红外在线测温与分析系统.doc

GS-HG型红外在线测温与分析系统技术说明书ISO9001国际质量体系认证企业合肥金星机电科技发展有限公司目 录一、概述1二、系统方案1三、主要设备功能2四、系统功能5五、系统安装7六、系统调试8七、系统测试9八、系统维护10九、常见故障分析及处理11十、设备清单11十一、附图11-11-一、概述回转窑的窑衬是回转窑生产中优质、高产、低消耗和长期安全运转的关键因素。温度过高、热振荡过大会严重损坏窑衬，甚至殃及窑胴体。红外在线测温与分析系统是防止窑衬及窑胴体损坏，保证回转窑安全可靠的运行，实现回转窑经济运行的重要监测设备。GS系列红外在线测温与分析系统是一种连续在线的线扫描式红外温度监测设备，可适应水泥回转窑、冶金生产线、浮法玻璃生产线以及其它高速运动物体的温度监测和分析。系统采用法国HGH公司生产的KILN SCAN系列光机式高速红外测温扫描仪，结合不同的分析软件应用于各个相关的场合。GS-HG型红外在线测温与分析系统是针对高温水泥回转窑开发的窑胴体扫描专用设备。该系统在回转窑转动一周时间内可对窑胴体表面温度进行精确的定位检测和实时图像分析，操作人员通过系统提供的分析画面，可以及时而全面地掌握窑胴体表面温度的分布以及由窑胴体温度所携带的有关窑皮和窑衬的信息，这些重要的信息可以帮助操作人员改善回转窑的操作，预防窑衬和窑胴体的损坏。二、系统方案1、系统组成GS-HG型红外在线测温与分析系统组成图2、系统工作原理2.1 温度监测GS-HG型红外在线测温与分析系统是通过红外测温扫描仪对回转窑轴中心线进行高速线扫描，通过回转窑自身的旋转，从而完成对回转窑表面温度的全部覆盖监测。2.2 位置监测系统采用耐高温接近开关实现对窑胴体实现周向定位，再通过对主传动电机输出轴转速的监测，获得对回转窑周向的分度，这样可以实现回转窑周向的定位，即红外测温扫描仪的每一条扫描线与回转窑的周向每条线相吻合。根据扫描仪与窑胴体的相对安装位置，通过计算可获得一个具有X方向非线性的二维坐标系，确保计算机屏幕显示点的坐标与回转窑的每一个测量点的坐标精确对应。2.3 信号传输红外测温扫描仪是系统的核心部件，该测温仪通过同步串行口，以4MHz速率输出温度信号，系统采用专用的光电转换装置对该信号进行转换后通过光纤传输至控制终端，再由光电转换装置进行信号还原，并送入内置于计算机的通讯装置，该通讯装置将接受的信号进行预处理后采用并行的方式高速上传至计算机。2.4 分析软件系统分析软件对接收到的温度信号和同步信号进行运算分析，以图文并茂的形式显示出来。具体的软件功能见本说明书第四部分“系统功能”介绍。三、主要设备功能1、红外测温仪红外测温仪是通过对发热源向外发射红外辐射能量进行检测的非接触式温度测量仪器，红外测温扫描仪是本系统的关键设备。为了实现高速扫描功能，该设备必须具备传感器响应时间短、检测扫描速度高、温度采样准确、且具有扫描精确定位及自动温度校正功能。技术参数：制 造 商：法国HGH公司型 号：KILN SCAN数 量：1台扫描方式：高速线扫描扫描频率：20线/秒测温精度：2或（1%T）扫描点数：1250点/线（当视场角140时为1936点/线）线响应时间：12.5ms 视 场 角：90（140可选）测温范围：75550热灵敏度：在100时1 在300时0.1工作电源：220VAC/50Hz/0.5A输出信号：串行信号环境温度：-25+55温度分辨率：1信号输出：光缆外型尺寸：280240171mm重 量：5.0kg2、环境箱环境箱是用来承载和保护红外测温扫描仪的专用设备，具有扫描窗口自动清洁的功能。根据红外测温扫描仪使用于不同的地域温度、气候，环境箱自动进行冷却或加热保护。技术参数：制 造 商：合肥金星机电科技发展有限公司型 号：GS-HJX-HG02材 料：不锈钢重 量：12kg（不含自动循环系统重量）3、智能信号通讯处理装置由于红外测温扫描仪是在线高速测温装置，实时性高，数据输出量大，因此红外测温扫描仪采用高速同步串行通讯方式，其通讯速率高达4MHz。因此系统专门配置智能信号通讯处理装置。该装置为单片机结构，主要完成如下功能：l 与红外测温扫描仪进行实时高速通讯，以保证数据的实时性；l 对数据传输进行校验以保证数据传输的可靠性；l 将串口信号转为并行信号；l 将采集到的温度信号缓存到单片机系统的存贮器中；l 将缓存后的数据以DMA形式批量传输给计算机；l 对与测温扫描仪串口通讯及与上位计算机并口通讯进行工作状态指示。由于系统增加了该装置，可以大大减少计算机读取外部数据的时间，从而保证数据传输的实时性、可靠性以及计算机软件界面的正常操作而不会由于红外测温扫描仪与计算机直接通讯导致数据量太大而造成计算机“堵塞”或死机现象。技术参数：制 造 商：合肥金星机电科技发展有限公司型 号：GS-TX-HG02通讯方式：同步串口通讯速率：4MHz输 入：串口信号输 出：并口信号4、I/O接口装置I/O接口装置是内置于计算机的接口装置，该装置用于接收来自窑胴体的同步触发开关信号，使整个计算机显示和窑运转同步。另外还可以通过该装置，实现窑胴体冷却风机的自动控制。技术参数：制 造 商：合肥金星机电科技发展有限公司型 号：GS-I/O-H1电 源：24VDC/1A信 号：八路开入/四路开出5、同步触发装置采用进口耐高温接近传感器，该装置提供对回转窑检测时的位置起点及窑旋转信息，如回转窑是否运转，回转窑旋转的速度，当班窑转动圈数累计等。当增加窑轮带滑移量检测功能时，该信号还可作为轮带滑移量的相对参考值。技术参数：制 造 商：合肥金星机电科技发展有限公司型 号：GS-TB02电 源：1224VDC接近距离：010mm耐 高 温：2406、电气控制箱专用控制柜安装在红外测温扫描仪附近，该控制柜内置系统稳压及保护电源，该电源主要提供红外测温扫描仪和系统其它部件的工作电源。技术参数：制 造 商：合肥金星机电科技发展有限公司型 号：GS -DK-H电源输入：220VAC/2A电源输出：220VAC2A环境温度：050环境湿度：90%净 重：21kg防护等级：IP65外型尺寸：400（W）500（H）240（D）mm7、轮带滑移量监测装置（可选功能）回转窑胴体通过轮带支承在托轮上进行回转，由于窑胴体与轮带的热膨胀率、刚性不同，设计生产时轮带的内径比窑胴体的外径大。当回转窑转动时，轮带与窑胴体垫板的接触面会发生相对滑移，当滑移量异常时，接触面会发生卡死或打滑。回转窑工艺操作复杂，胴体温度高、载荷大、转速快，运转时由于倾斜安装、受力状况、热变形和化学侵蚀等种因素的影响，当轮带间隙不正常会严重地影响回转窑的安全运行甚至损坏胴体。GS系列红外在线监测系统可以根据用户需求提供回转窑轮带滑移量监测功能，用于监测回转窑转动时轮带与回转窑本体的相对滑移量。技术参数：制 造 商：合肥金星机电科技发展有限公司型 号：GS-TS02供电电源：220VAC/2A测量精度：误差1.3mm（窑转一周）环境温度：050环境湿度：90%净 重：8kg防护等级：IP65外型尺寸：285（W）340（H）120（D）mm（控制箱）8、计算机系统计算机采用当前最高配置装备该系统或根据用户要求进行配置。具体的软件功能见本说明书第四部分“系统功能”的介绍。技术参数：制 造 商：研华科技股份有限公司CPU： P4 3.0GHz内 存：1G硬 盘：160G/7200转光 驱：DVD键 盘：104标准键盘鼠 标：PS/2鼠标显 示 器：22”液晶软 件：系统应用软件可工作于Windows2000或Win XP平台输入电源：220VAC/50Hz功 耗：400W环境温度：-10+55环境湿度：90%四、系统功能红外在线测温与分析系统对窑胴体表面数以十万计的温度和测量位置等信号进行各种校正、数据处理和分析，并以图文并茂的形式，为用户实时的提供丰富的操作画面，这些操作画面从不同视角，多层次，多侧面的反映窑胴体温度，操作人员通过鼠标器点击的方式随意调用各操作画面，可以十分明确的获得窑内窑衬脱落、掉砖、红窑及窑皮情况等诸多的窑内信息。1、主要操作画面1.1 轴向温度分布图（温度趋势曲线显示图）该图沿轴向显示温度最大、最小值温度分布曲线和温差积分图形，并同时显示上个扫描周期温度分布图并与之对比。通过该图可以看出窑皮不规则的情况，如窑皮不均匀程度，窑皮结大块及窑内结圈等信息。该图给出操作员所指定的窑胴体表面任意点处的温度变化趋势，观察窑胴体表面任意点处的温度变化和趋势情况。1.2 段面温度分布图该图以极坐标形式，给出各测量段面最近的各个测量周期的温度分布及模拟窑皮相对厚度分布图，该图可以通过自动或手动的形式显示沿窑轴向所有段面的情况。1.3 轴向温度展开图将窑胴体展开，以不同颜色标记胴体表面温度分布情况，图中附有温度色度标尺可确定胴体表面各点的温度。展开图反映窑轴向和径向二维温度分布情况。通过该图可以看出窑内是否结块，掉砖，红窑结圈以及出现上述情况的几何尺寸和窑面上的精确物理位置。1.4 窑内窑皮分布图该图给出各点的历史温度峰值、当前温度峰值和各轴向实测的轴向温度分布曲线以及和窑皮相对厚度分布图，通过该操作画面，可直观得知窑内各处的窑皮厚度情况。1.5 三维热向图将窑胴体展开，使胴体表面温度分布呈现出山岳形状，山峰表示温度高，山谷表示温度低，可将该三维热像图旋转和扩展并且可以从前、后、左、右不同的角度进行观察。该图非常准确和全面显示出胴体表面温度的分布情况，形象而直观，使观察者一目了然。1.6 综合显示图为了便于从不同的侧面同时对窑胴体表面温度进行观察，并通过窑胴体表面温度全面掌握窑内诸多信息，将以上重要画面组合到一幅屏幕上给予以显示。1.7 耐火砖管理系统（辅助功能）耐火砖管理系统软件是基于对窑胴体温度进行全面准确的监测，并针对回转窑内部各段耐火砖的特性进行准确定位和相关设置后而自动分析耐火材料使用状况的专用软件。软件功能包括：l 窑耐火砖数据库的建立；l 窑耐火砖的设置；l 当前窑耐火砖使用分布情况；l 窑面历史高温的分布；l 热点分布；l 浮动热点分布；l 热点温度详情；l 过滤温度详情；l 窑衬磨损量详情；l 窑耐火砖库存管理。2、其它的辅助功能2.1 历史记录浏览系统对每个测量扫描周期的数据进行定时保存，保存的数据可达一年之久，操作员可以浏览任意时刻的历史记录，以便于对窑胴体温度前后变化情况进行对比，尤其当窑内窑衬发生异常情况时可以追溯出出现异常现象的时间及趋势，以便于操作员的及时总结和改良操作办法。2.2 报警浏览当实测值高于报警设置值时，系统将报警信息（包括实测温度、温度报警设定值、报警位置及报警时间）自动填入报警表，并在屏幕上由模拟报警灯进行报警闪烁。2.3 数值浏览为了获得胴体表面各点的精确的温度测量值，操作员可在各主要操作画面上移动鼠标，系统可以给出鼠标所指示处所对应于窑胴体表面的测量位置和测量的温度的精确数值显示。2.4 屏幕拷贝所有的主操作画面可以通过彩色图形打印机进行高质量的屏幕拷贝。2.5 工作参数的设定l 扫描方向及扫描位置的设定；l 红外测温仪和智能信号通讯处理装置间的通讯速率的设定；l 针对不同监测对象，对红外测温仪的多个工作参数的设定；l 对进入显示参数设定和工作参数修改实现密码操作，并对密码进行重新设定。2.6 显示参数的设定l 沿窑轴向报警点上限值的设定；l 沿窑轴向基准参考温度设定；l 胴体温度测量值校正设定；l 冷却风机自动启动时温度响应值设定及响应的位置设定；l 系统的各计时计数及历史值的复位。2.7 系统帮助系统提供在线帮助，包括：系统概况、操作指南、图像描述、维护手册、系统测试、外部接线、厂商信息等。2.8 其它功能窑运转模拟指示，窑转速指示，窑转圈数当班累计，窑运转时间当班累计。五、系统安装1、技术要求1.1 扫描楼位置见附图，原则上要求用户完善扫描楼塔架的搭建，必须要做到防雨、防晒、通风、顶棚隔热（附简易施工图），扫描仪接地电阻应小于4欧姆。1.2 供电220VAC、50Hz/2A1路（电气控制箱电源）220VAC、50Hz/3A1路（计算机电源）220VAC、50Hz/2A1路（彩色显示器电源）1.3 管线现场需敷设如下电缆管路：l 中控室至扫描楼DN25电源电缆管路l 中控室至扫描楼DN25光缆l 窑胴体触发装置至中控室DN25触发信号电缆管路2、计算机及显示器的安装将计算机和显示器安装于通风、清洁、干燥的位置，接上电源，并将计算机外壳与仪表地线座相连。2.1 扫描搂内设备的安装l 先将扫描仪支架焊接于扫描楼平台合适的位置，尽量使得扫描范围合理，支架高度距离扫描楼顶部应为8001000mm为宜；l 安装扫描仪万向云台，调整初步调整角度，锁紧螺栓，并将光纤熔接盒固定于扫描仪侧面安装板；l 将电气控制箱固定于扫描楼内便于操作的位置，距离扫描仪应尽量近一些；l 安装扫描仪环境箱，将环境箱安装在万向云台之间，锁紧两侧的紧固螺栓；l 安装扫描仪，将扫描仪固定在环境箱内的散热片上，锁紧紧固螺栓。 2.2 触发装置的安装触发装置应安装于窑胴体温度相对较低的位置，而且该位置应相对较为开阔，一般在窑胴体的一号轮带向前或三号轮带往后，焊装于窑胴体的挡块应尽量远离窑胴体，即连接挡块与窑胴体的连杆应尽量长，一般为400700mm为宜，防止接近开关距离窑胴体太近（温度过高）而缩短使用寿命。l 将同步触发装置档块的钢杆的另一端焊接于窑胴体外表面，使得挡块与窑胴体轴线平行，窑胴体的焊接点应该处于正下方有支架的位置，以便于接近开关的安装。注意：要充分考虑该处温度要尽量的低，窑胴体转动时该挡块在随着窑胴体转动时不可有障碍，不可伤到将来运行的巡检工人。l 将同步触发开关安装于角钢支架的安装孔内，通过调整接近开关的锁紧螺母，使得接近开关与挡块的距离为410mm，具体见附图GS-H系列红外在线测温与分析系统同步触发器安装图。2.3 轮带滑移量监测装置的安装（可选功能）将轮带滑移量监测装置的分度盘安装于窑主传电机与减速机之间的间隙处，用专门的卡箍卡紧，再将光电开关传感器安装于专门的支架上，使得光电开关的入射与接收光的通道卡在分度盘的分度齿上，见下图。2.4 电缆及光缆的敷设与连接（需用到光缆熔接机）电缆及光缆的连接见附图GS-HG型红外在线测温与分析系统电缆连接图、GS-HG型红外在线测温与分析系统接线图。六、系统调试1、计算机设置1.1 硬盘分区将160G的硬盘划分成60G的C盘，剩余可划分为一至两个备份分区。以划分一个备份分区为例，C盘作为工作盘，D盘为备份分区。1.2 文件备份D盘的备份文件应包括以下内容：l 数据库文件备份，C：L0S21 C：MISECH21 C：SCANT21 C：PICT21l 操作系统的备份l 运行程序的备份l 各种驱动程序的备份（包括主板、显卡、打印机等）1.3 软件自动运行设置修改操作系统的C:WINDOWSWIN.INI文件中的语句run=c:jxgscan.exe使计算机成为专用计算机，开机进入，退出关机。1.4 计算机时间日期的设置正确设置计算机系统的时间日期格式l 日期格式：YYYY-MM-DDl 时间样式为：HH:MM:SS1.5 计算机任务栏的设置正确设置任务栏为自动隐藏方式且关闭“总是在最前”，使用户无关人员无法进入WINDOWS系统以进行其它操作。1.6 系统杀毒安装最新版本杀毒软件最后一次杀毒后，卸载杀毒软件，防止杀毒软件自动运行时影响数据采集速度。2、计算机应用程序设置2.1 对HG扫描仪设置随机的A、B、Uib参数； 2.2 调整Uib参数，确保低温段（如轮带温度）有较准确的测量；2.3 准确设置窑胴体的轮带位置和扫描仪的相对位置，并保存后重新启动应用程序；2.4 根据现场实际情况设置各项运行参数和显示参数。3、扫描仪的调整3.1 首先调整扫描仪扫描平面，松开云台两侧的锁紧螺栓，转动扫描仪角度，使得扫描平面正对窑胴体轴心线，注意使扫描仪的扫描平面与窑胴体倾斜角度相一致，锁紧两侧的螺栓。3.2 然后松开云台底座的固定螺栓，左右转动扫描仪的角度，使得应用软件显示的三个轮带位置与实际位置相一致，锁紧云台底座的螺栓。3.3 检查系统的接线和防护，确保线路顺畅整齐，标识清晰，接地牢靠。3.4 观察图像显示效果，确保图像显示清晰，温度准确。七、系统测试1、智能信号通讯处理装置由智能信号通讯处理装置接受高速红外测温仪发出的串行信号并将其转换成并口信号送至计算机，从而有效的提高了通讯速度以满足大数据量吞吐的问题，同时也解决通讯速度高误码率高及串口通讯占用时间长造成计算机负荷重的问题。智能多功能数采装置上有四个LED指示灯，用于表示其工作状态：红色：程序运行指示，当系统正常工作时，LED灯闪烁，异常时LED灯常亮或常灭。绿色：串口通讯指示，当系统正常工作时，LED灯闪烁，异常时LED灯常亮或常灭。黄色：并口通讯指示，当系统正常工作时，LED灯闪烁，异常时LED灯常亮或常灭。黄色：备用。2、I/O接口装置由I/O接口板完成系统中的开关量检测，包括窑同步信号检测，窑轮带间隙检测，系统工作状态在线检测。I/O接口板上有十二个LED，分别对应十二个I/O通道。其中红色指示灯为输入信号指示，有信号输入时，LED点亮，否则熄灭。绿色指示灯为输出信号指示，有信号输出时，LED点亮，否则熄灭。3、同步触发装置同步触发装置是指安装在窑胴体所焊挡块下的接近开关或行程开关。它是系统中一个十分重要的信号，主要用于窑转动一周计算机对测温仪进行同步数据采集的同步信号。该信号丢失将导致系统停止数据采集。4、计算机系统4.1 软件测试进入红外在线测温与分析系统测温系统软件后，软件会自动对以下内容进行测试：l 系统应用软件程序是否被修改；l 数据库文件是否存在；l 参数设置文件是否存在；l 是否是合法用户。5、红外在线测温与分析系统测温分析系统软件能否正常运行取决于以下两点：5.1 操作系统（WIN2000或XP）工作平台的配置设置及系统参数设置是否正确；5.2 应用软件程序的完整性。软件测试仅对后者进行测试，如果应用程序的完整性受到破坏，系统应用软件会自动给出却缺少的文件目录或文件名，可退出该程序，从备份文件中复制。通常硬盘分成C盘和D盘，在D盘中存有上述程序或文件的备份，其目录名称相同，将缺少的文件从D盘中拷贝到C盘相应的目录中即可。警告：红外在线测温与分析系统测温分析系统软件仅能修复系统应用软件本身及其正常运行所需文件夹下的内容，而无法修复工作平台WINDOWS，任何对WINDOWS不正确的配置和参数的设置都有可能导致系统软件无法正常运行。严重的将导致计算机系统崩溃。如果D盘下的备份文件也被删除，则红外在线测温与分析系统测温分析系统软件将无法修复。6、硬件的在线测试可通过计算机随机携带的测试软件（在TESTJXSYS目录中）对系统中的I/O接口板进行测试，详见软件操作使用说明书。警告：测试完成之后，务必关闭各测试软件，否则将影响系统的正常运行！八、系统维护1、红外测温仪红外测温仪是价格昂贵的精密测温设备，是将高速红外线辐射传感器、光机扫描仪、智能控制器为体的机电一体化设备。其工作参数出厂时已通过软件设置好，一般无需更改。由于长时间使用会造成扫描窗口存有污垢而影响测量的准确性，可按如下方法进行清除：1.1 对于浮灰可用吹气球将其轻轻吹去，或用干净的镜头刷将其轻轻刷去；1.2 对于残留的灰尘和污垢可用棉签沾取适量纯酒精进行清洗，小心划伤扫描窗口表面。建议：每隔二个月清洁窗口一次。警告：高速红外测