一种工业炉在线测温及成像装置的制作方法

1.本实用新型属于测温技术领域，尤其涉及一种工业炉在线测温及成像装置。


背景技术：

2.随着工业炉精细化管理和控制的要求越来越高，工业炉内部热场可视化需求越来越迫切，目前实现工业炉炉内可视化的手段一般为设置工业电视来监控炉内情况。但是，由于各种工业炉对温度场的测量、连续温度的测量、温度均匀性的测量、炉内壁监控情况的测量以及料面监控的要求日益升高，目前行业内仍旧没有一种有效的测温装置，来实现对工业炉炉内情况的有效监控。另外，工业炉工作时，周围温度较高，传统的测温装置没有设置保护结构，长期使用后很容易损坏，且在高温的影响下，测温准确性也会受到影响。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种工业炉在线测温及成像装置，利用热成像仪相机探测工业炉内部铁水温度场数据，建立圆周温度场均匀性雷达图，同时显示工业炉内部铁水热像数据，实现全面有效的可视化测量，在测温的同时，通入冷气、冷却水，对测温装置进行保护，使得测温更加准确。
4.本实用新型是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
5.一种工业炉在线测温及成像装置，包括上部设有进气口的气吹外管，气吹外管底部与水冷内管连接，气吹外管内部安装有测温装置，测温装置的高温镜头沿水冷内管管壁延伸至水冷内管底部，高温镜头与水冷内管管壁之间留有缝隙，高温镜头的末端壳体底部、下端四周均设有排气孔；水冷内管外围安装有水冷外管，水冷外管与水冷内管之间形成一个密闭空间结构，水冷外管上部分别设有进水口和出水口。
6.进一步地，所述气吹外管与水冷内管之间通过法兰a连接，气吹外管外围的法兰a上表面可拆卸安装有挡板a，挡板a上设有u形通孔；挡板a上表面安装有挡板b，挡板a与挡板b为一体化结构。
7.进一步地，所述水冷外管与水冷内管的底部之间通过密封板焊接在一起，顶部之间法兰连接。
8.进一步地，所述水冷外管外表面安装有密封调节装置。
9.进一步地，所述密封调节装置包括调节球、法兰b以及法兰c，法兰b、法兰c内壁均为与调节球外表面相匹配的弧形结构，调节球中心处设有与水冷外管尺寸相匹配的通孔；调节球焊接在水冷外管上部外表面，法兰b焊接在调节球上端，法兰c安装在工业炉的温度测量支架上。
10.进一步地，所述在线测温及成像装置通过调节球与法兰c卡接，法兰b与法兰c通过螺栓连接。
11.进一步地，所述测温装置为热成像仪相机，热成像仪相机的机芯内安装有依次连接的焦平面探测器、a/d转换器、信号处理模块，信号处理模块与上位机信号连接。
12.进一步地，所述热成像仪相机的热成像涉及波段范围为：0.4um～14um。
13.本实用新型具有如下有益效果：
14.本实用新型所提供的工业炉在线测温及成像装置，利用热成像仪相机内焦平面探测器的热感测头探测工业炉内部铁水光谱数据，并据此进一步建立温度场数据，由上位机中的分析软件对温度场数据进行分析处理；利用本实用新型能够建立工业炉内部铁水圆周温度场均匀性雷达图，在提高测量准确性的同时，帮助操作人员直观地了解内部铁水温度状况。
15.本实用新型解决了传统的点测温方式无法正常持续准确稳定测温的问题，利用热成像仪相机可以实现伪色彩和热像图分开显示，解决了现有的工业炉监测手段无法同时满足监测温度场（伪色彩图）和热像数据的难题。使用本实用新型所述的装置，能够实现工业炉料面情况、落料情况的监测，能够测定炉内被测物均匀性，监控炉壁，辅助操作人员及时发现炉壁问题，保证安全生产。
16.本实用新型所提供的在线测温及成像装置，设置有保护机构，热成像仪相机安装在气吹外管内部，气吹外管外围还设有挡板，能够有效阻断炉口热源；通过向气吹外管中通入冷气能够对在线测温及成像装置内部结构进行有效保护，还能够防止灰尘进入所述在线测温及成像装置中。向水冷外管与水冷内管之间形成的密闭空间结构中通入冷却水，能够大大降低工业炉炉口热气对在线测温及成像装置的影响，提高测温准确性。整个装置结构简单，成本低，能够普遍推广使用，具有较好的经济效益和实用价值。
附图说明
17.图1为本实用新型所述在线测温及成像装置立体图；
18.图2为本实用新型所述在线测温及成像装置主视图；
19.图3为沿图2中a
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a向剖面图；
20.图4为图3中a部分结构放大图；
21.图5为气吹外管内部结构放大图。
22.图中：1
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气吹外管；2
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法兰a；3
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水冷内管；4
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进气口；5
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水冷外管；6
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进水口；7
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出水口；8
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调节球；9
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法兰b；10
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法兰c；11
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挡板a；12
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挡板b；13
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高温镜头；14
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机芯；15
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末端壳体；16
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排气孔。
具体实施方式
23.下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。
24.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“安装”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通；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实用新型中的具体含义。
25.本实用新型所述的在线测温及成像装置可以应用于各类工业炉及相关装置中，具体地，包括rh炉、lf炉、vod炉、vd炉、aod炉、干熄炉、高炉、球团炉、热风炉、加热炉、热处理炉、转炉、电炉、钢包、中间包、烧结机头和烧结机尾。
26.如图1、3、5所示，本实用新型所述工业炉在线测温及成像装置，包括气吹外管1，气吹外管1底部通过法兰a2与水冷内管3连接在一起，气吹外管1上部设有进气口4，便于通入冷却气体，气吹外管1内安装有测温装置；本实施例中的测温装置优选为热成像仪相机，热成像仪相机壳体安装在法兰a2上，热成像仪相机的高温镜头13沿水冷内管3管壁延伸至水冷内管3底部，便于对位于水冷内管3下方的工业炉内部铁水进行在线温度测量。如图4、5所示，高温镜头13与水冷内管3管壁之间留有供冷却气体通过的缝隙，高温镜头13的末端壳体15底部、下端四周均设有排气孔16，用于将冷却气体排出；冷却气体的通入既能够保护所述在线测温及成像装置的内部结构，又能够有效防止灰尘进入。热成像仪相机的机芯14内安装有依次连接的焦平面探测器、a/d转换器、信号处理模块，信号处理模块与所述在线测温及成像装置外部的上位机信号连接，用于传递测温数据，便于上位机进行后续数据分析处理；热成像仪相机的热成像涉及波段范围为：0.4um～14um。
27.如图3所示，水冷内管3外围安装有水冷外管5，水冷外管5与水冷内管3的底部之间通过密封板焊接在一起，顶部之间法兰连接，保证水冷外管5与水冷内管3之间形成一个密闭空间结构；如图1、2所示，水冷外管5上部分别设有进水口6和出水口7，便于通入冷却水，对所述在线测温及成像装置进行水冷保护。
28.如图1、5所示，气吹外管1外围的法兰a2上表面可拆卸安装有挡板a11，挡板a11上表面安装有挡板b12，挡板a11与挡板b12为一体化结构，挡板a11、挡板b12能够有效阻断炉口热源，共同实现对所述在线测温及成像装置的保护；挡板a11上设有u形通孔，便于调整挡板a11在法兰a2上的位置，方便施工人员根据实际防护需求灵活地调节防护位置。
29.如图1、2所示，所述在线测温及成像装置还包括安装在水冷外管5上的密封调节装置，密封调节装置包括调节球8、法兰b9以及法兰c10，其中，法兰b9、法兰c10内壁均为与调节球8外表面相匹配的弧形结构，调节球8中心处设有与水冷外管5尺寸相匹配的通孔；调节球8焊接在水冷外管5上部外表面，法兰b9焊接在调节球8上端；法兰c10安装在待测量的工业炉温度测量支架上，实际使用时，所述在线测温及成像装置通过调节球8与法兰c10卡接，调整好位置后将法兰b9与法兰c10通过螺栓连接在一起即可。
30.实际应用中，首先利用密封调节装置将所述在线测温成像装置安装在待测温的工业炉附近，然后通过上位机发送指令来控制测温装置打开，对工业炉内部铁水进行温度测量；焦平面探测器检测工业炉内铁水光谱数据，获取工业炉内部铁水温度信息，并将此信息发送至a/d转换器；信号处理模块接收到a/d转换器传递的信息后，采用可见光波段彩色ccd比色测温方法，进行非接触式间接测温，根据标定的黑体温度，获取工业炉内部铁水温度场数据；上位机接收到信号处理模块传递过来的温度场数据并利用分析软件进行处理，计算实时传递过来的温度场数据中的最高温度、平均温度，然后通过平均算法，对工业炉内部铁水的有效温度数据，即最高温度，进行移动平均处理，根据处理结果绘制工业炉内部铁水连续测温曲线图；接着对连续测温曲线图中连续的典型在线温度数据进行整合处理，建立工业炉多个内部铁水的温度变化趋势图；然后对温度变化趋势数据进行集中模块化分析处理，最终建立工业炉内部铁水圆周温度场均匀性雷达图；有助于帮助用户更加直观地了解工业炉内部铁水的温度状况，为工业炉工艺调整提供参考依据，进一步为将来的智慧炼铁提供数据参考。
31.信号处理模块在获取温度场数据的同时，还向上位机发送热像数据，上位机将热
像数据传递至显示屏上显示，供操作人员查看。保证操作人员能够参考两组数据来判断工业炉内部铁水温度状况变化情况，对工业炉炉温走势、漏水、火落、内部铁水燃烧温度变化等做出预判，进而实现对工业炉的精准调整，保证产品质量以及工业炉生产的安全性。
32.由于工业炉炉口温度很高，很容易对测温装置造成损坏，影响测温结果的准确性，因此，在上述温度测量过程中，操作人员不断通过进气口4向气吹外管1中注入冷却气体，冷却气体顺着高温镜头13与水冷内管3管壁之间形成的缝隙一直到达水冷内管3底部，最后通过排气孔16排出；冷却气体的通入不仅能够保护所述在线测温及成像装置，还能够有效防止灰尘进入所述在线测温及成像装置中。在通入冷却气体的同时，操作人员还通过进水口6向水冷外管5与水冷内管3形成的密闭空间结构中通入冷却水，冷却水从水冷外管5另一侧的出水口7排出，能够大大降低工业炉炉口热气对所述在线测温及成像装置的影响，提高测温准确性。
33.所述实施例为本实用新型的优选的实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。