内窥式高温工业电视监控系统的设计

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1、内窥式高温工业电视监控系统的设计：简要介绍内窥式高温工业电视监控系统的结构，并详细阐述该结构的设计和功能实现的方法。　　关键词：内窥式；摄像系统；冷却；自动退出　　：V4：A：1671－7597（2011）0310069－01　　　　1概述　　内窥式高温工业电视监控系统是应用于高温炉窑的特种闭路电视设备，采用压缩空气冷却或氮气冷却的方法。探头采用双层不锈钢材料，夹层通冷却气体直接致冷，并在前端喷出形成风帘；内层压缩气体通过精密过滤后对摄像机及镜头进行冷却，同时也在前端针孔喷出形成双重风帘，加强防尘降温的效果。该系统摄像机镜头可以伸入炉内，直接在炉内大

2、视角观察各种工件运行、物料熔融、燃烧火焰的情况等。可广泛应用于冶金加热炉、水泥窑头看火及篦冷机、玻璃熔窑、热电厂发电锅炉等行业高温炉内设备、工件、燃料、水泥熟料、玻璃液面、燃烧火焰的监视。本设备用电机作为命令的执行机构，具有自动退出功能，当温度超高、冷却气体压力不足时设备能自动退出到炉外，起到自保护作用并输出报警信号，提示现场维护人员及时处理故障。　　2系统结构设计　　系统主要由以下部分组成：摄像系统，冷却系统，电气控制系统和自动退出装置。　　2.1摄像系统　　摄像系统由安装于高温探头内的CCD摄像机、耐高温针孔镜头和监视器组成。　　2.1.1摄像机

3、。采用稳定性较好的高分辨率松下彩色或黑白摄像机pa，当压缩空气压力低于此值时，压力开关输出二进制开关量给PLC的输入接点，由PLC自动控制探头罩的退出。另一路经过减压阀后输入到探头罩隔层，该低温高速气流在隔层内形成气墙，有效地减小外层对内层的热辐射及热传导，气流在探头前端口形成压力风帘，既可以防止炉内火焰的反串现象，又可以消除炉内的高温粉尘对镜头的侵蚀。该路压力一般设定在0.2Mpa。　　2.2.2炉门吹扫气冷却部分。该路压缩空气采用一般压缩空气（无须过滤），洁净度也无特别要求。请另用一根４分镀锌管由工厂气源直接引入至炉门装置，经炉门内部转换后在预埋

4、陶瓷管（或铁管）的末端形成具有一定压力的风帘，防止由于炉内正压而产生火焰经炉门向外喷出现象，以封堵火焰，并可以有效地减小炉内高温对探头罩外层产生的热辐射。该路压缩空气流量与压力以能够完全封堵住“正压炉”的炉门火焰为原则，一般达到2Kg即可。在现场气源条件较好时，可以适当加大该路压缩空气压力，压力越大越有利于设备的长期正常运行。　　2.2.3水冷套水冷却装置。在预埋件位置处，设备配有水冷套水冷却装置。主要用于防止炉墙上的高温直接传导到自动退出装置，导致自动退出装置温度过高而不利于设备。用4分管从下部进水，6分管上部出水的方法，一方面是为了确保冷却水充满

5、水冷套从上部溢出，使水冷套内的冷却水完全循环；另一方面上部出水管口径大于进水管口径，使冷却水循环更快。　　2.3电气控制系统　　电气控制系统分为控制部分和命令执行机构两部分。　　2.3.1控制部分。系统具有伸进和自动退出功能：“伸进”命令由操作人员通过按压控制箱内的“伸进”按钮发出；“退出”命令由操作人员通过按压控制箱内的“退出”按钮或设备在“超温”“欠压”时，自动发出退出命令。只有“温度正常”、“压力正常”条件都满足时，发出“伸进”命令，执行机构才会执行“伸进”命令，带动探头伸进。而只要“超温”、“欠压”其中之一满足，执行机构就会执行“退出”命令，

6、带动探头退出。　　环境温度控制设备的自动退出：系统中重点保护对象是摄像机，其它设备耐温性较好。一般情况下，摄像机可以在50℃以下长期可靠工作，因此测定摄像机的工作温度是十分关键的。系统使用Pt100铂铑电阻作为温度传感器，安装在探头罩内摄像机安装座底部，直接检测摄像机的工作环境温度。当检测到摄像机的工作环境温度高于设定值时，给出二进制开关量，给PLC的输入接点，PLC自动控制探头退出。在控制箱内安装有温度显示二次仪表，采集传感器探头的信号，根据设定值输出继电器“接通”或“断开”信号（即“温度正常”条件）到PLC的输入点。　　压力控制设备的自动退出：利

7、用压力开关检测压缩空气探头罩内腔的空气压力，如果该路压力降低时，势必引起冷却效果减弱，因此检测压力也是十分必要的。当该路压缩空气压力低于设定值（0.4Mpa）时，压力开关给出二进制开关量（即压力“正常条件”），给PLC的输入接点，PLC自动控制探头退出。　　上述温度检测和压力检测形成双重保护，有效监控设备的正常运行。　　2.3.2命令执行机构。系统自动退出装置的执行机构采用60m。　　3结论　　通过该方法设计的内窥式高温工业电视监控系统已成功运用于莱钢热电厂发电锅炉，使用两年多来，系统稳定可靠、故障率低、自保护能力强，很好的满足了现场生产要求。　　　

8、　简介：　　李振强，男，就职于莱芜钢铁集团自动化部，研究方向：自动化仪表的开发与维护工作。