項(xiàng)目背景
煉鐵、煉鋼工藝流程是一個(gè)連續(xù)、大規(guī)模的生產(chǎn)過(guò)程，各個(gè)環(huán)節(jié)之間配合緊密，不容出錯(cuò)。任一環(huán)節(jié)的穩(wěn)定運(yùn)行以及鐵水和鋼水順利流轉(zhuǎn)都對(duì)最終生產(chǎn)結(jié)果帶有直接影響。在整個(gè)出鋼生產(chǎn)過(guò)程中，每個(gè)環(huán)節(jié)都有其承載鐵水或者鋼水的器皿，主要有鐵水包、魚(yú)雷罐、混鐵爐、轉(zhuǎn)爐、鋼包和中間包。目前鐵水煉鋼的中間環(huán)節(jié)主要分為兩種，一種是由鐵水包從高爐受鐵轉(zhuǎn)運(yùn)至混鐵爐進(jìn)行混勻成分和均勻溫度，再由鐵水包從混鐵爐將鐵水轉(zhuǎn)運(yùn)至轉(zhuǎn)爐內(nèi)煉鋼；另外一種是由魚(yú)雷罐從高爐受鐵之后直接在運(yùn)轉(zhuǎn)途中進(jìn)行混勻，抵達(dá)位置后倒入倒罐內(nèi)，經(jīng)過(guò)鐵水預(yù)處理之后再倒入轉(zhuǎn)爐。鋼包作為鋼水的轉(zhuǎn)運(yùn)器皿，負(fù)責(zé)從轉(zhuǎn)爐受鋼后將鋼水運(yùn)送至連鑄平臺(tái)，最后由底部注水口把鋼水注入中間包內(nèi)進(jìn)行連鑄工藝。
鐵水包、魚(yú)雷罐、混鐵爐、轉(zhuǎn)爐、鋼包和中間包主體均由外殼和內(nèi)部耐材內(nèi)襯組成，經(jīng)過(guò)一千多度的高溫鐵水或鋼水的沖刷以及高溫侵蝕，會(huì)使得每次使用完之后內(nèi)部耐材都會(huì)存在一定程度的磨損和脫落。若無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁薄弱區(qū)域，那么當(dāng)再次受鐵或者受鋼時(shí)則容易致使耐火材料直接融穿，外部鋼板會(huì)暴露在高溫液體中，會(huì)被直接溶蝕發(fā)生穿爐事故，極易造成生命財(cái)產(chǎn)損失。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，每發(fā)生一次鋼鐵水包穿漏事故，造成的直接損失達(dá)200萬(wàn)元。若是鋼包在連鑄平臺(tái)穿漏，一次損失高達(dá)上千萬(wàn)。
因此對(duì)鐵水包、魚(yú)雷罐、混鐵爐、轉(zhuǎn)爐、鋼包和中間包等重點(diǎn)區(qū)域建設(shè)一套紅外在線溫度診斷系統(tǒng)是冶金行業(yè)目前迫切所需的。
項(xiàng)目現(xiàn)狀
經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查，鐵水包、魚(yú)雷罐現(xiàn)場(chǎng)情況如下：
鐵水運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程大多處于室外露天環(huán)境。在北方地區(qū)環(huán)境溫度最低能達(dá)到-30℃，夏天最高溫度在30℃~40℃之間，設(shè)備需同時(shí)滿足高、低溫環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行并保證測(cè)溫精度；
現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試發(fā)現(xiàn)包壁和罐壁溫度的不同可反饋出內(nèi)部不同區(qū)域耐火磚的磨損程度，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可大體判斷最終使用壽命；
現(xiàn)場(chǎng)部分地區(qū)存在高粉塵、煤氣區(qū)等特殊環(huán)境，這對(duì)于設(shè)備防護(hù)等級(jí)要求非常嚴(yán)格，有防爆要求的環(huán)境下需要使用帶有防爆護(hù)罩的紅外熱像儀；
鐵水包和魚(yú)雷罐放置在罐架上通過(guò)機(jī)車拖動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，安裝點(diǎn)位一般選取在高爐和煉鋼廠之間的必經(jīng)之路上，兩側(cè)各安裝一臺(tái)設(shè)備，距離軌道5-6米；
現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境多是露天且存在危險(xiǎn)區(qū)，線路施工過(guò)程必須有安全員在以及相關(guān)防護(hù)措施，以保障施工安全；
根據(jù)部分項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)所了解到的情況，鐵水包和魚(yú)雷罐一年中平均存在1-2次甚至更多穿漏事故，并且穿漏前無(wú)法預(yù)知；
鐵水包和魚(yú)雷罐大多使用手持式測(cè)溫槍進(jìn)行溫度測(cè)量，采用打點(diǎn)的方式對(duì)罐壁進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)法檢測(cè)整個(gè)包壁，存在巨大的漏測(cè)風(fēng)險(xiǎn)；
鐵水包從高爐受鐵出來(lái)之后，可能存在鐵水掛壁的情況，此時(shí)罐壁溫度會(huì)異常高于鄰近區(qū)域溫度。同時(shí)鐵水包壁外存在氣孔，溫度會(huì)明顯高于其周邊溫度。目前這兩個(gè)會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)誤報(bào)的情況均可通過(guò)后端軟件解決。
經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查，混鐵爐、轉(zhuǎn)爐、鋼包和中間包現(xiàn)場(chǎng)情況如下：
混鐵爐、轉(zhuǎn)爐、鋼包和中間包均在室內(nèi)車間，現(xiàn)場(chǎng)存在大量粉塵、高溫區(qū)域，需要加裝風(fēng)冷護(hù)罩對(duì)設(shè)備進(jìn)行冷卻以及除塵；
手持式測(cè)溫槍只能檢測(cè)單點(diǎn)溫度，無(wú)法覆蓋全面檢測(cè)到爐壁和包壁的整體溫度，更是及時(shí)找到薄弱點(diǎn)，致使工人勞動(dòng)強(qiáng)度增加卻效果不明顯；
現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試發(fā)現(xiàn)爐壁和包壁溫度的不同可反饋出內(nèi)部不同區(qū)域耐火磚的磨損程度，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可大體判斷最終使用壽命；
現(xiàn)場(chǎng)一般取點(diǎn)位溫度最高可達(dá)70℃-80℃及以上，現(xiàn)場(chǎng)均需要采用帶風(fēng)冷護(hù)罩的紅外熱像儀，一方面是給設(shè)備降溫、另一方面是清除護(hù)罩內(nèi)粉塵；
煉鐵、煉鋼現(xiàn)場(chǎng)遮擋較多，安裝選點(diǎn)在考慮全面監(jiān)測(cè)，就近可取壓縮空氣；
現(xiàn)場(chǎng)中控室位置一般距離部分安裝點(diǎn)位距離較遠(yuǎn)，需順延原有線路走線同時(shí)需要避開(kāi)高溫區(qū)；
現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地近距離測(cè)試鋼包溫度與手持式檢測(cè)溫度相差不超過(guò)2℃；
混鐵爐、轉(zhuǎn)爐和中間包現(xiàn)場(chǎng)均采用定點(diǎn)監(jiān)測(cè)的方式，對(duì)關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度監(jiān)控。鋼包監(jiān)控一般分為轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程監(jiān)控、出鋼定點(diǎn)監(jiān)控和連鑄平臺(tái)定點(diǎn)監(jiān)控三種方式；
根據(jù)此前項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)可知，鐵水包、魚(yú)雷罐、鋼包、混鐵爐、轉(zhuǎn)爐和中間包紅外在線溫度診斷系統(tǒng)需滿足以下需求：
對(duì)鐵水包、魚(yú)雷罐、鋼包、混鐵爐、轉(zhuǎn)爐和中間包關(guān)鍵點(diǎn)位進(jìn)行全面、精準(zhǔn)的非接觸式測(cè)溫，設(shè)備安裝、運(yùn)行過(guò)程以及施工不影響生產(chǎn)過(guò)程正常運(yùn)行；
設(shè)備具備防塵、耐低溫、高溫以及防爆的特性，能在同時(shí)在低溫-20℃和高溫+60℃正常穩(wěn)定運(yùn)行，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不同環(huán)境搭配不同防護(hù)等級(jí)護(hù)罩，變更靈活；
風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與火災(zāi)報(bào)警：對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行實(shí)時(shí)全景溫度監(jiān)控，系統(tǒng)需具備高靈敏度特點(diǎn)，可對(duì)超溫區(qū)域?qū)崿F(xiàn)快速報(bào)警和精準(zhǔn)定位；
所有采集點(diǎn)視頻圖像可全程或報(bào)警觸發(fā)錄像存儲(chǔ)，并可以對(duì)以往的歷史圖像進(jìn)行查詢和回放，報(bào)警記錄與圖像同步存儲(chǔ)在系統(tǒng)內(nèi)特定位置，存儲(chǔ)位置可根據(jù)業(yè)主需求隨時(shí)更改；
設(shè)備可穩(wěn)定運(yùn)行，高粉塵區(qū)域采用風(fēng)冷護(hù)罩，連通現(xiàn)場(chǎng)氮?dú)夤?yīng)管道，在對(duì)設(shè)備進(jìn)行降溫的同時(shí)也可對(duì)設(shè)備內(nèi)粉塵及時(shí)清除，減少整機(jī)設(shè)備的日常維護(hù)；
電源供給在全天候的環(huán)境下，保證系統(tǒng)不間斷供電；
在工程設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，始終把客戶的實(shí)際需求放在首位，結(jié)合各個(gè)區(qū)域冶煉工藝特點(diǎn)以及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的特殊性設(shè)計(jì)出系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便，現(xiàn)場(chǎng)工作人員可即學(xué)即用的智能化管理平臺(tái)；
系統(tǒng)特征
熱風(fēng)爐溫度在線溫度診斷監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，是鋼鐵冶煉行業(yè)安全管理升級(jí)的重要體現(xiàn)。根據(jù)深耕冶金行業(yè)多年的經(jīng)驗(yàn)，為解決以上需求，本系統(tǒng)應(yīng)具備以下特征：
后端算法對(duì)圖像采用無(wú)損壓縮的方式，實(shí)時(shí)傳輸溫度流數(shù)據(jù)，畫面更加流暢的同時(shí)可以獲取到任意位置的溫度數(shù)據(jù)，提高系統(tǒng)的靈敏性和報(bào)警精準(zhǔn)度。
針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)特殊的環(huán)境情況，選用高性能紅外熱像儀，根據(jù)不同環(huán)境特征選用不同的防護(hù)罩。設(shè)備內(nèi)部探測(cè)器采用具有國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平的法國(guó)進(jìn)口ULIS非制冷式焦平面紅外探測(cè)器，其工作壽命可達(dá)8-10年，在可以實(shí)現(xiàn)110592個(gè)像素點(diǎn)溫度的實(shí)時(shí)探測(cè)的同時(shí)，可充分保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。
系統(tǒng)具備自動(dòng)報(bào)警、快速響應(yīng)、自動(dòng)捕捉最熱區(qū)域等功能，一旦局部出現(xiàn)溫度異常，極早期預(yù)警鋼包風(fēng)險(xiǎn)隱患。鋼包正常溫度為≤380℃，熱像儀測(cè)量范圍為（-20-650℃）。
系統(tǒng)采用紅外數(shù)字圖像細(xì)節(jié)增強(qiáng)（DDE）技術(shù)，用高速處理器先對(duì)原始目標(biāo)信息進(jìn)行分析，提取出有用灰度信息分布和無(wú)用灰度信息分布，然后大比例壓縮無(wú)用信息灰度，小比例壓縮甚至拉伸有用信息灰度，得到接近實(shí)際層次豐富的圖像。
設(shè)備整機(jī)在+70℃的高低溫試驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)行老化試驗(yàn)及標(biāo)定過(guò)程。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察充分了解設(shè)備防范需求及環(huán)境情況。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境實(shí)際特點(diǎn)采用防爆護(hù)罩，可滿足惡劣環(huán)境下的運(yùn)行要求，以此保證設(shè)備的耐久實(shí)。
在線溫度診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初便留有豐富的接口，便于后期硬件和軟件的更新以及升級(jí)工作。為此，設(shè)備采用模塊式結(jié)構(gòu)，可通過(guò)相關(guān)接口接入其他硬件。后臺(tái)監(jiān)控管理平臺(tái)采用模塊化算法，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)或者本地固件升級(jí)等方式，以此提高系統(tǒng)的可塑性及多樣性。
總結(jié)
綜上所述，鐵水包、魚(yú)雷罐、鋼包、混鐵爐、轉(zhuǎn)爐和中間包紅外在線溫度診斷系統(tǒng)應(yīng)從產(chǎn)品特點(diǎn)、環(huán)境特征、業(yè)務(wù)需求、安裝方式和施工布局等全方位考慮，在最終效果上實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、及時(shí)、精準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警功能，以此保障高爐煉鐵生產(chǎn)工藝流程的安全、健康運(yùn)行。
環(huán)境特征：鐵水包和魚(yú)雷罐現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境屬于室外，冬天低溫、夏天高溫，對(duì)產(chǎn)品防護(hù)等級(jí)要求更高；室內(nèi)環(huán)境下的鋼包、混鐵爐、轉(zhuǎn)爐和中間包則需要設(shè)備擁有耐高溫特性；
產(chǎn)品特點(diǎn)：采用高性能探測(cè)器、搭配行業(yè)內(nèi)先進(jìn)的紅外圖像處理算法，使得設(shè)備展示出的紅外畫面具有更好的細(xì)節(jié)增強(qiáng)效果和更高的測(cè)溫精準(zhǔn)性；外殼采用特殊定制的護(hù)罩，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求搭配不同配件，抵抗現(xiàn)場(chǎng)惡劣環(huán)境影響；
雙光譜艙室紅外熱像儀（適用于鐵水包、魚(yú)雷罐等室外監(jiān)控）
