本实用新型专利技术公开了一种高炉料面雷达扫描3D成像装置及其监控系统，其中成像装置安装在高炉上方一侧炉壁上，通过最先进的雷达探测技术和360°全息扫描，在数秒内提供数千个点的高炉料面真实扫描信息，实时监控高炉料面真实状态并生成料面三维图像；采用该成像装置构成的监控系统能够实时在线检测不对称布料状态和物料料面下降速度分布，大幅度提高布料信息反馈，使工艺分析达到了新的高度水平；综上，本实用新型专利技术具有实时在线、检测精度高和性能稳定的特点，解决了目前高炉料面高度和表面形状难以精准测量的技术难题，对高炉优化操作、合理布料。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及冶金
，特别涉及一种高炉料面雷达扫描3D成像装置及其监控系统。
技术介绍
在冶金行业的高炉炼铁生产过程中，高炉布料是高炉炼铁系统中最重要的环节之一。准确、有效的掌握高炉内料面的分布情况是保证高炉正常生产运行和产品质量的前提条件。长期以来高炉料面测量一直是个难题。目前高炉料面测量方法大致有三种：方法一，传统上对封闭高炉料面的监视一般使用机械探尺采集数据，每个高炉有两个机械探尺，探测高炉这两个点的准确位置。机械探尺虽然准确可靠，但采样固定单一，数量只有两个，不能代表整个料面的形状，只能测量单一固定位置的料高；方法二是在高炉炉体不同的位置上开孔，每个孔装一个安装测距雷达，一般最多不会超过10个，因为过多的开孔会严重影响高炉炉体强度和寿命，这样能大致想象出料面的形状。但是，由于上述两种办法监控点偏少，不能遍布炉顶料面的每一点，造成分析和掌握炉内料面分布的难度很大，只能凭借操作人员的经验来猜测高炉的料面布料和气流状态，给高炉操作带来很大的随意性，无法保证准确性，更谈不上布料操作优化；方法三采用红外成像技术，对料面表面的红外图像进行分析，通过检测高炉料面的温度分布来间接推算高炉料面的分布，此法虽然可以根据像素值和像素之间的关系构成三维图像，全面反映炉顶料面形状，但实际上存在温度与料面高度并不对应的问题，而且即使对应了温度和高度的关系，也只能定性，无法量化。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种高炉料面雷达扫描3D成像装置、监控系统及其监控方法。为此，本技术技术方案如下：一种高炉料面雷达扫描3D成像装置，包括雷达探测器、防护套、容置腔体、旋转装置和后盖；其中：防护套包括防护内套和防护外套，防护外套以与防护内套存在缝隙的形式设置在防护内套外侧，在防护套前端端部设置有一与防护套端面密封连接的环形端盖，在防护外套后端端部设置并固定有一连接法兰且连接法兰的法兰盘盖装在防护套后端端面上，使防护套形成为一具有封闭环空结构且中心形成有通孔的套体；雷达探测器和旋转装置连接固定并设置在防护内套的内部，雷达探测器设置在防护套前端端部；其中，雷达探测器优选为微波雷达；防护套后端与容置腔体、后盖依次密封连接，使防护套后端封闭；容置腔体内部与防护套中心通孔连通，后盖中心设有进线口，进线口用穿装雷达探测器和旋转装置的电路连接线路，使其与外接电源连接为雷达探测器和旋转装置供电；在防护外套后端外壁上设有外层进气口；在容置腔体外壁上设有内层进气口；外层进气口和内层进气口均与冷气气源连接，向防护内套内和防护内套与防护外套之间形成的环空输送冷气，对高炉料面雷达扫描3D成像装置形成双层冷气保护；雷达探测器设置在防护套前端，中心通孔前端形成雷达视窗，使进入防护内套的冷气对雷达探测器和旋转装置进行冷却后从雷达视窗吹出；在防护套的环形端盖上沿圆周方向开设有多个与防护套封闭环空连通的气槽，使进入防护外套中的冷气从气槽吹出进入炉内。一种高炉料面形状动态监控系统，包括高炉料面雷达扫描3D成像装置、现场控制箱、室内控制箱、显示器、工业计算机、信号转换器和报警装置；高炉料面雷达扫描3D成像装置通过现场控制箱与工业计算机连接，工业计算机与显示器连接，将扫描的高炉料面信号经现场控制箱输出给工业计算机并由显示器显示出高炉内料面三维形状图形；室内控制箱一端与现场控制箱连接、另一端与工业计算机连接，通过室内控制箱实现对现场控制箱的远程控制；报警装置通过信号转换器连接至工业计算机。其中，在防护套外壁上设有用于与高炉炉壁连接固定的安装法兰，成像装置与高炉炉壁所成安装角度与高炉内部结构相适应，保证雷达探测器旋转360°的扫描范围覆盖全部高炉料面。本技术公开的炉料面雷达扫描3D成像装置安装在高炉上方一侧炉壁上，通过设置在一保护套内的旋转装置带动微波雷达对炉内料面进行360°全息扫描，在数秒内提供数千个点的高炉料面真实扫描信息，有效实时监控高炉料面真实状态并生成料面三维图像；采用该炉料面雷达扫描3D成像装置构建的监控系统实现实时在线检测不对称布料状态和物料料面下降速度分布，大幅度提高布料信息反馈，配合本申请公开的监控方法中的具体数据处理方法及监控模式使工艺分析达到了新的高度水平；同时，与原有技术相比，通过减少机械运动部件的数量使系统的稳定性得到了最大的提升，同时，在探测状态下，没有任何机械部件会在炉顶突出，不会影响摆动溜槽。综上，本技术具有实时在线、检测精度高和性能稳定的特点，解决了目前高炉料面高度和表面形状难以精准测量的技术难题，对高炉优化操作、合理布料、确保生产安全具有重要意义。附图说明图1为本技术的高炉料面雷达扫描3D成像装置的结构示意图；图2为本技术的高炉料面雷达扫描3D成像装置在炉壁上的安装结构示意图；图3为本技术的高炉料面形状动态监控系统的结构示意图；图4为采用本技术的高炉料面形状动态监控方法进行图像拟合得到的高炉料面状态的示意图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本技术做进一步的说明，但下述实施例绝非对本技术有任何限制。实施例1如图1示，该高炉料面雷达扫描3D成像装置包括微波雷达探测器101、防护套、容置腔体107、旋转装置108和后盖110；其中，防护套包括防护内套102和防护外套103，防护外套103以与防护内套102存在缝隙的形式设置在防护内套102外侧，在防护套前端端部设置有一与防护套端面密封连接的环形端盖，在防护外套103后端端部设置并固定有一连接法兰111且连接法兰111的法兰盘盖装在防护套后端端面上，使防护套形成为一具有封闭环空结构且中心形成有通孔的套体；微波雷达探测器101和旋转装置108连接固定并设置在防护内套102的内部，微波雷达探测器101设置在防护套前端端部，防护套后端与容置腔体107、后盖110依次密封连接，使防护套后端封闭，具体地，在容置腔体107上固定有一与连接法兰111相匹配的连接法兰，使容置腔体107和防护套通过两个连接法兰之间的连接形成密封连接；容置腔体107内部与防护套中心通孔连通，后盖110中心设有进线口112；在防护外套103后端侧壁上设有外层进气口105；在容置腔体107侧壁上设有内层进气口106；在防护套的环形端盖上沿圆周方向开设有多个与防护套封闭环空连通的气槽，使进入防护外套中的冷气从气槽吹出进入炉内；在防护套外壁上设有用于与高炉炉壁8连接固定的安装法兰104。实施例2如图3所示，一种高炉料面形状动态监控系统，包括实施例1所述的高炉料面雷达扫描3D成像装置1、现场控制箱2、室内控制箱3、显示器4、工业计算
机5、信号转换器6和报警装置7；其中：高炉料面雷达扫描3D成像装置1安装在高炉上方炉壁上，如图2所示，该成像装置1与高炉炉壁所成安装角度与高炉内部结构相适应，保证微波雷达探测器旋转360°的扫描范围覆盖全部高炉料面；微波雷达探测器通过旋转装置带动转动，对炉内全部高炉料面进行覆盖式扫描；现场控制箱2邻近高炉设置，高炉料面雷达扫描3D成像装置1通过现场控制箱2与工业计算机5连接，通过通讯协议将微波雷达扫描收集到的数据信号传送给工业计算机5；工业计算机5与显示器4连接，将扫描的高炉料面数据信号经工业计算机5数据处理后由显示器4显示出高炉内实时料本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高炉料面雷达扫描3D成像装置，其特征在于，包括雷达探测器(101)、防护套、容置腔体(107)、旋转装置(108)和后盖(110)；其中，防护套包括防护内套(102)和防护外套(103)，防护外套(103)以与防护内套(102)存在缝隙的形式设置在防护内套(102)外侧，在防护套前端端部设置有一与防护套端面密封连接的环形端盖，在防护外套(103)后端端部设置并固定有一连接法兰(111)且连接法兰(111)的法兰盘盖装在防护套后端端面上，使防护套形成为一具有封闭环空结构且中心形成有通孔的套体；雷达探测器(101)和旋转装置(108)连接固定并设置在防护内套(102)的内部，雷达探测器(101)设置在防护套前端端部，防护套后端与容置腔体(107)、后盖(110)依次密封连接，使防护套后端封闭；容置腔体(107)内部与防护套中心通孔连通，后盖(110)中心设有进线口(112)；在防护外套(103)后端侧壁上设有外层进气口(105)；在容置腔体(107)侧壁上设有内层进气口(106)，在防护套的环形端盖上沿圆周方向开设有多个与防护套封闭环空连通的气槽。
【技术特征摘要】
1.一种高炉料面雷达扫描3D成像装置，其特征在于，包括雷达探测器(101)、防护套、容置腔体(107)、旋转装置(108)和后盖(110)；其中，防护套包括防护内套(102)和防护外套(103)，防护外套(103)以与防护内套(102)存在缝隙的形式设置在防护内套(102)外侧，在防护套前端端部设置有一与防护套端面密封连接的环形端盖，在防护外套(103)后端端部设置并固定有一连接法兰(111)且连接法兰(111)的法兰盘盖装在防护套后端端面上，使防护套形成为一具有封闭环空结构且中心形成有通孔的套体；雷达探测器(101)和旋转装置(108)连接固定并设置在防护内套(102)的内部，雷达探测器(101)设置在防护套前端端部，防护套后端与容置腔体(107)、后盖(110)依次密封连接，使防护套后端封闭；容置腔体(107)内部与防护套中心通孔连通，后盖(110)中心设有进线口(112)；在防护外套(103)后端侧壁上设有外层进气口(105)；在容置腔体(107)侧壁上设有内层进气口(106)，在防护套的环形端盖上沿圆周方向开设有多个与防护套封闭环空连通的气槽。2.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：张海根，
申请(专利权)人：天津市三特电子有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12
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