陽極爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及紅外測溫領(lǐng)域，特別涉及一種陽極爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)，包括紅外測溫儀和處理模塊，所述的紅外測溫儀布置在陽極爐的上方；紅外測溫儀包括電機、掃描鏡，電機驅(qū)動掃描鏡繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸垂直于陽極爐的軸芯，紅外測溫儀將采集到的紅外光信號轉(zhuǎn)換成電信號后輸出至處理模塊，處理模塊將電信號處理成溫度信息并根據(jù)陽極爐的位置信息、電機的轉(zhuǎn)角信息標(biāo)定陽極爐外表面的溫度異常位置。通過紅外熱成像技術(shù)對陽極爐外表面溫度異?，F(xiàn)象進行檢測，檢測可靠且時效性好，整個過程都是自動的，有效避免人工檢測帶來的不足，極大提高檢測效率。
【專利說明】陽極爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及紅外測溫領(lǐng)域，特別涉及一種陽極爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]銅冶煉工業(yè)是國家最重要的原材料工業(yè)之一，陽極爐是銅冶煉火法精煉工藝過程中的關(guān)鍵設(shè)備，保證陽極爐安全高效運轉(zhuǎn)對于銅冶煉生產(chǎn)具有重要的意義。
[0003]陽極爐在運行過程中，由于爐內(nèi)燃?xì)鉄鞖庖航唤缣幐浇?，以及氮氣攪拌系統(tǒng)攪拌口附近的溫度過高或熱震蕩過大，會造成防火磚的破損或脫落，嚴(yán)重時甚至?xí)斐蔂t體破裂。而這些故障在發(fā)生之前，均會出現(xiàn)陽極爐爐體表面局部區(qū)域溫度異常高，如不及時發(fā)現(xiàn)爐體溫度異常，將會引起爐體設(shè)備損壞，造成銅水泄漏且在危險區(qū)作業(yè)區(qū)作業(yè)人員的人身安全受到威脅，同時給公司帶來巨大的經(jīng)濟損失。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種陽極爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r檢測陽極爐外表面的溫度，及時發(fā)現(xiàn)溫度異常高的現(xiàn)象并做處理，防止?fàn)t體破裂。
[0005]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種陽極爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)，包括紅外測溫儀和處理模塊，所述的紅外測溫儀布置在陽極爐的上方；紅外測溫儀包括電機、掃描鏡，電機驅(qū)動掃描鏡繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸垂直于陽極爐的軸芯，紅外測溫儀將采集到的紅外光信號轉(zhuǎn)換成電信號后輸出至處理模塊，處理模塊將電信號處理成溫度信息并根據(jù)陽極爐的位置信息、電機的轉(zhuǎn)角信息標(biāo)定陽極爐外表面的溫度異常位置。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明存在以下技術(shù)效果:通過紅外熱成像技術(shù)對陽極爐外表面溫度異?，F(xiàn)象進行檢測，紅外測溫儀檢測陽極爐外表面的溫度，然后將溫度信息傳輸給處理模塊，處理模塊進行分析處理后將溫度異常的位置反映出來并報警提示，工作人員只要參照其提示的位置進行檢查即可。整個過程都是自動的，有效避免人工檢測帶來的不足，極大提尚檢測效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2是紅外測溫儀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖3是掃描鏡測量示意圖；
[0010]圖4是紅外測溫儀原理框圖；
[0011]圖5是處理模塊原理框圖。

【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合圖1至圖5，對本發(fā)明做進一步詳細(xì)敘述。
[0013]參閱圖1、圖2、圖3，一種陽極爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)，包括紅外測溫儀10和處理模塊20，所述的紅外測溫儀10布置在陽極爐30的上方；紅外測溫儀10包括電機11、掃描鏡12，電機21驅(qū)動掃描鏡12繞轉(zhuǎn)軸121轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸121垂直于陽極爐30的軸芯，紅外測溫儀10將采集到的紅外光信號轉(zhuǎn)換成電信號后輸出至處理模塊20，處理模塊30將電信號處理成溫度信息并根據(jù)陽極爐30的位置信息、電機11的轉(zhuǎn)角信息標(biāo)定陽極爐30外表面的溫度異常位置。
[0014]陽極爐30的外表面應(yīng)當(dāng)覆蓋多個溫度測量點，溫度測量點越多，對陽極爐30外周面的溫度監(jiān)測就越可靠，當(dāng)設(shè)置很多溫度測量點時，很難采用人工測量。本發(fā)明中使用紅外測溫儀10進行檢測，為了保證紅外測溫儀10能在短時間內(nèi)完成對陽極爐30外表面的掃描，采用電機11驅(qū)動掃描鏡12轉(zhuǎn)動從而實現(xiàn)紅外測溫儀10密集地測量陽極爐30的外表面溫度。常用的機械滑移式掃描無法實現(xiàn)這里的快速掃描，本發(fā)明則巧妙的利用了電機11驅(qū)動掃描鏡12轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)對陽極爐30外表面的高速掃描。同時，由于陽極爐30在工作時是轉(zhuǎn)動的，故紅外測溫儀10只需要沿著一個方向進行掃描就能實現(xiàn)陽極爐30外表面的全覆蓋監(jiān)控。
[0015]優(yōu)選地，所述的電機11設(shè)置在紅外測溫儀10殼體內(nèi)部，紅外測溫儀10固定在陽極爐30上方中部位置處，掃描鏡12的轉(zhuǎn)軸121位于水平面內(nèi)。電機11驅(qū)動掃描鏡12轉(zhuǎn)動如圖3所示。
[0016]所述的處理模塊20通過伺服電路17控制電機11勻速轉(zhuǎn)動并接收電機11轉(zhuǎn)角信息；所述的紅外測溫儀10上設(shè)置有測溫窗口 18，陽極爐30外表面的紅外輻射信息依次經(jīng)過測溫窗口 18、掃描鏡12、反射鏡13、透鏡14后進入紅外福射傳感器15，所述的紅外福射傳感器15將光信號轉(zhuǎn)換成電信號后輸出至信號處理單元16。測溫窗口 18的大小應(yīng)該恰好使得陽極爐30沿軸芯方向上待測的入射紅外線被掃描鏡12反射，陽極爐30之外的入射紅外線被測溫窗口 18所阻擋。
[0017]電機11使用無刷直流電機，并采用伺服電路17控制，保證掃描速度穩(wěn)定，用內(nèi)部時鐘作為定時采集，使位置信息準(zhǔn)確度高。另外，采用多次反射技術(shù)，避免雜散光對測量的影響，還可以避免相鄰單元紅外輻射對當(dāng)前測量的影響，保證測量精度。紅外測溫儀10的核心部件采用高端的碲鎘汞探測器，紅外波長采用3?5微米設(shè)計，其溫度的響應(yīng)時間在5微秒以下，以滿足高速測溫的要求。
[0018]參閱圖4，優(yōu)選地，所述的信號處理單元16包括位置譯碼器161、第一0^162，電機11的轉(zhuǎn)動狀態(tài)經(jīng)位置編碼器161編譯后輸出給第一 0^162 ；紅外輻射傳感器15輸出的電信號依次經(jīng)過放大單元163、^00單元164后輸出至并/串轉(zhuǎn)換電路165，所述的放大單元163對電信號進行放大，^00單元164根據(jù)第一 0^162輸出信息對放大后的電信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，所述的并/串轉(zhuǎn)換電路165將并行信號轉(zhuǎn)為同步串行信號后輸出至整形電路166，整形電路166根據(jù)第一 0^162輸出信息對同步串行信號進行整形后輸出至處理模塊20。
[0019]考慮到紅外測溫儀10與處理模塊20之間的數(shù)據(jù)交換量大，在紅外測溫儀10旋轉(zhuǎn)的一周時間內(nèi)，必須將數(shù)據(jù)及時送出，以轉(zhuǎn)速為20取，90的測溫窗口，其有效時間為18/20/4 = 12.508,即必須在數(shù)模轉(zhuǎn)換后立刻將數(shù)據(jù)送出，否則就需要保存，用0^對狀1存入和讀出，其軟件在時間上開銷是很大的，因此這里優(yōu)選采用串口通訊。
[0020]在大工業(yè)現(xiàn)場，干擾非常大，系統(tǒng)必須適用現(xiàn)場惡劣的工業(yè)環(huán)境，采用同步通訊方式比模擬信號有更好的抗干擾性，也比異步通訊的有更強檢錯能力；另外，同步通訊具有更高的通訊速率，可以滿足實時性的要求，但是同步通訊也存在缺點，即要求通訊雙方的頻率誤差要比異步通訊小得多，為避免上述缺點，在實施過程中，采用兩路信號傳輸，一路傳送數(shù)據(jù)信號，一路傳送同步時鐘信號，使得通訊雙方保持了嚴(yán)格的同步關(guān)系。
[0021]更進一步地，為保證紅外輻射傳感器15工作的穩(wěn)定性，所述的紅外測溫儀10還包括恒溫控制單元151和冷卻單元152，所述的恒溫控制單元151監(jiān)測紅外輻射傳感器15的溫度信息，并根據(jù)該溫度信息輸出控制信號至冷卻單元152，冷卻單元152對紅外輻射傳感器15進行冷卻。
[0022]參閱圖5，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述的處理模塊20包括多功能電子接收器21和計算機22，所述的多功能電子接收器21包括輸入整形電路211、串/并轉(zhuǎn)換電路212，輸入整形電路211、串/并轉(zhuǎn)換電路212依次對紅外測溫儀10輸出的信息進行處理后輸出至第二 0^213 ；多功能電子接收器21還包括掃描窗口識別電路214、同步位識別電路215，第一 0^162將電機21轉(zhuǎn)動狀態(tài)依次經(jīng)過整形電路166、輸入整形電路211輸出至掃描窗口識別電路214，掃描窗口識別電路214輸出信號至第二⑶似口、同步位識別電路215，同步位識別電路215控制串/并轉(zhuǎn)換電路212的工作；第二根據(jù)掃描窗口識別電路214、同步位識別電路215輸出的信息與串/并轉(zhuǎn)換電路212進行數(shù)據(jù)交換或?qū)?shù)據(jù)暫存至隨機存儲器216中或通過可編程外設(shè)接口芯片217與計算機22進行數(shù)據(jù)交換。
[0023]這里之所以設(shè)置多功能電子接收器21，主要是因為:1、對高速非接觸式紅外測溫儀10進行同步鎖定建立同步傳輸，以保證數(shù)據(jù)的實時性，2、將同步串行信號轉(zhuǎn)為并行信號；3、對數(shù)據(jù)傳輸進行校驗以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕?、將采集到的溫度信號緩存到單片機系統(tǒng)的存儲器中；5、將緩存后的數(shù)據(jù)以批量并行的方式傳輸給計算機。如果紅外測溫儀10與計算機22直接通訊，很可能因為數(shù)據(jù)量太大而造成計算機22 “堵塞”或死機現(xiàn)象，加裝多功能電子接收器21后，可以大大減少計算機22讀取外部數(shù)據(jù)的時間，多功能電子接收器21直接加裝在計算機22中。
[0024]第二 0^213通過掃描窗口識別電路214識別掃描鏡12進入到掃描窗口 18，做好通訊的初始化操作，用同步識別電路215所產(chǎn)生的同步識別信號激活串/并轉(zhuǎn)換電路，當(dāng)完成一個字的串丨并轉(zhuǎn)換后，向第二發(fā)中斷申請信號，第二 ￠3^213響應(yīng)中斷申請后立即取走該字節(jié)并存入隨機存儲器216中，直到一條掃描線的數(shù)據(jù)全部接受完畢。掃描鏡12位于非掃描窗口狀態(tài)時，第二 0^213讀取隨機存儲器216中存儲的一條掃描線數(shù)據(jù)信息并通過可編程外設(shè)接口芯片217與計算機22進行通訊。這里，巧妙地利用了掃描鏡12轉(zhuǎn)動過程中，在一各時間段位于掃描窗口 18內(nèi)，高速輸出數(shù)據(jù)，完成紅外測溫儀10與多功能電子接收器21之間的數(shù)據(jù)傳輸；另一個時間段，紅外測溫儀10無數(shù)據(jù)輸出，多功能電子接收器21輸出數(shù)據(jù)至計算機22，實現(xiàn)了短時間內(nèi)對大量數(shù)據(jù)的傳輸。
[0025]所述計算機22接收多功能電子接收器21發(fā)送過來的溫度信息并顯示、報警，計算機22與驅(qū)動陽極爐30轉(zhuǎn)動的動力系統(tǒng)相連用于接收陽極爐30的位置信息。計算機22上的功能實現(xiàn)一般通過軟件來實現(xiàn)，這里不再贅述。通過軟件界面即可以實時的觀測陽極爐30外表面的溫度信息，并且這里采用的是高速掃描，其時效性非常高，一旦發(fā)生溫度異?，F(xiàn)象，會即刻顯示在界面上，同時計算機22發(fā)出警報聲，提示現(xiàn)場工作人員是哪個位置處出現(xiàn)短路，由工作人員過去消除短路現(xiàn)象。
【權(quán)利要求】
1.一種陽極爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:包括紅外測溫儀(10)和處理模塊(20)，所述的紅外測溫儀(10)布置在陽極爐(30)的上方；紅外測溫儀(10)包括電機(11)、掃描鏡(12)，電機(21)驅(qū)動掃描鏡(12)繞轉(zhuǎn)軸(121)轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸(121)垂直于陽極爐(30)的軸芯，紅外測溫儀(10)將采集到的紅外光信號轉(zhuǎn)換成電信號后輸出至處理模塊(20)，處理模塊(20)將電信號處理成溫度信息并根據(jù)陽極爐(30)的位置信息、電機(11)的轉(zhuǎn)角信息標(biāo)定陽極爐(30)外表面的溫度異常位置。
2.如權(quán)利要求1所述的陽極爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的電機(11)設(shè)置在紅外測溫儀(10)殼體內(nèi)部，紅外測溫儀(10)固定在陽極爐(30)上方中部位置處，掃描鏡(12)的轉(zhuǎn)軸(121)位于水平面內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的陽極爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的處理模塊(20)通過伺服電路(17)控制電機(11)勻速轉(zhuǎn)動并接收電機(11)轉(zhuǎn)角信息；所述的紅外測溫儀(10)上設(shè)置有測溫窗口(18)，陽極爐(30)外表面的紅外輻射信息依次經(jīng)過測溫窗口(18)、掃描鏡(12)、反射鏡(13)、透鏡(14)后進入紅外福射傳感器(15)，所述的紅外福射傳感器(15)將光信號轉(zhuǎn)換成電信號后輸出至信號處理單元(16)。
4.如權(quán)利要求3所述的陽極爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的信號處理單元(16)包括位置譯碼器(161)、第一 CPU(162)，電機(11)的轉(zhuǎn)動狀態(tài)經(jīng)位置編碼器(161)編譯后輸出給第一 CPU(162);紅外輻射傳感器(15)輸出的電信號依次經(jīng)過放大單元(163)、ADC單元(164)后輸出至并/串轉(zhuǎn)換電路(165)，所述的放大單元(163)對電信號進行放大，ADC單元(164)根據(jù)第一 CPU(162)輸出信息對放大后的電信號進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，所述的并/串轉(zhuǎn)換電路(165)將并行信號轉(zhuǎn)為同步串行信號后輸出至整形電路(166)，整形電路(166)根據(jù)第一 CPU(162)輸出信息對同步串行信號進行整形后輸出至處理模塊(20)。
5.如權(quán)利要求4所述的陽極爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的紅外測溫儀(10)還包括恒溫控制單元(151)和冷卻單元(152)，所述的恒溫控制單元(151)監(jiān)測紅外輻射傳感器(15)的溫度信息，并根據(jù)該溫度信息輸出控制信號至冷卻單元(152)，冷卻單元(152)對紅外輻射傳感器(15)進行冷卻。
6.如權(quán)利要求5所述的陽極爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的處理模塊(20)包括多功能電子接收器(21)和計算機(22)，所述的多功能電子接收器(21)包括輸入整形電路(211)、串/并轉(zhuǎn)換電路(212)，輸入整形電路(211)、串/并轉(zhuǎn)換電路(212)依次對紅外測溫儀(10)輸出的信息進行處理后輸出至第二 CPU(213);多功能電子接收器(21)還包括掃描窗口識別電路(214)、同步位識別電路(215)，第一 CPU(162)將電機(21)轉(zhuǎn)動狀態(tài)依次經(jīng)過整形電路(166)、輸入整形電路(211)輸出至掃描窗口識別電路(214)，掃描窗口識別電路(214)輸出信號至第二 CPU(213)、同步位識別電路(215)，同步位識別電路(215)控制串/并轉(zhuǎn)換電路(212)的工作；第二 CPU根據(jù)掃描窗口識別電路(214)、同步位識別電路(215)輸出的信息與串/并轉(zhuǎn)換電路(212)進行數(shù)據(jù)交換或?qū)?shù)據(jù)暫存至隨機存儲器(216)中或通過可編程外設(shè)接口芯片(217)與計算機(22)進行數(shù)據(jù)交換。
7.如權(quán)利要求6所述的陽極爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述計算機(22)接收多功能電子接收器(21)發(fā)送過來的溫度信息并顯示、報警，計算機(22)與驅(qū)動陽極爐(30)轉(zhuǎn)動的動力系統(tǒng)相連用于接收陽極爐(30)的位置信息。
【文檔編號】C22B15/14GK104457306SQ201410842534
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月30日
【發(fā)明者】張啟運, 閆闖, 周俊, 張亞東, 蔡永厚, 周慧, 汪彬 申請人:合肥金星機電科技發(fā)展有限公司, 銅陵有色金屬集團股份有限公司金冠銅業(yè)分公司