红外热像仪的应用：应用多台红外热像仪，划分5大区域进行监测，基本覆盖目前热风炉区域监测的重点区域。该系统具备24小时全方位监测功能，能实时监控设备表面温度，超温时精确定位并实时预警，实现自动预警、截屏、图表生成及云台控制。通过数据分析预警，有效预防事故，直观判断设备运转。系统支持多预置位、多监测区域设定，图形标识重点监测区，滤除干扰。可根据部件属性单独设置测温报警参数，实时计算温度变化，提高测温分析准确度。

系统功能：

1.可实时监测区域范围内每个坐标点的温度，并支持鼠标点选查看。可圈定区域监测温度范围。

2.自动预警，自定义温度预警设置，超限温度报警。

3.自动保存温度数据和视频，支持超分辨率回放及高低温追踪报警，一键生成报告。

现场安装图：

红外热像仪在钢包检测中的主要应用点

1、检测钢包及中间包的内衬

钢包内衬因受到化学侵蚀、机械冲刷和急冷急热，容易引起的裂纹、鼓包、脱落等。当耐火材料局部损毁严重而又未被发现时，将造成严重的漏钢事故。红外热像仪可以检测内衬的损毁状况，避免事故的发生。

2、检测钢包及中间包沉渣

沉渣不仅会降低钢水质量，而且容易堵塞出钢口，加速钢包耐火层的磨损，缩短设备的使用寿命。由于沉渣与钢水温度明显不同，通过红外热像仪实时输出温度图像，可以检测出沉渣位置。

3、检测钢水温度

由于钢包的恶劣环境和钢水的高温特性，传统的测温方式难以实时测量钢水温度。利用红外热像仪能对钢水温度进行实时、自动、连续测量并根据生成的温度曲线，分析钢水温度的变化趋势，直观地读出钢水的最高温度、平均温度，为生产管理和工艺改进提供有力的依据。

红外热像仪应用于钢包检测的独特优势

1、非接触、全天候实时监测，不影响钢包正常运行

2、测温区域内显示温度最高点、最高温度值、平均温度值，无需通过单点进行温度测量，方便操作人员读取

3、软件实现自动生成温度变化曲线记录，可对现场进行图像抓拍，显示加热温度情况

4、设备支持高温点报警，可多级设置报警阈值，达到设定温度点后输出报警信号。

适用机型

通过及时了解和掌握高炉炉喉的料面情况及煤气流的分布状况，调整高炉操作，维护炉况顺行和稳定，改善各项技术指标起到了重要作用。

一、技术简介

本系统主要由高炉料面红外热像仪及防护和图像处理装置组成。系统硬件结构简图如下：

二、系统功能

1、实时监测布料前、后炉内料面的温度分布状况，以及物料的分布情况；

2、实时监测布料前、后炉内料面及炉内设备(如布料溜槽和探尺)的运行状况；

3、多点定点测温，并显示实时温度曲线；

4、可直接测量出温度图像中任意一点的温度；

5、以硬盘存储的方式存储任意时刻的温度图像，以便对历史资料的查询。

三、主要技术指标：

视场角：90°以上

空间分辨率：5.1mard

探测器类型：非制冷焦平面

波长范围：8～14µm

测温范围：15℃～2000℃.

精确度：±2℃或±2%

工作环境温度：0℃～60℃

视频接口：网口

适用机型

高风温是现代高炉炼铁的重要技术特征和发展方向，提高风温可以有效降低燃料消耗，提高高炉能量利用效率。某客户公司拥有2座5500m³高炉，每座高炉配备4台BSK顶燃式热风炉，设计风温1300°C。

1.1热风炉系统存在的问题

热风系统（热风炉本体和管系）普遍存在高温点开裂问题，且次数增加、程度加重。热风系统设计规范要求热风炉本体温度＜150°C，热风管道温度＜200°C。然而，热风炉本体和热风管道存在多个高温点，如2^#炉热风炉本体预埋电偶（16点）的检测温度平均为128°C，其中有5点温度＞150°C。统计显示：2014年热风炉炉壳开裂累积57次，2015年热风炉炉壳开裂累积30次，2016年热风炉炉壳开裂累积58次，且开裂部位主要集中在14-16带。热风系统波纹管投产后陆续出现高温点（设计要求温度＜200°C）和开裂现象。如图1所示。

1.2人工巡检的局限性

高炉热风炉（炉壳和管系）属于超高温区域（内部热风温度1400°C），高温下薄弱点不同程度地发生开裂，存在极大的安全隐患。高炉热风系统尚无预测或反馈措施和手段，只依赖每2h一次的例行人工巡检。人工巡检存在2个问题：①受场地和时间限制，存在较大的局限性和偶然性。巡检路线受平台、高温点分布以及巡检时间不确定性的影响，热风炉炉壳状态无法实现全面、全天候监测；②炉壳开裂具有突发性，巡检人员的安全无法保证，存在较大的安全隐患。为不影响高炉热风炉正常生产运行，首要任务是将现有热风系统的不安全因素全面、详细、实时地监控起来，并对监控数据信息进行处理，以便将热风系统控制在安全运行范围内。

2.热风炉红外成像监测系统开发

2.1热风炉红外成像系统

热风系统红外成像监测系统设置15个温度监测点，其中热风炉炉壳温度监测点9个，热风管系监测点6个。在考虑成本情况下，经现场考察，拟设置5个固定热成像仪测温点，另设1个移动式测温点。各红外热成像仪的监测画面通过光纤实时传输到监测计算机。计算机对画面进行在线显示，同时建立数据库，将监测点数据进行自动分析和处理，绘制各区域的温度变化曲线，给出各区域温度变化速率，异常点的报警。如图2所示。

2.2热风炉红外成像系统原理

红外热像仪根据物体不同温度下辐射红外线强度不同的原理，利用红外探测器和光学成像物镜，接收被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应，通过换算获得被测物体不同区域的温度分布。红外热像仪测量得到的数据传输给计算机系统，计算机软件对数据进行整合、分析、处理，得到有用的信息，并通过简单明了的界面呈现给操作者。利用红外成像设备完成测试工作，具有全天候、覆盖范围广等优点，图3为热风炉红外成像监测图。

2.3热风炉红外成像系统开发

主要目标：以高炉热风系统为对象，开发热风系统红外成像监测技术。主要研究内容：①硬件及网络构架方案与实现；②程序代码编写与软件系统的开发。

热风系统红外成像技术要实现或满足的功能：①监测功能，可疑区域内热风系统的监测范围覆盖区，时序上实现连续监测，对表面温度的监测结果上要趋势可靠、精度足够高；②达到一定温度后的报警功能，依据设计规范热风管道＜200°C、热风炉本体150°C，按接近该温度的程度，进行警示或报警，并给出警示区域位置（精度0.5m）；③对超过设计规范的部位或区域，除上述温度监测数据外，记录一段时间的视频数据信息，并能回放；④系统应具有较强的兼容和再开发性。将研究开发的红外成像技术应用到实际生产中，保证大型高炉热风系统安全稳定运行。

3.热风炉红外成像监测系统应用

3.1热风炉红外成像监测系统架构

根据1^#高炉4台热风炉的布置和内部设备连接情况，为实现热风炉炉壳（14-16带）和热风管系（热风支管和热风主管）区域的测温监测覆盖，经现场考察，设置5个固定热成像仪测温点，另设1个移动式测温点。如图4所示，探头1在高炉控制室高架桥下；探头2在高炉煤气布袋除尘系统最上层平台；探头3在热风炉框架上顶东西向中心线东端点；探头4在热风炉框架上顶东西向中心线中心点；探头5在热风炉框架上顶东西向中心线西端点。

每点热成像仪均设自动旋转云台，其中探头1和探头2是支撑式云台，探头3、探头4、探头5是悬挂式云台。通过各云台的旋转，实现热成像仪对全部监测目标区域的定时扫描或定点监测。移动红外热成像仪的设置点根据各固定点的监测结果，对最危险区域，且周边有管道或设备遮挡，无法通过固定探头直接监测时，近距离设置移动红外热成像仪进行连续监测。

红外热成像仪监测画面通过光纤实时传输到监测计算机。计算机对各画面进行在线显示，同时建立数据库，将所监测点的数据进行自动分析和处理，绘制各区域的温度变化曲线，给出各区域温度变化速率、异常点的报警。

3.2红外成像监测系统应用中存在问题及解决方案

（1）材料自身的红外辐射发射特性是热成像仪对热风炉炉壳准确测温的关键。在前期热风炉测试中发现，相同温度下，同一设备不同区域热成像仪测量的温度不同。分析原因是设备不同表面材料的辐射率不同，产生的红外辐射能量不同，当整个监测对象用固定辐射率换算温度时，产生较大误差。

解决方案：①调研热风炉炉壳表面不同材料（母材钢板，焊缝材料，防锈漆等）的红外辐射率；②釆用接触式表面测温仪，对不同材料的代表区域进行表面测温，与红外热成像仪的测温比较，确定不同材料区域的接收红外辐射率；③各测量点的监测区域设置不同的红外辐射率，获得该区域准确的热成像监测温度；④定期用接触式表面温度计进行局部检验校正，保证红外热成像仪测温结果的长期准确性。

（2）红外热成像仪测点的设置。每座高炉有4座热风炉，釆取错位矩形布置。现场考察发现，除北侧相对开阔无遮挡外，其他三侧周边均有许多设备，难以找到完全覆盖的红外热成像仪安装点。近距离监测的设备区域有限。此外，4个热风炉内部管道和阀门密布，没有能覆盖所有监测区域的定向安装点。

解决方案：通过多设测量点和釆用旋转云台的方式，实现所有区域的全覆盖监测。自动旋转云台对监测区域的扫描频率也完全满足监测要求。对局部遮挡区域，通过比较周边监测区域的温度变化和用表面温度计进行直接测量后，如认为是危险区域，则设置可移动的红外热成像仪进行在线监测。

（3）数据分析处理。系统设置多点红外热成像测温仪将实时产生海量数据，而热风炉炉壳状态的变化又是一个相对缓慢且持续的过程。因此，要求计算机系统对海量数据进行筛选和比较，获得需要的关键部位参数、变化过程，并准确预测变化趋势和可能的风险。

解决方案：根据所监测的热风炉炉壳区域，建立对应的数据库。开发温度数据，确保监测数据和处理结果的准确性和代表性。

4.结语

高炉热风炉红外成像监测系统，基于红外热像仪根据物体不同温度下辐射红外线强度不同的原理，利用红外探测器和光学成像物镜，接收被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，热像图与物体表面的热分布场相对应，通过换算获得被测物体不同区域的温度分布。红外热像仪测量所得到的数据，传输给计算机系统，计算机软件对数据进行整合、分析、处理，得到有用的信息，并通过简单界面呈现给操作者。红外成像监测系统，可实现监测和分析数据变化，起到热风炉炉壳及热风管道开裂预防和报警功能，适用于炼铁高炉热风炉系统，实现实时监测和数据分析，替代热风炉危险区域的巡检人员，消除安全隐患，确保安全生产。

适用机型

K23E5 在线式红外热成像测温仪采用 17μm 非制冷红外焦平面探测器、高性能红外镜头和信号处理电路，并嵌入图像处理算法，具备体积小、功耗低、启动快速、成像质量优异、测温准确等特点。

K23E5 在线式红外热成像测温仪的器件选型充分考虑高低温工作性能的要求，保证整机工作有优异的环境适应性能。

功能特性

1. 具有全天候被动热成像功能，具备较强的穿透烟雾性能，可在较宽的环境温度范围使用；
2. 采用高帧频设计，可以观测快速移动的目标；
3. 采用自研测温校正算法，实现精确温度测量；
4. 输出全码流无损 16Bit 温度数据，提供客户端软件及 SDK 开发包，便于客户进行二次开发和系统集成，充分对被测目标进行个性化温度分析。

应用领域

电力电网 石油石化 轨道交通 电路检测

科学研究 安防监控 机器视觉 定制开发