件默认保存路径可通过选项栏进行设置。由于保存连续温度帧stream占用内存较大,如分辨率为384×288的热像仪在50HZ帧频时保存1分钟连续温度帧stream需要0.62GB的硬盘空间,因此保存stream文件需要人工控制时长或者选择慢速录制。
4.3.6、离线分析
离线分析主要用于分析在线模式下保存的两种红外温度数据,单帧温度和连续帧温度,文件后缀分别为bmp和stream,并根据用户需求,回放、修正测温数据,生成专业分析报告。具体的功能有:
- 单帧温度分析
- 连续帧温度分析
- 生成报告
4.4、案例说明
4.4.1、现场安装
某钢厂中间包监测现场安装图
4.4.2、软件显示画面
中间包监测画面