淺談高溫工業(yè)電視

發(fā)布日期：2021-09-11 16:09 瀏覽量：

1、概述

高溫工業(yè)電視是指在高溫條件下（60℃以上）應(yīng)用的工業(yè)電視系統(tǒng)。我國自上世紀(jì) 80 年代末開始自

主研制爐內(nèi)高溫工業(yè)電視以來，至今全國幾個(gè)主要研制生產(chǎn)高溫工業(yè)電視的廠商已經(jīng)擁有不同系列不同型

號(hào)的高溫工業(yè)電視產(chǎn)品幾十臺(tái)。

傳統(tǒng)的高溫工業(yè)電視一是按冷卻方式劃分，主要有強(qiáng)制風(fēng)冷、水冷、水冷氣封、半導(dǎo)體制冷；二是按

傳動(dòng)方式劃分，主要有電動(dòng)、氣動(dòng)、手動(dòng)、固定；三是按安裝方式劃分，主要有云臺(tái)式、爐壁式、探頭式；

四是按應(yīng)用場(chǎng)合劃分，主要有發(fā)電高爐、水泥窯爐、冶金鍋爐、玻璃熔爐、化學(xué)反應(yīng)爐和高溫生產(chǎn)線等；

五是按適應(yīng)溫度劃分，主要有 100℃、500℃、1000℃、2000℃、2000℃以上。

二十多年來，國產(chǎn)高溫工業(yè)電視產(chǎn)品經(jīng)過幾代的完善和發(fā)展，在產(chǎn)品和技術(shù)上已經(jīng)基本成熟，在國內(nèi)

也已經(jīng)完全取代進(jìn)口產(chǎn)品成為工業(yè)窯爐監(jiān)控領(lǐng)域的主流，并逐漸出口到國際市場(chǎng)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益

和社會(huì)效益。然而在取得成績的同時(shí)，我們也越來越明顯的注意到，隨著工業(yè)現(xiàn)代化的大步發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)

的高溫工業(yè)電視的技術(shù)要求也變得越來越高。在許多工業(yè)領(lǐng)域，對(duì)高溫工業(yè)電視的要求已經(jīng)不僅僅滿足于

對(duì)爐內(nèi)圖像的監(jiān)控，他們對(duì)圖像監(jiān)控的效果、方式、滿足的環(huán)境甚至是安全等都提出了更加具體和嚴(yán)格的

要求。因此，傳統(tǒng)的高溫工業(yè)電視已經(jīng)不能滿足市場(chǎng)的快速發(fā)展，高溫工業(yè)電視產(chǎn)品在遭遇挑戰(zhàn)的同時(shí)也

迎來了新的機(jī)遇和更加廣闊的市場(chǎng)。下面主要介紹幾種特種高溫工業(yè)電視。

2、特種高溫工業(yè)電視

2.1、適用于低溫環(huán)境的高溫工業(yè)電視

乍一看這是一個(gè)相互矛盾的概念，怎么高溫工業(yè)電視還要適用于低溫環(huán)境呢？其實(shí)，這個(gè)低溫環(huán)境指

的不是爐內(nèi)溫度而是環(huán)境溫度。在某些高緯度地區(qū)，如我國的東北，俄羅斯等，冬天的最低溫度有時(shí)能夠

達(dá)到-40℃左右，這就對(duì)高溫工業(yè)電視提出了更高的要求，即必須滿足在最低溫度下能夠正常工作。而要

在這樣的低溫下正常工作，首先電氣控制這部分就很難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)楹芏嚯娮釉骷斑B接線纜在超低溫下

的電氣特性會(huì)發(fā)生變化從而導(dǎo)致無法正常工作，而在市場(chǎng)上找全能夠滿足超低溫工作的電子元器件又比較

困難，有些是因?yàn)閮r(jià)格太高，其價(jià)格能夠達(dá)到普通元器件的幾倍甚至幾十倍，還有些是因?yàn)槭袌?chǎng)上根本沒

有能滿足超低溫的元器件。因此只能考慮另加保溫設(shè)備，主要是對(duì)電氣控制箱的保溫，參考其它電氣控制

柜采取的保溫措施，可以采用雙層外皮，夾層填充保溫材料的箱體結(jié)構(gòu)，同時(shí)還應(yīng)在控制箱中安裝溫控元

器件及加熱設(shè)備，滿足當(dāng)箱中溫度低于一定指標(biāo)時(shí)自動(dòng)加熱，當(dāng)箱中溫度高于一定指標(biāo)時(shí)停止加熱。這樣

電氣控制箱中元器件可基本滿足在一個(gè)相對(duì)恒定的溫度中工作。其次冷卻水在零下也不能正常使用，因此

114應(yīng)該采用強(qiáng)制風(fēng)冷冷卻方式。在超低溫環(huán)境下，對(duì)設(shè)備材料、線纜也應(yīng)特殊選型，一般材料在低溫環(huán)境中

會(huì)變脆，視頻電纜在低溫環(huán)境中也會(huì)有較大的信號(hào)衰減，所以如何選擇材料及線纜也是高溫工業(yè)電視能否

滿足使用的重要因素。

2.2、可在線測(cè)溫的高溫工業(yè)電視

隨著工業(yè)自動(dòng)化的不斷發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)控制人員已經(jīng)越來越不僅僅滿足于對(duì)高溫窯爐內(nèi)工況的實(shí)時(shí)監(jiān)視，

他們對(duì)高溫工業(yè)電視提出了更高的要求。在線測(cè)溫就是對(duì)高溫工業(yè)電視采集到的視頻圖像進(jìn)行數(shù)字化分

析，通過軟件的處理計(jì)算，得到比較準(zhǔn)確的溫度信息。通過對(duì)高溫窯爐溫度在線測(cè)溫，可為高溫窯爐的生

產(chǎn)過程提供必要的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和控制參量，進(jìn)而對(duì)高溫窯爐的安全、經(jīng)濟(jì)、低污染運(yùn)行起到重要的作用，也

必將對(duì)節(jié)能和環(huán)保產(chǎn)生積極的影響。高溫窯爐溫度在線視頻監(jiān)測(cè)結(jié)果可以指導(dǎo)運(yùn)行人員保持高溫窯爐爐膛

最佳熱工狀況，從而提高熱工效率，降低污染物生成，提高工料加工質(zhì)量，同時(shí)對(duì)爐膛滅火保護(hù)，避免爐

壁結(jié)焦、耐火材料脫落以及對(duì)高溫窯爐進(jìn)行故障診斷都有著重要的作用?？稍诰€測(cè)溫的高溫工業(yè)電視集數(shù)

字化視頻監(jiān)視、視頻錄像、視頻偽彩色處理、視頻溫度在線測(cè)量及相關(guān)溫度信息處理技術(shù)于一體，可為高

溫窯爐的工作運(yùn)轉(zhuǎn)提供實(shí)時(shí)、直觀、準(zhǔn)確的定量分析手段，是實(shí)現(xiàn)窯爐工作運(yùn)轉(zhuǎn)自動(dòng)化的先進(jìn)測(cè)溫裝置。

隨著測(cè)溫技術(shù)的發(fā)展，紅外測(cè)溫儀也會(huì)逐漸被應(yīng)用于高溫工業(yè)電視的在線測(cè)溫領(lǐng)域，從而取代軟件測(cè)溫，

彌補(bǔ)軟件測(cè)溫受影響因素較多，誤差較大的劣勢(shì)?？傊?，可在線測(cè)溫的高溫工業(yè)電視將是未來幾年國內(nèi)高

溫工業(yè)電視發(fā)展的新趨勢(shì)。

2.3、適用于可產(chǎn)生有害氣體環(huán)境的密封型高溫工業(yè)電視

當(dāng)今，工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的范圍及其廣泛，對(duì)高溫工業(yè)電視的需求也越來越多。但在某些特殊環(huán)境如煉鐵

高爐中，會(huì)產(chǎn)生大量高爐煤氣，人體一旦吸入，后果不堪設(shè)想。因此普通的高溫工業(yè)電視就不能適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)

的惡劣環(huán)境，需要對(duì)高溫工業(yè)電視進(jìn)行特殊改造。首先，因?yàn)橛杏^測(cè)孔，就不能采用可自動(dòng)進(jìn)退的高溫工

業(yè)電視。因?yàn)樵诂F(xiàn)有技術(shù)中再考慮到成本因素，很難保證當(dāng)高溫工業(yè)電視退出爐外時(shí)能及時(shí)關(guān)閉觀測(cè)孔并

且不會(huì)使高爐煤氣外溢，但又要求能夠方便的調(diào)試和維護(hù)，所以手動(dòng)爐壁式安裝成為必然選擇。其次，就

是高溫工業(yè)電視的密封性，這是此類高溫工業(yè)電視的技術(shù)關(guān)鍵。對(duì)高溫工業(yè)電視的調(diào)試和維護(hù)都需要人工

現(xiàn)場(chǎng)解決，因此其密封的好壞直接決定著維護(hù)人員的生命安全。密封型高溫工業(yè)電視獨(dú)特設(shè)計(jì)了三層氣簾

防護(hù)和高溫密封閥門，三層氣簾防護(hù)可保證紅外攝像頭在爐內(nèi)高粉塵狀況下長期正常工作，同時(shí)可配置水

冷外套進(jìn)行冷卻，高溫密封閥門采用特殊的耐高溫材料進(jìn)行密封，球形閥門可保證良好的密閉性，在調(diào)試

和維護(hù)時(shí)可及時(shí)關(guān)閉閥門防止?fàn)t內(nèi)煤氣外泄。該設(shè)備可實(shí)時(shí)監(jiān)控高爐爐內(nèi)工況，對(duì)合理調(diào)整布料、合理調(diào)

節(jié)煤氣流分布和及時(shí)發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)設(shè)備異常狀況具有重要的作用。此種高溫工業(yè)電視同樣可適用于化工反應(yīng)爐

等會(huì)產(chǎn)生有害氣體的工業(yè)爐中，提高了工業(yè)電視產(chǎn)品的適應(yīng)性，是高溫工業(yè)電視的新一代產(chǎn)品。

2.4、可在爐內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的高溫工業(yè)電視

這種高溫工業(yè)電視與前一個(gè)所述的密封型高溫工業(yè)電視在研發(fā)理念上是相似的，都是通過改變傳統(tǒng)高

溫工業(yè)電視的探頭結(jié)構(gòu)從而使其適應(yīng)特殊的環(huán)境需求。這種高溫工業(yè)電視也采用手動(dòng)爐壁式安裝，由于受

攝像機(jī)鏡頭視場(chǎng)角和爐內(nèi)工況范圍的影響，普通的高溫工業(yè)電視探頭所采集到的視頻圖像可能無法覆蓋全

部需要監(jiān)看的區(qū)域，這就要求探頭可以在爐內(nèi)上下左右的自由旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到可監(jiān)看到全部所需區(qū)域的要求。

所以特別設(shè)計(jì)了一個(gè)球形云臺(tái)加裝在普通高溫工業(yè)電視探頭上，球形云臺(tái)與探頭用螺栓固定（如圖 1）。

在固定有爐門的冷卻基板上焊接一個(gè)內(nèi)壁為碗狀的圓形套環(huán)，當(dāng)球形云臺(tái)進(jìn)入套環(huán)時(shí)，碗狀內(nèi)壁正好與球

形云臺(tái)密合，同時(shí)可保證球形云臺(tái)在套環(huán)內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到可監(jiān)看到全部所需區(qū)域的要求。套環(huán)上有緊固

螺栓，用于固定球形云臺(tái)在套環(huán)中的位置。這種高溫工業(yè)電視可廣泛應(yīng)用于視場(chǎng)范圍較大的場(chǎng)合，操作簡

單方便，是特種高溫工業(yè)電視產(chǎn)品的典型代表。

2.5、高溫工業(yè)電視打焦裝置

本裝置是一種用于高溫電視系統(tǒng)中與探頭配套的、對(duì)探頭前部爐內(nèi)壁結(jié)焦進(jìn)行切割擊落的打焦設(shè)備。

煤炭等燃料在高爐中燃燒一定時(shí)間后，燃燒殘留物容易在爐內(nèi)壁形成結(jié)焦，進(jìn)而會(huì)影響高溫電視的視場(chǎng)和

對(duì)爐內(nèi)火焰的監(jiān)視效果。目前傳統(tǒng)的打焦方式都是采取人工打焦，即工人拿根鋼釬或相類似的工具伸進(jìn)觀

察孔將結(jié)焦捅掉，這樣既費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且也不安全。本裝置就是基于這種情況研制的可以完全取代人工進(jìn)

行自動(dòng)打焦的設(shè)備。研制本裝置的根本目的是在無需人力的前提下，保護(hù)探頭不被爐壁結(jié)焦遮蓋而影響圖

像質(zhì)量。因此需要解決三個(gè)技術(shù)問題：一，具有對(duì)結(jié)焦切割擊落功能；二，具有自冷卻功能；三，具有按

規(guī)定時(shí)間自動(dòng)工作功能。本裝置采用氣動(dòng)控制，氣缸推桿連接打焦器進(jìn)行前后運(yùn)動(dòng)，打焦器伸入爐壁開孔

中（如圖 2）。引一路壓縮空氣進(jìn)入打焦器進(jìn)氣口，吹入打焦器夾層中，可對(duì)打焦器進(jìn)行風(fēng)冷冷卻。通過

電氣控制箱中的電磁閥對(duì)氣缸推桿的進(jìn)退進(jìn)行控制。兩個(gè)時(shí)間繼電器用來控制電磁閥的通斷電，當(dāng)電磁閥

通電時(shí)，一路氣入氣，另一路氣出氣，控制氣缸推桿帶動(dòng)打焦器前進(jìn)；當(dāng)電磁閥斷電時(shí)，反過來另一路氣

入氣，一路氣出氣，控制氣缸推桿帶動(dòng)打焦器后退。兩個(gè)時(shí)間繼電器可控制打焦器的工作頻率同時(shí)還可控

制其每次工作時(shí)打焦的次數(shù)。例如，可實(shí)現(xiàn)打焦器每個(gè)小時(shí)工作一次，每次打焦兩下。另外設(shè)計(jì)有手動(dòng)按

鈕可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)打焦。這種高溫工業(yè)電視打焦裝置既可以滿足基本打焦的要求，還可以根據(jù)結(jié)焦的情況，自

行設(shè)定打焦的頻率和強(qiáng)度，同時(shí)還可以滿足隨時(shí)打焦的要求，操作安全方便，把打焦這一傳統(tǒng)的人工工作

用自動(dòng)化所取代，節(jié)省了生產(chǎn)成本，提高了工作效率，是未來建設(shè)更加現(xiàn)代化的企業(yè)的必然選擇。

2.6、小型加熱爐三維微動(dòng)式高溫工業(yè)電視

小型加熱爐一般是以生產(chǎn)電子元件基礎(chǔ)材料為代表的加熱爐，僻如生產(chǎn)單晶硅的電阻加熱爐。小型加

熱爐在生產(chǎn)過程中對(duì)工藝控制有極強(qiáng)的嚴(yán)格要求，加熱工藝過程稍有不慎就極易出現(xiàn)廢品，而且廢品不能

重復(fù)加工，對(duì)生產(chǎn)廠家造成極大的成本負(fù)擔(dān)。小型加熱爐在生產(chǎn)過程中除了必要的工業(yè)自動(dòng)化控制外，實(shí)

時(shí)觀察被加熱材料的狀態(tài)、顏色和尺寸變化也是必不可少的工藝手段。本產(chǎn)品集 CCD 攝像技術(shù)、近物距微

視場(chǎng)針孔鏡頭技術(shù)、精密微傳動(dòng)技術(shù)、PLC 控制技術(shù)、攝像頭高溫防護(hù)技術(shù)、數(shù)字錄像技術(shù)于一體，是高

溫工業(yè)電視技術(shù)的拓展應(yīng)用。本產(chǎn)品的技術(shù)關(guān)鍵就是橫向、縱向、垂直三維方向調(diào)整的機(jī)械傳動(dòng)及其 PLC

控制的開發(fā)研制。該系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置主要是伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、PLC 等。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進(jìn)給指令

脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制，使伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過齒輪與滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件。只要控制指令脈沖的數(shù)量、

頻率以及通電順序，便可控制執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)的位移量、速度和運(yùn)動(dòng)方向。這種系統(tǒng)不需要將所測(cè)得的實(shí)際

位置和速度反饋到輸入端，故稱之為開環(huán)系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有高精度速度控制方和定位控制，位移精度主要

決定于伺服電機(jī)的角位移精度，滾珠絲杠等傳動(dòng)元件的節(jié)距精度。本產(chǎn)品是專門針對(duì)小型加熱爐的生產(chǎn)工

藝要求和爐型特點(diǎn)而開發(fā)設(shè)計(jì)的，可完全替代人工清晰、準(zhǔn)確、全面地實(shí)時(shí)反映被加熱材料的狀態(tài)、顏色

和尺寸等爐內(nèi)變化情況。對(duì)提高生產(chǎn)過程的控制水平、減少廢品率、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、降低成本負(fù)擔(dān)和

節(jié)約能源將起到積極的重要作用。

3、結(jié)論

特種高溫工業(yè)電視產(chǎn)品均是高溫工業(yè)電視技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展到目前極具代表性的產(chǎn)品，是高溫工業(yè)電視產(chǎn)

品發(fā)展的必然趨勢(shì)。隨著高溫工業(yè)電視越來越被各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的企業(yè)所重視并逐步成為不可或缺的設(shè)備，

其未來必將迎來更加廣闊和爆炸式的發(fā)展。

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