鋼包耐火材料在線監控系統

項目背景

鋼包作為轉爐、連鑄區段運輸鋼水并進行二次冶金反應的重要容器，其管理和調度對鋼廠的運行優化與節能降耗具有重要作用。鋼包內部耐火材料與高溫鋼水、爐渣長時間接觸，受到主流沖刷和爐渣侵蝕，尤其是用于爐外精煉的鋼包，受到的侵蝕更嚴重。內襯被侵蝕不僅會降低鋼包的壽命，還會增加鋼液中夾雜物的含量，嚴重時還會導致鋼水穿漏，發生重大安全事故。中間包作為連鑄平臺關鍵容器，其穩定運行直接影響著連鑄平臺及現場作業人員安全。

實踐得知，在鋼包、中間包內襯內部耐火材料出現前期的缺陷直至完全失效會經過由點到面的逐步發展過程，在內襯出現前期剝落的狀態下，剝落點區域的溫度則會出現異常高溫，其缺陷區域的溫度會明顯高于其他位置。若無法及時發現內壁薄弱區域，那么當鋼包再次受鋼時則容易致使耐火材料穿漏，外部鋼板會暴露在高溫液體中，會被直接溶蝕發生穿爐事故，極易造成生命財產損失。據不完全統計，每發生一次鋼鐵水包穿漏事故，造成的直接損失達200萬元。若是鋼包在連鑄平臺穿漏，一次損失高達上千萬。

因此，我公司研制開發了一套鋼包耐火材料在線監控系統，對鋼包外壁進行溫度檢測，通過溫度來反饋鋼包內壁耐火材料的磨損情況，做到在溫度發生異常時能夠及時預警，以此保障煉鋼的安全生產。

現場實況

1. 鋼包和中間包均在室內車間，現場存在高溫區域，部分區域設備需加裝風冷護罩對設備進行冷卻；
2. 手持式測溫槍只能檢測單點溫度，無法覆蓋全面檢測到爐壁和包壁的整體溫度，更是無法及時找到薄弱點，致使工人勞動強度增加卻效果不明顯；
3. 現場實際測試發現爐壁和包壁溫度的不同可反饋出內部不同區域耐火磚的磨損程度，結合現場實測數據可大體判斷最終使用壽命；
4. 連鑄平臺中間包位置遮擋區域較多，安裝選點需考慮監測的全面性；
5. 現場中控室位置一般距離部分安裝點位距離較遠，需順延原有線路走線同時需要避開高溫區；
6. 鋼包、中間包現場均采用定點監測的方式，對關鍵區域進行實時溫度監控。鋼包監控分為倒渣位監測監控和連鑄平臺定點監測兩個監測點位；

系統特征

鋼包、中間包紅外在線溫度診斷系統的建設，是鋼鐵冶煉行業安全管理升級的重要體現。根據深耕冶金行業多年的經驗，為解決以上需求，本系統應具備以下特征：

• 后端算法對圖像采用無損壓縮的方式，實時傳輸溫度流數據，畫面更加流暢的同時可以獲取到任意位置的溫度數據，提高系統的靈敏性和報警精準度。
• 針對現場特殊的環境情況，選用高性能紅外熱像儀，根據不同環境特征選用不同的防護罩。設備內部探測器采用具有國際先進技術水平的法國進口ULIS非制冷式焦平面紅外探測器，其工作壽命可達8-10年，在可以實現110592個像素點溫度的實時探測的同時，可充分保證設備運行的穩定性。
• 系統具備自動報警、快速響應、自動捕捉最熱區域等功能，一旦局部出現溫度異常，極早期預警鋼包風險隱患。鋼包正常溫度為≤380℃，熱像儀測量范圍為（-20-650℃）。
• 系統采用紅外數字圖像細節增強（DDE）技術，用高速處理器先對原始目標信息進行分析，提取出有用灰度信息分布和無用灰度信息分布，然后大比例壓縮無用信息灰度，小比例壓縮甚至拉伸有用信息灰度，得到接近實際層次豐富的圖像。
• 設備整機在+70℃的高低溫試驗箱內進行老化試驗及標定過程。通過現場實地勘察充分了解設備防范需求及環境情況。根據現場環境實際特點采用防爆護罩，可滿足惡劣環境下的運行要求，以此保證設備的耐久實。
• 在線溫度診斷系統設計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工作。為此，設備采用模塊式結構，可通過相關接口接入其他硬件。后臺監控管理平臺采用模塊化算法，可通過網絡升級或者本地固件升級等方式，以此提高系統的可塑性及多樣性。

風冷型紅外熱成像儀

產品功能特性：

• 采用進口探測器，擁有優異的成像效果以及高精度測溫；
• 通入壓縮空氣或者氮氣可在高溫、高粉塵的特殊環境下穩定工作；
• 針對現場不同監測環境搭配不同視場角的鏡頭，可靈活使用；
• 通入壓縮空氣和氮氣使設備保持的工作狀態，測溫更加精準；
• 測溫精準，成像清晰：設備整機出廠前經過高性能黑體溫度校正，同時采用自主研發的高性能圖像算法，讓設備在不同環境下均能展現有優異的精度和場景細微差異。
• 功能豐富，經濟適用：設備均采用標準的機芯接口，方便集成的同時具有更高的實用性。
• 產品參數：

風冷型紅外熱像儀產品參數

型號	SS-AC-X384D
紅外分辨率	384*288
像素尺寸	17um
幀頻	50Hz
工作波段	8～14um
測溫范圍	60℃～600℃
數據
單幀溫度	帶溫度信息的JPG圖片格式
溫度流	全輻射溫度信息存儲
視頻	H.264標準視頻格式，兼容通用視頻播放軟件
電氣接口
電源	DC9～15V，典型功耗2.5W@25℃
模擬視頻	NTSC/PAL
以太網	100/1000Base，支持TCP、UDP、IP、DHCP、RTSP、ONVIF等協議，內置Web Server，兼容主流NVR產品，提供SDK開發包
串口	RS485，支持Pelco云臺控制協議
電動鏡頭	支持12V電動鏡頭
GPIO	1路磁隔離輸入，1路繼電器輸出
環境參數
工作溫度	-10～+200℃
儲存溫度	-40oC～+85℃
大氣壓力	86~106Kpa
粉塵濃度	≤200mg/m3
風量	0.3~0.6L/S
尺寸	320（L）*133（D）mm
渦旋制冷管
進氣量	920L/MIN
制冷量	2280BTU/Hr

平臺介紹

客戶端軟件采用C/S模式與B/S模式相結合的開發模式，包括實時、數據兩大常用功能模塊和測溫對象、設備、用戶管理、告警、云臺、錄制管理六大相關基礎管理模塊。與此同時，提供組件化、標準化的Web API開放平臺接口供其他系統使用，為客戶提供強大且靈活的業務集成和數據集成能力。客戶端軟件的紅外實時畫面監測采用了業內領先的紅外圖像處理算法，使得設備展示出的紅外畫面具有更好的細節增強效果和更高的畫面可調節精準性。此外，客戶端軟件可將相關配置數據實時同步云端，在云端對數據進行管理和分析，用戶可通過云平臺自定義設置異常的通知方式與通知聯系人，通過客戶端軟件與云端應用相結合實現了智能化的控制體系，為邁向工業互聯網數據智慧化決策打下堅實的基礎。

平臺功能介紹

鋼包、鐵水包紅外熱圖

具體功能與技術目標如下：

• 在線測溫功能：所有視頻圖像可全程錄像存儲，并可以對以往的歷史圖像進行查詢和回放。
• 風險預警：實時全景監控與高靈敏度特點，發現異常高溫時可實現毫秒級報警。
• 報警類型：分為高溫報警和溫升報警。高溫報警即被測區域超過預設值時報警，溫升報警即被測區域溫度在某一時間段內出現異常溫升時報警，具體數值可根據實際情況設定。
• 溫度補償：設備可根據現場實際環境溫度自動進行溫度補償，以滿足不同溫度環境下的測溫需求。
• 痕跡管理：對現場所測溫度實時寫入數據庫，并自動生成報表與溫度曲線。調取歷史溫度信息和報警記錄，方便于出現問題后進行故障跟蹤及事故分析。
• 非接觸測溫：在不需要人力巡檢的情況下完成溫度獲取。
• 報警日志：報警記錄與圖像同步存儲系統。
• 記錄自動清除：當檢測到系統存儲空間不滿10G時系統自動刪除最開始歷史記錄，避免硬盤空間不足導致數據無法存儲。
• 實時顯示全輻射熱圖：值班人員可通過鼠標查看畫面任意位置的瞬時溫度，對異常情況進行錄制、拍照、分析。
• 高溫追蹤：自動對熱像圖整個畫面或特定區域進行溫升趨勢分析，提早發現隱患區域。
• 溫度曲線分析：軟件監測料坑底部各區域裝置外壁溫度時可實時顯示最高溫曲線，通過曲線的變化趨勢用于判定此時料坑各個區域是否異常。
• 自定義報警閾值：系統可自定義不同報警閾值和等級，協助工作人員對隱患發生的緊急程度和發展態勢作出評估。
• 自動診斷：設備具有網絡中斷自動檢測恢復功能，當設備因斷電或者斷網導致工作異常，待線路正常后可自行排查問題進行恢復。
• 遠程通知：現場搭載云平臺服務器，可第一時間將現場報警信息通過短信和公眾號的方式推送到相應人員手機上，第一時間掌握現場情況；
• 用戶權限管理：軟件登錄界面需要特定的賬號密碼，防止現場工人的誤操作。

平臺界面

云平臺目前主要針對以下需求點：

（1）支持企業中部門、人員、角色管理；

（2）支持報警規則的添加、報警模板的添加、報警聯系人的添加、報警推送的添加、報警記錄查看；

（3）財務管理支持賬戶線下交易、線上購買增值服務及索取發票功能；

（4）支持云平臺綁定多款軟件，進行數據同步；

（5）支持短信通知、微信通知、郵箱通知等實時告警服務。

平臺首頁

報警聯系人界面

報警記錄界面

遠程消息推送

（1）微信推送報警信息—關注格物優信熱像儀專家即刻接收報警信息推送。

?公眾號消息推送

（2）短信推送報警信息。

短息推送