權(quán)利要求

1.用于RH浸漬管的熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有兩種工作模式：浸漬管熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)模式和鋼包熱狀態(tài)監(jiān)測(cè)模式， 其中，所述熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括： 多臺(tái)成像組合單元，用于采集可見(jiàn)光圖像、紅外熱圖像并采集溫度數(shù)據(jù)； 圖像聯(lián)合單元，用于結(jié)合可見(jiàn)光圖像、紅外熱圖像來(lái)識(shí)別是否破損現(xiàn)象發(fā)生； 通信傳輸單元，用于傳輸設(shè)備數(shù)據(jù)、控制指令及供電； 終端數(shù)據(jù)處理及控制單元，與成像組合單元和圖像聯(lián)合單元連接，用于數(shù)據(jù)處理并給出控制指令。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述多臺(tái)成像組合單元包括第一成像組合單元、第二成像組合單元以及第三成像組合單元，各成像組合單元結(jié)構(gòu)包括： 溫度采集單元，用于采集浸漬管內(nèi)外壁溫度、鋼包內(nèi)外壁溫度和渣液表面溫度信息，形成熱像儀圖像； 圖像采集單元，用于監(jiān)測(cè)浸漬管內(nèi)外壁情況和鋼包識(shí)別，形成工業(yè)相機(jī)圖像； 云臺(tái)，其上設(shè)置有堆疊組合的溫度采集單元和圖像采集單元； 滑臺(tái)，設(shè)置于所述云臺(tái)下部。 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一/第二成像組合單元設(shè)置于浸漬管兩側(cè)，所述第一/第二成像組合單元的滑臺(tái)均為圓弧狀滑臺(tái)； 所述第三成像組合單元設(shè)置于RH精煉爐下方一側(cè)的鋼包進(jìn)出路線旁邊，距離鋼包2-10m，第三成像組合單元的滑臺(tái)為直角狀滑臺(tái)。 4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，各成像組合單元的圖像采集單元和溫度采集單元配置有冷卻保護(hù)裝置，所述冷卻保護(hù)裝置包括冷卻水冷卻保護(hù)、壓縮空氣鏡頭吹掃和鏡頭保護(hù)窗口。 5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述第三成像組合單元的圖像采集單元識(shí)別到鋼包離開(kāi)，開(kāi)啟浸漬管熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)模式，第一/第二成像組合單元的圖像采集單元用于采集可見(jiàn)光圖像；當(dāng)所述第三成像組合單元的圖像采集單元識(shí)別到鋼包抵達(dá)，開(kāi)啟鋼包熱狀態(tài)監(jiān)測(cè)模式，并識(shí)別鋼包外壁鋼號(hào)。 6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，在浸漬管熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)模式下，所述第一/第二成像組合單元的溫度采集單元用于采集浸漬管外壁實(shí)際溫度數(shù)據(jù)，所述第三成像組合單元的溫度采集單元用于采集浸漬管內(nèi)壁實(shí)際溫度數(shù)據(jù)；在鋼包熱狀態(tài)監(jiān)測(cè)模式，所述第一/第二成像組合單元的溫度采集單元用于采集鋼包內(nèi)外壁實(shí)際溫度數(shù)據(jù)和渣液表面溫度。 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述通信傳輸單元包括各設(shè)備數(shù)據(jù)接口、交換機(jī)、線纜及相關(guān)通訊設(shè)備。 8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述終端數(shù)據(jù)處理及控制單元包括控制單元和工控機(jī)。 9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像采集單元、溫度采集單元、冷卻保護(hù)裝置、云臺(tái)和滑臺(tái)均與控制單元相連。 10.用于RH浸漬管的熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，所述熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)方法基于根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行操作， 其中，在浸漬管熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)模式下，所述熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)方法具體步驟為： 步驟11：開(kāi)啟測(cè)量窗口，當(dāng)識(shí)別到鋼包離開(kāi)后，開(kāi)啟浸漬管熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)模式； 步驟12：采集浸漬管內(nèi)壁和外壁實(shí)際溫度數(shù)據(jù)并進(jìn)行傳熱計(jì)算，推導(dǎo)浸漬管三維溫度分布，得到浸漬管內(nèi)壁和外壁計(jì)算溫度數(shù)據(jù)； 步驟13：將浸漬管內(nèi)壁計(jì)算溫度數(shù)據(jù)與內(nèi)壁實(shí)際溫度數(shù)據(jù)比對(duì)，并將浸漬管外壁計(jì)算溫度數(shù)據(jù)與外壁實(shí)際溫度數(shù)據(jù)比對(duì)，提取差異較大的異常位置信息； 步驟14：將異常位置信息與對(duì)應(yīng)位置的可見(jiàn)光圖像進(jìn)行特征配準(zhǔn)，基于提前訓(xùn)練的深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別浸漬管損壞狀況； 步驟15：按照時(shí)間分類(lèi)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、損壞狀況，并在獲取新的數(shù)據(jù)后，均與前一次的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，跟蹤浸漬管使用狀況， 其中，在鋼包熱狀態(tài)監(jiān)測(cè)模式下，所述熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)方法具體步驟為： 步驟21：當(dāng)識(shí)別到鋼包抵達(dá)后，識(shí)別鋼包外壁鋼號(hào)，連接鋼包信息庫(kù)，開(kāi)啟鋼包熱狀態(tài)檢測(cè)模式； 步驟22：測(cè)量鋼包內(nèi)外壁實(shí)際溫度數(shù)據(jù)及鋼水溫度數(shù)據(jù)并進(jìn)行傳熱計(jì)算，推導(dǎo)鋼包三維溫度分布，得到鋼包內(nèi)外壁計(jì)算溫度數(shù)據(jù)； 步驟23：當(dāng)識(shí)別鋼包外壁鋼號(hào)后，調(diào)取鋼包信息，并在RH精煉結(jié)束后補(bǔ)充鋼包內(nèi)外壁實(shí)際溫度數(shù)據(jù)、鋼水溫度數(shù)據(jù)以及鋼包內(nèi)外壁計(jì)算溫度數(shù)據(jù)； 步驟24：按照時(shí)間分類(lèi)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，在獲取新的數(shù)據(jù)后，均與前一次的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，跟蹤鋼包使用狀況。

說(shuō)明書(shū)

用于RH浸漬管的熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及RH精煉爐浸漬管部位，監(jiān)測(cè)RH浸漬管熱狀態(tài)及破損的熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

爐外精煉作為改善鋼水質(zhì)量的重要手段，在國(guó)內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。RH精煉法將真空冶煉和鋼液循環(huán)流動(dòng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)鋼液脫氣及合金化等功能，擁有冶煉周期短，生產(chǎn)能力大等優(yōu)點(diǎn)。在精煉過(guò)程中，浸漬管(上升管和下降管)插入鋼包內(nèi)，鋼液在鋼包→上升管→真空室→下降管→鋼包的循環(huán)路徑中實(shí)現(xiàn)精煉處理。浸漬管的工作環(huán)境惡劣，為RH精煉爐的薄弱部位，關(guān)注RH浸漬管的熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)具有重要意義。

在精煉期間，浸漬管浸泡在鋼液之中，連接鋼包和真空室，浸漬管受到高速循環(huán)流動(dòng)鋼液的沖刷和熔渣侵蝕。在精煉間歇期間，浸漬管溫度發(fā)生驟降。由于浸漬管澆注料、鋼結(jié)構(gòu)和磚襯等各部位的熱力學(xué)參數(shù)不同，在頻繁的冷熱交替中，浸漬管易受到損害，如產(chǎn)生裂縫或部分脫落。查閱文獻(xiàn)和專(zhuān)利發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者主要關(guān)注于改善浸漬管結(jié)構(gòu)，提高磚襯和澆注料的性能等方面。部分學(xué)者探索RH浸漬管用耐火材料和澆注料的成分和制備工藝條件，改善耐火材料的性能；CN211311513U公開(kāi)了一種RH浸漬管用復(fù)合襯結(jié)構(gòu)，有效降低了法蘭脖頸處及下部鋼膽的溫度，抑制鋼膽熱膨脹，提高浸漬管的整體使用壽命。

上述文獻(xiàn)和專(zhuān)利沒(méi)有提出對(duì)RH浸漬管的熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)，了解浸漬管用耐火材料和澆注料的情況。因此，亟待提出一種用于對(duì)RH浸漬管的熱狀態(tài)及破損進(jìn)行監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本文提供了一種用于RH浸漬管的熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法，在精煉期間，監(jiān)測(cè)鋼包內(nèi)外壁溫度，補(bǔ)充鋼包溫度管控信息。在精煉間歇期間，監(jiān)測(cè)浸漬管耐火材料和澆注料的損壞情況，確定是否有裂縫、穿孔或脫落等現(xiàn)象發(fā)生，為補(bǔ)噴澆注料提供指導(dǎo)，提高浸漬管的使用壽命。

根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的第一方面，提供一種用于RH浸漬管的熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有兩種工作模式：浸漬管熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)模式和鋼包熱狀態(tài)監(jiān)測(cè)模式，

其中，所述熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括：

成像組合單元，用于采集可見(jiàn)光圖像、紅外熱圖像并采集溫度數(shù)據(jù)；

圖像聯(lián)合單元，用于結(jié)合可見(jiàn)光圖像、紅外熱圖像來(lái)識(shí)別是否破損現(xiàn)象發(fā)生；

通信傳輸單元，用于傳輸設(shè)備數(shù)據(jù)、控制指令及供電；

終端數(shù)據(jù)處理及控制單元，與成像組合單元和圖像聯(lián)合單元連接，用于數(shù)據(jù)處理并給出控制指令。

進(jìn)一步地，所述成像組合單元為多臺(tái)，包括第一成像組合單元、第二成像組合單元以及第三成像組合單元，各成像組合單元結(jié)構(gòu)包括：

溫度采集單元，用于采集浸漬管內(nèi)外壁溫度、鋼包內(nèi)外壁溫度和渣液表面溫度信息，形成熱像儀圖像；

圖像采集單元，用于監(jiān)測(cè)浸漬管內(nèi)外壁情況和鋼包識(shí)別，形成工業(yè)相機(jī)圖像；

云臺(tái)，其上設(shè)置有堆疊組合的溫度采集單元和圖像采集單元；

滑臺(tái)，設(shè)置于所述云臺(tái)下部。

進(jìn)一步地，所述第一/第二成像組合單元設(shè)置于浸漬管兩側(cè)，所述第一/第二成像組合單元的滑臺(tái)均為圓弧狀滑臺(tái)，實(shí)現(xiàn)浸漬管的360°全視角；

所述第三成像組合單元設(shè)置于RH精煉爐下方一側(cè)的鋼包進(jìn)出路線旁邊，距離鋼包2-10m，第三成像組合單元的滑臺(tái)為直角狀滑臺(tái)。

進(jìn)一步地，所述溫度采集單元為紅外熱像儀。

進(jìn)一步地，所述圖像采集單元為高分辨率工業(yè)相機(jī)。

進(jìn)一步地，所述圖像采集單元和溫度采集單元配置有冷卻保護(hù)裝置。

進(jìn)一步地，所述冷卻保護(hù)裝置包括冷卻水冷卻保護(hù)、壓縮空氣鏡頭吹掃和鏡頭保護(hù)窗口。

進(jìn)一步地，當(dāng)所述第三成像組合單元的圖像采集單元識(shí)別到鋼包離開(kāi)，開(kāi)啟浸漬管熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)模式，第一/第二成像組合單元的圖像采集單元用于采集可見(jiàn)光圖像；當(dāng)所述第三成像組合單元的圖像采集單元識(shí)別到鋼包抵達(dá)，開(kāi)啟鋼包熱狀態(tài)監(jiān)測(cè)模式，并識(shí)別鋼包外壁鋼號(hào)。

進(jìn)一步地，在浸漬管熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)模式下，所述第一/第二成像組合單元的溫度采集單元用于采集浸漬管外壁實(shí)際溫度數(shù)據(jù)，所述第三成像組合單元的溫度采集單元用于采集浸漬管內(nèi)壁實(shí)際溫度數(shù)據(jù)；在鋼包熱狀態(tài)監(jiān)測(cè)模式，所述第一/第二成像組合單元的溫度采集單元用于采集鋼包內(nèi)外壁實(shí)際溫度數(shù)據(jù)和渣液表面溫度。

進(jìn)一步地，所述溫度采集單元觀測(cè)浸漬管內(nèi)外壁溫度分布，針對(duì)易損壞區(qū)域進(jìn)行分區(qū)域重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，熱像儀數(shù)量根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)、紅外熱像儀所測(cè)數(shù)據(jù)建立傳熱數(shù)學(xué)模型進(jìn)行配置數(shù)臺(tái)，一般為3臺(tái)或4臺(tái)。

進(jìn)一步地，所述通信傳輸單元包括各設(shè)備數(shù)據(jù)接口、交換機(jī)、線纜及相關(guān)通訊設(shè)備。

進(jìn)一步地，所述終端數(shù)據(jù)處理及控制單元包括控制單元和工控機(jī)。

進(jìn)一步地，控制單元包括PLC模塊及其輔助電氣元件，放置于現(xiàn)場(chǎng)控制箱，用于控制各設(shè)備的保護(hù)冷卻裝置、滑臺(tái)和數(shù)據(jù)信息接收。

進(jìn)一步地，能夠通過(guò)工控機(jī)觀察可見(jiàn)光圖像、紅外熱圖像。

進(jìn)一步地，所述圖像采集單元、溫度采集單元、冷卻保護(hù)裝置、云臺(tái)和滑臺(tái)均與控制單元相連。

進(jìn)一步地，所述控制單元與通信傳輸單元相連，通信傳輸單元另一端與工控機(jī)相連，在工控機(jī)獲取圖像采集單元、溫度采集單元、冷卻保護(hù)裝置、云臺(tái)和滑臺(tái)的數(shù)據(jù)信息和運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析和顯示，以及對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制調(diào)整和數(shù)據(jù)傳輸交互。

進(jìn)一步地，該系統(tǒng)與鋼包管控聯(lián)動(dòng)，補(bǔ)充鋼包數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)識(shí)別鋼包外壁鋼號(hào)后，調(diào)取鋼包信息，如鋼包壽命、鋼包運(yùn)行次數(shù)、鋼包烘烤時(shí)間、鋼包待用時(shí)間、鋼包空包溫度、出鋼時(shí)間、出鋼溫度、盛放鋼種等。在RH精煉結(jié)束后補(bǔ)充鋼包數(shù)據(jù)，如鋼包外壁溫度、精煉前鋼水溫度、精煉后鋼水溫度、鋼包停留時(shí)間等。

根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的第二方面，提供一種用于RH浸漬管的熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)方法，所述方法分為浸漬管熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)模式1和鋼包熱狀態(tài)監(jiān)測(cè)模式2，

浸漬管熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)模式1，對(duì)應(yīng)于精煉間歇期間，具體步驟為：

步驟11：開(kāi)啟測(cè)量窗口，當(dāng)識(shí)別到鋼包離開(kāi)后，開(kāi)啟浸漬管熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)模式1；

步驟12：采集浸漬管內(nèi)壁和外壁實(shí)際溫度數(shù)據(jù)并進(jìn)行傳熱計(jì)算，推導(dǎo)浸漬管三維溫度分布，得到浸漬管內(nèi)壁和外壁計(jì)算溫度數(shù)據(jù)；

步驟13：將浸漬管內(nèi)壁計(jì)算溫度數(shù)據(jù)與內(nèi)壁實(shí)際溫度數(shù)據(jù)比對(duì)，并將浸漬管外壁計(jì)算溫度數(shù)據(jù)與外壁實(shí)際溫度數(shù)據(jù)比對(duì)，提取差異較大的異常位置信息；

步驟14：將異常位置信息與對(duì)應(yīng)位置的可見(jiàn)光圖像進(jìn)行特征配準(zhǔn)，基于提前訓(xùn)練的深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別浸漬管損壞狀況；

步驟15：按照時(shí)間分類(lèi)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、損壞狀況，并在獲取新的數(shù)據(jù)后，均與前一次的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，跟蹤浸漬管使用狀況，

鋼包熱狀態(tài)監(jiān)測(cè)模式，具體步驟為：

步驟21：當(dāng)識(shí)別到鋼包抵達(dá)后，識(shí)別鋼包外壁鋼號(hào)，連接鋼包信息庫(kù)，開(kāi)啟鋼包熱狀態(tài)檢測(cè)模式2；

步驟22：測(cè)量鋼包內(nèi)外壁實(shí)際溫度數(shù)據(jù)及鋼水溫度數(shù)據(jù)并進(jìn)行傳熱計(jì)算，推導(dǎo)鋼包三維溫度分布，得到鋼包內(nèi)外壁計(jì)算溫度數(shù)據(jù)；

步驟23：當(dāng)識(shí)別鋼包外壁鋼號(hào)后，調(diào)取鋼包信息，并在RH精煉結(jié)束后補(bǔ)充鋼包內(nèi)外壁實(shí)際溫度數(shù)據(jù)、鋼水溫度數(shù)據(jù)以及包內(nèi)外壁計(jì)算溫度數(shù)據(jù)；

步驟24：按照時(shí)間分類(lèi)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，在獲取新的數(shù)據(jù)后，均與前一次的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，跟蹤鋼包使用狀況。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明RH浸漬管熱狀態(tài)及破損的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用高分辨率工業(yè)相機(jī)和紅外熱成像儀，通過(guò)圖像聯(lián)合和溫度傳熱推導(dǎo)的方式獲取RH浸漬管內(nèi)外壁溫度和內(nèi)外壁材料破損狀態(tài)。清晰得知RH浸漬管的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)一步地有利于精準(zhǔn)指導(dǎo)補(bǔ)噴澆注料，提高浸漬管的使用壽命。

附圖說(shuō)明

圖1示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的RH浸漬管熱狀態(tài)及破損的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的熱像儀與工業(yè)相機(jī)的安裝位置示意圖；

圖3示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的高分辨率工業(yè)相機(jī)獨(dú)自工作的圖像處理流程圖。

圖4示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的浸漬管損壞檢測(cè)算法流程圖。

具體實(shí)施方法

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于RH浸漬管熱狀態(tài)及破損的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括成像組合單元(圖像采集單元+溫度采集單元)、圖像聯(lián)合單元、通信傳輸單元、終端數(shù)據(jù)處理及控制單元。利用可見(jiàn)光圖像與紅外圖像聯(lián)合和溫度信息推導(dǎo)浸漬管的溫度分布和鋼包溫度分布，了解浸漬管的熱狀態(tài)，監(jiān)測(cè)浸漬管的破損狀態(tài)。

優(yōu)選地，圖像采集單元包括高分辨率工業(yè)相機(jī)，用于監(jiān)測(cè)浸漬管內(nèi)外壁情況和鋼包識(shí)別，當(dāng)識(shí)別到鋼包離開(kāi)，開(kāi)啟浸漬管熱狀態(tài)及破損(裂縫、局部脫落)檢測(cè)模式；當(dāng)識(shí)別到下一個(gè)鋼包抵達(dá)，識(shí)別鋼包外壁鋼號(hào)，連接鋼包信息庫(kù)，開(kāi)啟鋼包熱狀態(tài)檢測(cè)模式。

優(yōu)選地，溫度采集單元包括紅外熱像儀，用于采集浸漬管內(nèi)外壁溫度、鋼包內(nèi)外壁溫度和渣液表面溫度信息。在精煉間歇期間調(diào)節(jié)滑臺(tái)，使熱像儀能夠清晰測(cè)量浸漬管內(nèi)外壁溫度；在鋼包抵達(dá)期間調(diào)節(jié)滑臺(tái)，使熱像儀能夠清晰測(cè)量鋼包內(nèi)外壁溫度和渣液表面溫度。

優(yōu)選地，圖像聯(lián)合單元結(jié)合工業(yè)相機(jī)圖像和熱像儀圖像，通過(guò)圖像處理識(shí)別是否有裂縫、穿孔或脫落等現(xiàn)象發(fā)生；控制單元包括PLC模塊及其輔助電氣元件，放置于現(xiàn)場(chǎng)控制箱，用于控制各設(shè)備的保護(hù)冷卻裝置、云臺(tái)、滑臺(tái)和數(shù)據(jù)信息接收。

優(yōu)選地，通信傳輸單元包括各設(shè)備數(shù)據(jù)接口、線纜及相關(guān)通訊設(shè)備。

優(yōu)選地，終端數(shù)據(jù)處理及控制單元包括終端工控機(jī)，通過(guò)特定軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和顯示，對(duì)各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制調(diào)整。利用可見(jiàn)光圖像與紅外圖像聯(lián)合和溫度信息推導(dǎo)浸漬管的溫度分布，了解浸漬管的熱狀態(tài)，監(jiān)測(cè)浸漬管的破損狀態(tài)。

優(yōu)選地，紅外熱像儀和高分辨率工業(yè)相機(jī)均包括冷卻保護(hù)裝置。冷卻保護(hù)裝置包括冷卻水冷卻保護(hù)、壓縮空氣鏡頭吹掃和鏡頭保護(hù)窗口。

優(yōu)選地，紅外熱像儀和高分辨率工業(yè)相機(jī)配置云臺(tái)，滑臺(tái)等運(yùn)動(dòng)裝置。運(yùn)動(dòng)裝置與控制單元相連，通過(guò)工控機(jī)觀察設(shè)備成像畫(huà)面，控制云臺(tái)移動(dòng)熱像儀及工業(yè)相機(jī)，監(jiān)測(cè)浸漬管不同位置。

優(yōu)選地，紅外熱像儀觀測(cè)浸漬管內(nèi)外壁溫度分布，針對(duì)易損壞區(qū)域進(jìn)行分區(qū)域重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，熱像儀數(shù)量根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)、紅外熱像儀所測(cè)數(shù)據(jù)建立傳熱數(shù)學(xué)模型配置多臺(tái)。

優(yōu)選地，不同安裝位置的工業(yè)相機(jī)分為兩種工作模式。監(jiān)測(cè)識(shí)別RH精煉爐工作狀態(tài)的工業(yè)相機(jī)為獨(dú)自工作，當(dāng)識(shí)別到鋼包離開(kāi)，開(kāi)啟浸漬管熱狀態(tài)及破損(裂縫、局部脫落)檢測(cè)模式；當(dāng)識(shí)別到下一個(gè)鋼包抵達(dá)，識(shí)別鋼包外壁鋼號(hào)，連接鋼包信息庫(kù)，開(kāi)啟鋼包熱狀態(tài)檢測(cè)模式。安裝至浸漬管兩側(cè)的工業(yè)相機(jī)與紅外熱像儀聯(lián)動(dòng)工作，兩臺(tái)設(shè)備將提前進(jìn)行校準(zhǔn)，共同監(jiān)測(cè)同一位置，通過(guò)圖像處理方法聯(lián)合可見(jiàn)光圖像與紅外圖像，識(shí)別是否有裂縫、穿孔或脫落等現(xiàn)象發(fā)生。

優(yōu)選地，分布在浸漬管兩側(cè)的紅外熱像儀采集浸漬管外壁溫度和鋼包內(nèi)外壁溫度信息。依據(jù)外壁表面溫度信息和浸漬管結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過(guò)特定軟件進(jìn)行傳熱計(jì)算，推導(dǎo)浸漬管三維溫度分布。計(jì)算結(jié)果與內(nèi)壁溫度信息對(duì)比，溫度差異巨大的位置為耐材發(fā)生損壞的位置，在圖像處理過(guò)程中重點(diǎn)關(guān)注。當(dāng)工業(yè)相機(jī)識(shí)別到下一個(gè)鋼包抵達(dá)時(shí)，控制滑臺(tái)移動(dòng)高溫紅外熱像儀測(cè)量鋼包內(nèi)外壁溫度及鋼水溫度信息，通過(guò)特定軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳熱計(jì)算，推導(dǎo)鋼包三維溫度分布。

優(yōu)選地，與鋼包管控聯(lián)動(dòng)，當(dāng)識(shí)別鋼包外壁鋼號(hào)后，調(diào)取鋼包信息，在RH精煉結(jié)束后補(bǔ)充鋼包數(shù)據(jù)，如鋼包外壁溫度、精煉前鋼水溫度、精煉后鋼水溫度、鋼包停留時(shí)間等。

優(yōu)選地，通過(guò)通信單元與工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸交互。在終端工控機(jī)獲取測(cè)量設(shè)備、運(yùn)動(dòng)裝置及冷卻裝置數(shù)據(jù)信息和運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)特定軟件對(duì)數(shù)據(jù)建立傳熱模型，對(duì)各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制調(diào)整和數(shù)據(jù)傳輸交互。溫度數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)、鋼包數(shù)據(jù)和浸漬管損壞狀況數(shù)據(jù)(損壞位置、寬度、長(zhǎng)度)傳送至工控機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中分類(lèi)存儲(chǔ)，可從數(shù)據(jù)庫(kù)中按時(shí)間順序提取各類(lèi)數(shù)據(jù)信息。

本發(fā)明技術(shù)方案中，各部件彼此協(xié)作，互相影響，從而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的技術(shù)效果。具體說(shuō)來(lái)，在冶金生產(chǎn)過(guò)程中，溫度是每一個(gè)工序控制最關(guān)鍵的參數(shù)之一。非接觸式測(cè)量的紅外熱像儀適用于頻繁操作的大型冶金設(shè)備溫度監(jiān)測(cè)。無(wú)論是耐火材料內(nèi)部空洞，還是設(shè)備外壁損壞，都會(huì)導(dǎo)致溫度的突變，從而在紅外熱圖像中顯示。基于接收熱輻射的紅外熱像儀容易受到測(cè)溫物體表面特性，觀測(cè)位置和環(huán)境輻射的影響，因此在RH精煉爐浸漬管監(jiān)測(cè)中，添加云臺(tái)和滑臺(tái)裝置，可以調(diào)整熱像儀的觀測(cè)角度和位置，提高測(cè)溫準(zhǔn)確性。

通過(guò)紅外熱圖像可以得知設(shè)備異常區(qū)域，但紅外成像技術(shù)存在著分辨率低、對(duì)比度及信噪比低等缺點(diǎn)，無(wú)法觀察異常區(qū)域細(xì)節(jié)，而高分辨率的可見(jiàn)光圖像可以清晰捕捉觀測(cè)目標(biāo)輪廓，兩種圖像配合即能監(jiān)測(cè)溫度變化，又能監(jiān)測(cè)局部損壞情況。

至此成像組合單元包括熱像儀、工業(yè)相機(jī)、云臺(tái)和滑臺(tái)。由于RH精煉爐浸漬管為兩組圓柱形，在浸漬管兩側(cè)設(shè)置兩組成像組合單元實(shí)現(xiàn)浸漬管外壁全方位監(jiān)測(cè)；RH精煉爐下方一側(cè)的鋼包進(jìn)出路線旁邊設(shè)置一組成像組合單元實(shí)現(xiàn)浸漬管內(nèi)壁及鋼包動(dòng)線監(jiān)測(cè)。

實(shí)施例

由圖1可以看出：本RH浸漬管熱狀態(tài)及破損的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括高溫紅外熱像儀1-3、高分辨率工業(yè)相機(jī)4-6、電動(dòng)滑臺(tái)7、現(xiàn)場(chǎng)控制箱8、工控機(jī)9；其電動(dòng)滑臺(tái)7是帶限位和鎖緊功能，高溫紅外熱像儀1-3和高分辨率工業(yè)相機(jī)4-6分別組成3組，3組設(shè)備均配置電動(dòng)滑臺(tái)7；高溫紅外熱像儀1-3、高分辨率工業(yè)相機(jī)4-6、電動(dòng)滑臺(tái)7與現(xiàn)場(chǎng)控制箱8通過(guò)數(shù)據(jù)線和電源線連接，以便數(shù)據(jù)傳輸、控制和提供電源；現(xiàn)場(chǎng)控制箱8與工控機(jī)9相連進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸交互。在終端工控機(jī)獲取測(cè)量設(shè)備、運(yùn)動(dòng)裝置及冷卻裝置10數(shù)據(jù)信息和運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)特定軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和顯示。溫度數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)、鋼包數(shù)據(jù)和浸漬管損壞情況傳送至工控機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中分類(lèi)存儲(chǔ)，可從數(shù)據(jù)庫(kù)中按時(shí)間順序提取各類(lèi)數(shù)據(jù)信息。

本發(fā)明在具體實(shí)施時(shí)：整套系統(tǒng)裝置于RH浸漬管周?chē)?，采集浸漬管內(nèi)外壁圖像及溫度的數(shù)據(jù)信息和鋼包外壁圖像及溫度的數(shù)據(jù)信息。

通過(guò)高分辨率工業(yè)相機(jī)6監(jiān)控和圖像處理分析，通過(guò)工控機(jī)9和現(xiàn)場(chǎng)控制箱8開(kāi)啟所有測(cè)量設(shè)備測(cè)量窗口，測(cè)量設(shè)備開(kāi)始采集數(shù)據(jù)，熱像儀和工業(yè)相機(jī)的數(shù)據(jù)信息通過(guò)數(shù)據(jù)采集單元和通信單元在工控機(jī)的屏幕上顯示。

這里，需要說(shuō)明的是，由于鋼鐵企業(yè)RH精煉爐的處理容量不同，常見(jiàn)的有120t、210t、250t和300t，因此RH精煉爐浸漬管(上升管和下降管)的尺寸各不相同。并且考慮現(xiàn)場(chǎng)的工業(yè)布置，熱像儀與工業(yè)相機(jī)的安裝位置并不是固定距離，需結(jié)合RH爐周?chē)h(huán)境和觀測(cè)目標(biāo)的大小而確定，通常使用公式1.1進(jìn)行估算工作距離；若現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境距離有限，可根據(jù)公式1.2更改熱像儀與工業(yè)相機(jī)的鏡頭參數(shù)進(jìn)行配合。

其中，WD為熱像儀或工業(yè)相機(jī)的工作距離；f為熱像儀或工業(yè)相機(jī)的鏡頭焦距；y觀測(cè)目標(biāo)尺寸；y’熱像儀或工業(yè)相機(jī)的傳感器尺寸，如圖2所示。

例如，若RH精煉爐浸漬管的直徑為1500mm，工業(yè)相機(jī)傳感器的靶面尺寸為2/3英寸(8.8×6.6mm)，鏡頭焦距為20mm。則工作距離為20×(1500/6.6)＝4545mm，即4.5m左右。

若由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境限制，相機(jī)的安裝距離僅能為3m，則可以更改鏡頭焦距進(jìn)行配合。即焦距為3000×(6.6/1500)＝13.2mm，根據(jù)常用鏡頭產(chǎn)品選擇12mm的鏡頭配合使用。

在精煉間歇期間，具體步驟為：

步驟一：通過(guò)工控機(jī)9和現(xiàn)場(chǎng)控制箱8開(kāi)啟所有測(cè)量設(shè)備測(cè)量窗口，如圖3所示。當(dāng)高分辨率工業(yè)相機(jī)6識(shí)別到鋼包離開(kāi)，開(kāi)啟浸漬管熱狀態(tài)及破損(裂縫、局部脫落)檢測(cè)模式。

步驟二：高溫紅外熱像儀1-3和高分辨率工業(yè)相機(jī)4-6分別組成3組，3組設(shè)備均進(jìn)行校正。

步驟三：高溫紅外熱像儀1和高溫紅外熱像儀2的測(cè)量浸漬管外壁溫度信息，工控機(jī)9通過(guò)特定軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳熱計(jì)算，推導(dǎo)浸漬管三維溫度分布。

步驟四：計(jì)算溫度信息與高溫紅外熱像儀3的測(cè)量溫度信息比對(duì)，提取差異較大的異常位置信息。

步驟五：將異常位置信息(異常位置坐標(biāo)及異常位置形狀)與可見(jiàn)光圖像進(jìn)行特征配準(zhǔn)?；谏疃葘W(xué)習(xí)提前訓(xùn)練識(shí)別網(wǎng)絡(luò)，基于訓(xùn)練模型根據(jù)異常位置形狀等識(shí)別浸漬管損壞情況(裂縫、穿孔或脫落)，如圖4所示。

步驟六：溫度數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)、損壞狀況(損壞位置、寬度、長(zhǎng)度)傳送至工控機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中按照時(shí)間分類(lèi)存儲(chǔ)，在獲取新的數(shù)據(jù)后，均與前一次的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，跟蹤浸漬管使用狀況。

在鋼包抵達(dá)，RH精煉期間，具體步驟為：

步驟一：當(dāng)分辨率工業(yè)相機(jī)6識(shí)別到下一個(gè)鋼包抵達(dá)后，識(shí)別鋼包外壁鋼號(hào)，連接鋼包信息庫(kù)，開(kāi)啟鋼包熱狀態(tài)檢測(cè)模式。

步驟二：高溫紅外熱像儀1-3和高分辨率工業(yè)相機(jī)4-6分別組成3組，3組設(shè)備均進(jìn)行校正。

步驟三：控制滑臺(tái)7移動(dòng)高溫紅外熱像儀1和高溫紅外熱像儀2的測(cè)量鋼包內(nèi)外壁溫度及鋼水溫度信息，工控機(jī)9通過(guò)特定軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳熱計(jì)算，推導(dǎo)鋼包三維溫度分布。

步驟四：當(dāng)識(shí)別鋼包外壁鋼號(hào)后，調(diào)取鋼包信息，如鋼包壽命、鋼包運(yùn)行次數(shù)、鋼包烘烤時(shí)間、鋼包待用時(shí)間、鋼包空包溫度、出鋼時(shí)間、出鋼溫度、盛放鋼種等。在RH精煉結(jié)束后補(bǔ)充鋼包數(shù)據(jù)，如鋼包外壁溫度、精煉前鋼水溫度、精煉后鋼水溫度、鋼包停留時(shí)間等。

步驟五：溫度數(shù)據(jù)、圖像數(shù)據(jù)、鋼包狀況傳送至工控機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中按照時(shí)間分類(lèi)存儲(chǔ)，在獲取新的數(shù)據(jù)后，均與前一次的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，跟蹤鋼包使用狀況。

工控機(jī)畫(huà)面顯示主要分為4個(gè)部分，一、3組成像組合(高溫紅外熱像儀1-3，高分辨率工業(yè)相機(jī)5-7)的成像情況；二、浸漬管三維溫度分布推導(dǎo)；三、浸漬管損壞狀況(損壞位置、寬度、長(zhǎng)度)的數(shù)據(jù)顯示；四、滑臺(tái)位置的控制。主控機(jī)可從數(shù)據(jù)庫(kù)中按時(shí)間順序提取各類(lèi)數(shù)據(jù)信息，利用主控電腦繪制對(duì)應(yīng)的變化曲線圖。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

用于RH浸漬管的熱狀態(tài)及破損監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法.pdf