本发明属于高炉红外成像技术领域，特别是涉及一种具有旋转功能的高炉成像设备退出防护装置。
背景技术：
在高炉生产过程中，为了实时监视炉内的工作状况及生产情况，需要为高炉安装工业监视系统，一般采用安装在炉顶的红外成像镜头，对炉内情况进行实时连续监控。
高炉成像设备过预留孔直接安装在高炉炉顶上，对炉内生产情况进行实时连续监测，在控制室的监视器上就可以对炉内摆动溜槽的运动情况、料面的分布情况，内部炉料的坐料、塌料等情况进行实时观察，这对高炉炉况的控制、节约能源、提高铁水质量具有指导意义。
由于高炉内是高温、高粉尘、高湿度的环境，同时炉内还有约0.2mpa的压力及很强的上升气流，所以镜头很容易被污染。在连续生产的情况下，只有保持镜头清洁不结灰，才能保证系统的图像清晰稳定，达到炉内工况实时监控的目的。因此对于成像设备的防护和出现异常情况(超温、停气、停水等)的保护以及在高炉连续生产过程中的在线维护尤为重要。
目前高温成像防护装置及保护系统有以下两种形式:
1.插入式——此结构是将成像设备防护套经过球阀插入高炉炉内进行监控。这种结构没有自动退出保护装置，需要维修人员手动将防护套拔出进行维修，当系统出现异常或出现超温报警时，往往维修人员来不及到现场及时拔出摄像机防护套，因此在这种情况下摄像机或其他监控设备及镜头很容易被烧毁。另外当需要在线维护时，由于高炉炉内的压力为正压(约0.2mpa压力)在维修人员拔出防护套关闭球阀的过程中，要克服炉内的压力同时还要防止高炉煤气有可能外漏，因此存在着很大的安全隐患。
2.闸板阀式——此结构是将气动闸板阀安装在成像设备防护套前端，当系统出现异常情况或超温报警时，闸板阀自动关闭以保护摄像机(或其他监控设备)不被损坏。但这种结构存在着一定的局限性，因为整个防护装置是装在高炉炉壁外面，摄像机探头没有插入到炉内，因此视野比较小，炉壁开孔较大。再有这种结构也没有自动退出保护系统，虽然摄像机防护套前面安装了气动闸板阀，当系统出现异常情况或超温报警时，闸板阀可以自动关闭保护摄像机和镜头，但是闸板阀的密封效果远远不如球阀密封效果好，当需要在线维护时同样存在前面插入式所述的安全隐患问题。
为了解决上述问题，中国专利申请第201410557357.x号中公开了一种由本申请人提交的“高炉成像设备退出防护装置”，图1为该高炉成像设备退出防护装置结构示意图。如图1所示，所述的高炉成像设备退出防护装置包括连接的壳体1、炉门2、球阀3和气缸4，其中：
所述气缸4包括缸体41、活塞42和活塞杆43，所述活塞杆43为空心结构且左端开口，所述活塞杆43的右端连接至所述活塞42，在所述活塞杆43内设置有连杆44，所述连杆44的一端连接至所述活塞杆43的右端、另一端用于安装红外成像设备5，所述缸体41上设置有冷却气体入口411，所述活塞42上设置有气孔421，所述活塞杆43上与所述气孔421对应的位置开孔使所述气孔421与所述活塞杆43内空间连通；
所述壳体1、所述炉门2、所述球阀3和所述气缸4由左至右依次设置并依次固定连接，所述壳体1的左端开口，所述活塞杆43完全缩回时能够缩至所述球阀3的右侧，所述活塞杆43完全伸出时伸入所述壳体1内使所述红外成像设备5位于所述壳体1的最左端的工作位并使所述气孔421对准所述冷却气体入口411。
但在实际使用中发现该高炉成像设备退出防护装置存在下列问题:
1、该装置上炉门2和球阀3是并排设置在炉壁外侧，由于炉门2和球阀3同时设置时体积较大，从而使该装置的总体长度加大，由此会占用过多的空间，这在高炉外部操作空间有限的情况下是不适用的，而且会使维修操作的难度增加。
2、气缸4的进气管路以及冷却气管路上缺少检测装置，因此自动化程序低。
3、红外成像设备5是固定安装在连杆44上的，因此只能拍摄到高炉内部分区域的工作状况及生产情况，特别是摆动溜槽的运动情况和料面的分布情况不能同时兼顾，若想观察整个高炉内的全貌，至少需要对面安装两台具有不同成像角度的高炉成像设备退出防护装置，显然这样会大幅度提高生产成本，而且常常会因所需操作空间过大而无法实施。
4、中层冷却气入口21是设置在炉门2上，来自冷却气管路的中层冷却气经炉门2后进入活塞杆43的内部，由此对炉门2和红外成像设备5进行冷却，但该冷却气没有经过球阀3，因此不能有效地对球阀3进行降温。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有旋转功能的高炉成像设备退出防护装置。
为了达到上述目的，本发明提供的具有旋转功能的高炉成像设备退出防护装置包括壳体、气缸、红外成像设备、气动球阀、温度传感器、前限位传感器、后限位传感器、进气压力传感器、冷却气压力传感器、控制器和旋转装置；其中壳体安装在高炉顶部的预留孔处；气动球阀固定在壳体的外端；气缸包括缸体、活塞和活塞杆；缸体的左端连接在气动球阀的外端，左右两端圆周面上分别形成有通过进气管路与贮气罐相连的进/出气孔和出/进气孔，并且靠近进/出气孔的内侧部位圆周面上形成与冷却气管路相连的冷却气体入口；活塞以能够沿缸体轴向移动的方式安装在缸体内部，并且活塞上沿径向形成有与冷却气体入口相对应的气孔；活塞杆为空心结构且左端开口，右端与活塞连接，并能在缸体、气动球阀和壳体内部左右自由移动；前限位传感器和后限位传感器分别安装在缸体的内部左右端；进气压力传感器和冷却气压力传感器分别安装在进气管路和冷却气管路上；旋转装置、红外成像设备和温度传感器均设置在活塞杆的内部，其中旋转装置包括支撑杆、被动齿轮、主动齿轮、电机、光电开关和支架；其中支撑杆为空心结构，右端与活塞相连接，并且内部与活塞上的气孔相连通；被动齿轮的中心孔套在支撑杆的左侧外部；光电开关安装在支撑杆左端，用于限制红外成像设备的转动角度；主动齿轮设置在被动齿轮的一侧且与被动齿轮相啮合；电机固定在支架右端外部且输出轴插入在主动齿轮的中心孔内；支架的左端安装红外成像设备；控制器设置在现场控制箱内，分别与红外成像设备、气动球阀、温度传感器、前限位传感器、后限位传感器、进气压力传感器、冷却气压力传感器、电机和光电开关电连接。
所述的气动球阀的右侧部还设有一个与冷却气管路相连的中层冷却气入口。
所述的具有旋转功能的高炉成像设备退出防护装置还包括与控制器电连接的报警装置。
所述的控制器上设有手动进入按钮、手动退出按钮、旋转按钮和显示器。
本发明提供的具有旋转功能的高炉成像设备退出防护装置具有如下有益效果：
1、本装置只设置气动球阀，因此能够缩短整个装置的总体长度，这样就不会占用过多的空间，特别适用于高炉外部操作空间有限的情况，而且会使维修操作的难度大幅度减少。
2、各关键部位均设有检测部件，因此自动化程序高。
3、可利用旋转装置使红外成像设备在接近360度的范围进行周向转动，因此能够观察到整个高炉内的全貌，并且每台高炉只需安装一台本装置即可，所以能够大幅度降低生产成本，且便于实施。
4、本装置同时具备刮扫功能，即当红外成像设备退出到后限位时，也就是距离气动球阀有一个特定位置时，关闭气动球阀，并在此过程中，利用气动球阀上的阀芯旋转来自动将红外成像设备中镜头前面的积灰清扫干净，省却了专门设置刮扫设备。
附图说明
图1是一种已有技术的高炉成像设备退出防护装置结构示意图。
图2为本发明提供的具有旋转功能的高炉成像设备退出防护装置上红外成像设备进入状态示意图。
图3为本发明提供的具有旋转功能的高炉成像设备退出防护装置上红外成像设备退出状态示意图。
图4为本发明提供的具有旋转功能的高炉成像设备退出防护装置中旋转装置部位结构放大图。
图5为本发明提供的具有旋转功能的高炉成像设备退出防护装置中部分部件构成框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。与已有技术相同的部件采用相同的附图标号。
如图2—图5所示，本发明提供的具有旋转功能的高炉成像设备退出防护装置包括壳体1、气缸4、红外成像设备5、气动球阀6、温度传感器7、前限位传感器8、后限位传感器9、进气压力传感器10、冷却气压力传感器11、控制器12和旋转装置；其中壳体1安装在高炉顶部的预留孔处；气动球阀6固定在壳体1的外端；气缸4包括缸体41、活塞42和活塞杆43；缸体41的左端连接在气动球阀6的外端，左右两端圆周面上分别形成有通过进气管路与贮气罐相连的进/出气孔和出/进气孔，并且靠近进/出气孔的内侧部位圆周面上形成与冷却气管路相连的冷却气体入口411；活塞42以能够沿缸体41轴向移动的方式安装在缸体41内部，并且活塞42上沿径向形成有与冷却气体入口411相对应的气孔421；活塞杆43为空心结构且左端开口，右端与活塞42连接，并能在缸体41、气动球阀6和壳体1内部左右自由移动；前限位传感器8和后限位传感器9分别安装在缸体41的内部左右端；进气压力传感器10和冷却气压力传感器11分别安装在进气管路和冷却气管路上；旋转装置、红外成像设备5和温度传感器7均设置在活塞杆43的内部，其中旋转装置包括支撑杆13、被动齿轮14、主动齿轮15、电机16、光电开关17和支架18；其中支撑杆13为空心结构，右端与活塞42相连接，并且内部与活塞42上的气孔421相连通；被动齿轮14的中心孔套在支撑杆13的左侧外部；光电开关17安装在支撑杆13左端，用于限制红外成像设备5的转动角度；主动齿轮15设置在被动齿轮14的一侧且与被动齿轮14相啮合；电机16固定在支架18右端外部且输出轴插入在主动齿轮15的中心孔内；支架18的左端安装红外成像设备5；控制器12设置在现场控制箱内，分别与红外成像设备5、气动球阀6、温度传感器7、前限位传感器8、后限位传感器9、进气压力传感器10、冷却气压力传感器11、电机16和光电开关17电连接。
所述的气动球阀6的右侧部还设有一个与冷却气管路相连的中层冷却气入口61。
所述的具有旋转功能的高炉成像设备退出防护装置还包括与控制器12电连接的报警装置。
所述的控制器12上设有手动进入按钮、手动退出按钮、旋转按钮和显示器。
现将本发明提供的具有旋转功能的高炉成像设备退出防护装置工作原理阐述如下：
1、手动进入过程：首先由操作人员按动控制器12上的手动进入按钮，在控制器12的控制下，首先利用温度传感器7检测活塞杆43内部的温度，利用进气压力传感器10和冷却气压力传感器11分别检测进气管路以及冷却气管路内的供气压力，如无异常，控制气动球阀6开启，气动球阀6完全打开后其上的回讯器会给控制器12发送一个打开信号，由此确认气动球阀6已完全打开；然后控制冷却气管路停止供气；之后打开贮气罐上的排气口，这时贮气罐内的压缩空气将通过进气管路以及缸体41右端的出/进气孔进入缸体41的右侧内部，由此向左推动活塞42、活塞杆43、旋转装置和红外成像设备5，待红外成像设备5前进到壳体1的内端时，前限位传感器8将向控制器12发出信号，控制器12接收到该信号后控制进气管路停止供气；此时缸体41上的冷却气体入口411恰好与活塞42上的气孔421相互对齐，然后通过冷却气管路将冷却气依次通过缸体41上的冷却气体入口411、活塞42上的气孔421提供给支撑杆13的内部，继而流入活塞杆43的内部，由此对红外成像设备5和旋转装置进行冷却；同时通过冷却气管路将中层冷却气通入中层冷却气入口61，利用该冷却气对气动球阀6进行冷却，以防止气动球阀6因高温而出现损坏，继而冷却气流入壳体1和活塞杆43间的空隙，由此对活塞杆43及其内部的部件进行冷却。最后在控制器12的控制下利用红外成像设备5进行拍照，然后将视频图像传送给控制器12，控制器12再通过电缆传送给控制室内的显示器并进行显示，这样工作人员可通过该显示器实时观察高炉内的工作状况及生产情况；若想观察整个高炉内的全貌时，按动控制器12上的旋转按钮，在控制器12的控制下启动电机16，由此驱动主动齿轮15旋转，由于被动齿轮14是固定不动的，所以主动齿轮15将带动电机16、支架18以及红外成像设备5一起进行周向旋转，由此可利用红外成像设备5从不同角度拍摄高炉内的工作状况及生产情况，当电机16接触到光电开关17时，光电开关17将发送信号给控制器12，由控制器12控制电机16停止转动，以防止因支架18及其上的部件旋转角度超过360度时造成电气部件间的连接导线出现缠绕的问题。
2、手动退出过程：当操作人员需要对本装置上的部件进行维修时，首先按动控制器12上的手动退出按钮，在控制器12的控制下，利用进气压力传感器10检测进气管路内的供气压力，同时检测气动球阀6是否处于开启状态，在确认气动球阀6处于开启状态时，控制冷却气管路停止供气；之后打开贮气罐上的排气口，这时贮气罐内的压缩空气将通过进气管路以及缸体41左端的进/出气孔进入缸体41的左侧内部，由此向右推动活塞42、活塞杆43、旋转装置和红外成像设备5，在此过程中，即当红外成像设备退出到后限位时，也就是距离气动球阀6有一个特定位置时，关闭气动球阀6，利用气动球阀6上阀芯旋转的方式自动将红外成像设备5中镜头前面的积灰清扫干净；待红外成像设备5全部退回到缸体41的内部后，后限位传感器9将向控制器12发出信号，控制器12接收到该信号后控制进气管路停止供气；气动球阀6关闭后其上的回讯器会给控制器12发送一个关闭信号，由此确认气动球阀6已完全关闭；这时操作人员就可打开缸体41的右端而进行维修操作了。
3、报警退出过程：在本装置使用过程中，在控制器12的控制下，利用温度传感器7实时检测活塞杆43内部的温度，利用进气压力传感器10和冷却气压力传感器11分别检测进气管路以及冷却气管路内的供气压力，一旦发现活塞杆43内部的温度超过设定的温度报警阈值，或者进气管路或冷却气管路内的供气压力低于设定的压力报警阈值时，按照上述手动退出过程自动退出本装置，唯一不同的是无需按动手动退出按钮。同时利用报警装置进行报警，以提醒工作人员及时进行检查和维修。