一种炉窑冷却壁图像信息采集单元及装置的制作方法

本实用新型涉及检测技术领域，特别是涉及一种炉窑冷却壁图像信息采集单元及装置。

背景技术：

工业炉窑的运行过程中需要冷却，以保障安全生产，大量工业炉窑采用的是水冷冷却结构，冷却壁通常是此类炉窑的关键设备之一。如炼铁高炉的冷却壁，此冷却壁通常使用铁、铜或钢等铸造而成，壁体内铸入由无缝钢管制作而成冷却通道，或者在轧制铜板内钻出冷却通道。冷却壁的冷却通道内通入高压、高速流动的冷却水，将冷却壁的热量快速带走，维护工业炉窑安全稳定运行。

然而，工业炉窑由于生产条件变化，炉况经常发生波动，冷却壁瞬时热负荷剧烈攀升，可能造成冷却壁破损漏水。冷却水泄漏后一方面危害工业炉窑安全生产，另一方面使得冷却壁冷却能力降低，需及时发现并修复。个别冷却通道破损，冷却水泄漏，操作人员很难查找泄漏位置。大型工业炉窑，如大型炼铁高炉，多段冷却壁串联形成约200-300条冷却通道，使用软水、纯水或除盐水密闭循环冷却，单体冷却通道总长度大于50m，冷却水量约20t/h，流速超过2m/s，水压大于0.3MPa。冷却通道内部容易发生结垢现象，需要检测冷却管道内部的制造缺陷，以确保安全生产。

现有的检漏方法大多采用下述方案：首先，关闭冷却水进出口阀门，检测一段时间内冷却通道内水压变化，如压力明显变化，通常可判定该通道已经出现漏水点；然后再缩小停水范围，依次检测每块冷却壁通道水压变化情况确定具体漏水点。上述方案费时耗力，效率较低，并且需要长时间关闭冷却水，必要时需长时间停止工业炉窑生产运行，造成较大的经济损失，而且无法对管道内部的结垢以及制造缺陷进行检查。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种炉窑冷却壁图像信息采集单元及装置，用于解决现有技术中冷却壁检测不便的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种炉窑冷却壁图像信息采集单元，包括：用于采集冷却通道内图像信息的数据采集模块、用于存储图像信息的数据存储模块以及用于承载的壳体，所述数据采集模块以及所述数据存储模块设置在所述壳体上，且所述数据采集模块与所述数据存储模块信号连接。

可选的，所述壳体为球形、椭球形或圆柱形。

可选的，所述数据采集模块包括若干个摄像头，若干个所述摄像头均设置在所述壳体表面。

可选的，远离所述数据采集模块的壳体一面设有配重块，且所述炉窑冷却壁图像信息采集单元的重心靠近所述配重块。

可选的，所述数据采集模块包括N个摄像头，N个所述摄像头呈正N边形排列。

一种炉窑冷却壁图像信息采集装置，其中，冷却通道上至少包括一用于开启或者关闭冷却通道的第一阀门以及一用于释放炉窑冷却壁图像信息采集单元的第二阀门。

可选的，所述第一阀门为二通阀门，所述第二阀门为三通阀门，所述第二阀门包括用于连通所述冷却通道的第一接口、第二接口以及用于释放所述炉窑冷却壁图像信息采集单元的第三接口。

可选的，所述冷却通道包括主路通道和旁路通道，所述旁路通道与主路通道并联，按照冷却液的流向依次在所述旁路通道上设置所述第一阀门以及所述第二阀门。

可选的，所述冷却通道包括主路通道、旁路通道以及支路通道，所述主路通道与所述旁路通道并联，所述旁路通道上至少设置有两个所述第一阀门，相邻两个第一阀门之间的通道与所述支路通道串联，所述支路通道上设有第二阀门。

附图说明

图1显示为本实用新型实施例一提供的采集单元主视结构示意图。

图2显示为本实用新型实施例一提供的采集单元俯视结构示意图。

图3显示为本实用新型实施例二提供的采集单元使用状态结构示意图。

图4显示为本实用新型实施例二提供的采集单元俯视结构示意图。

图5显示为本实用新型实施例三提供的采集装置结构示意图。

图6显示为本实用新型实施例四提供的采集装置结构示意图。

图7显示为本实用新型实施例五提供的采集装置结构示意图。

图8显示为本实用新型实施例提供的冷却壁检测方法。

零件标号说明

11 摄像头

12 集成电路板

13 壳体

14 配重块

15 补光灯

16 开关

17 接口

18 电池

21 第一阀门

22 第二阀门

23 供水管

24 冷却通道

25 脱气罐

200 主路通道

201 开关阀

210 旁路通道

220 支路通道

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图8。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

针对冷却壁检测(结垢、缺陷以及泄漏)不便于直接测量的问题，本方案提供了一种炉窑冷却壁图像信息采集单元，用于检测冷却壁结垢、缺陷以及泄漏，采集单元包括用于采集冷却通道内图像信息的数据采集模块、用于存储图像信息的数据存储模块以及用于承载的壳体，所述数据采集模块以及所述数据存储模块设置在所述壳体上，且所述数据采集模块与所述数据存储模块信号连接。本方案提供一随冷却液流动的采集单元，采集单元随着冷却液流动的过程中采集冷却壁的图像信息，并通过离线采集的方式将图像信息数据存储的数据存储模块中，达到采集冷却壁图像信息的目的，以便于进一步检测冷却壁是否发生结垢、缺陷以及泄漏。

实施例一

请参阅图1和图2，所述采集单元壳体13的一面设有摄像头11，相应地还为摄像头11设置了补光灯15，摄像头11以及补光灯15均与集成电路板12电路连接，集成电路板12上集成有数据存储模块，摄像头11采集冷却壁的图像信息并将图像信息存储在集成电路板12上，所述采集单元还包括开关16、接口17和电池18。开关16包括开、关和清零键，在使用前按开键，然后采集单元开机，接着按清零键并对数据存储模块进行数据清零，在捕获采集单元后，按关键，完成数据采集。接口17用于将离线采集的图像信息读取出来，按照实际工况需求，对接口17进行防水设计，防止冷却液渗入采集单元引起采集单元故障。电池18用于给采集单元供电。为了防止采集单元在冷却通道内由于冷却液的作用力产生偏摆、旋转或者自转等问题，需要摄像头11在冷却通道内保持单一朝向，因此在远离摄像头11的一面的壳体13上设有配重块14，并保持采集单元的重心靠近配重块14且远离摄像头11，因此所述采集单元的内部构造类似“不倒翁”，摄像头11的数量可选取1或者2个，进而采集单元在随冷却液的运动过程中，摄像头11始终朝上且配重块14朝下，更进一步的，补光灯15围绕摄像头呈“环”形排布，且补光灯15在开启状态时保持常亮，对冷却通道内进行补光，进一步加强图像信息的采集质量，更进一步的，采集单元的体积密度与冷却液的体积密度相同或相近(具体地，采集单元的体积密度与冷却液的体积密度之比为0.5至1.5，或者0.5至2)，适应性地，在运动过程中，采集单元与冷却液能够较好地保持相对静止。

实施例二

请参阅图3和图4，摄像头14的数量可选取为3、4、……、N个，其中N为正整数，本实施例以摄像头11为3个进行举例说明，便于本领域技术人员理解技术方案，并非实质上的限定，3个摄像头11呈“正三角形”排布，采用本方案，增加了摄像头拍摄的视角角度，达到了广角采集图像信息的目的，多个摄像头11采集同一区域的图像信息，增加了图像信息的信号清晰度、降低了图像噪声或者失真。相应地，补光灯15围绕所述正三角形呈“环”形排布，增加补光效果。进一步的，所述壳体13内部中空，并可填充惰性气体，减少因环境温度变化造成内压波动以及对密封性能的影响。采集单元的最大直径为76％D-2mm，其中D是冷却通道内径，根据使用环境不同，壳体13承压能力为使用环境压力的1～1.5倍。

实施例三

请参阅图5，所述冷却通道上至少包括一用于开启或者关闭冷却通道的第一阀门21以及一用于释放炉窑冷却壁图像信息采集单元的第二阀门22，所述第一阀门21为二通阀门，所述第二阀门22为三通阀门，所述第二阀门22包括用于连通所述冷却通道的第一接口、第二接口以及用于释放所述炉窑冷却壁图像信息采集单元的第三接口，具体的，所述第二阀门为T型三通阀门。

先关闭第一阀门21，打开第二阀门22的第一接口(入水口)和第二接口(出水口)；打开采集单元开关，将采集单元放入第三接口，旋转第二阀门22接通管道；再打开第一阀门21，供水管23提供冷却液，在冷却液的作用力和浮力作用下，采集单元沿着冷却通道及冷却液流动的方向运动，最后进入冷却通道或脱气罐25等装置中，在冷却通道出口捕获采集单元。仅需短暂停止冷却液，该装置和以及利用此装置的进行检测的方法简单，所需设备少，对冷却液运行影响较小，能够采集到的冷却壁24图像信息。

实施例四

请参阅图6，所述冷却通道包括主路通道200和旁路通道210，所述旁路通道210与主路通道200并联，按照冷却液的流向依次在所述旁路通道上设置所述第一阀门21以及所述第二阀门22，在主路通道200上设置开关阀201。

先关闭旁路通道210的第一阀门21，打开第二阀门22的第一接口(入水口)和第二接口(出水口)；打开采集单元开关，将采集单元放入第三接口，旋转第二阀门22接通管道；再打开第一阀门21，关闭开关阀201，供水管23提供冷却液，在冷却液的作用力和浮力作用下，采集单元沿着冷却通道及冷却液流动的方向运动，最后进入冷却通道或脱气罐25等装置中，在冷却通道出口捕获采集单元。该方法不需要停止冷却通道的冷却液，对冷却液运行影响较小，采集到的冷却壁24图像信息较为可靠。

实施例五

请参阅图7，所述冷却通道包括主路通道200、旁路通道210以及支路通道220，所述主路通道200与所述旁路通道210并联，所述旁路通道210上至少设置有两个所述第一阀门21，相邻两个第一阀门21之间的通道与所述支路通道220串联，所述支路通道上设有第二阀门22，主路通道上设有开关阀201。

先关闭旁路通道210的两台第一阀门21，打开第二阀门22；打开采集单元开关，将采集单元放入支路通道220中；关闭第二阀门22，打开旁路通道210的两台第一阀门21，关闭主路通道200上的开关阀201，在冷却液的作用力和浮力作用下，采集单元沿着冷却通道及冷却液流动的方向运动，最后进入冷却通道或脱气罐25等装置中，在冷却通道出口捕获采集单元。该方法不需要停止冷却通道的冷却液，对冷却水运行影响很小，采集到的冷却壁24图像信息可靠程度很高。

请参阅图8，本实用新型提供一种冷却壁检测方法，包括：

提供炉窑冷却壁图像信息采集单元；

将所述炉窑冷却壁图像信息采集单元放入冷却通道中，所述炉窑冷却壁图像信息采集单元沿着冷却液的流向运动；

在所述冷却通道的出口捕获所述炉窑冷却壁图像信息采集单元；

读取图像信息，并对图像信息进行图像处理；

判断所述冷却通道中出现图像信息出现异常的时间，进而确定所述冷却通道中出现异常的位置。进一步的，采集单元的体积密度与冷却液的密度一致，因此采集单元在冷却通道中匀速运动，通过人工或者现已成熟的图像识别功能判断出图像信号异常(结垢、管道缺陷或者泄露)，将图像信号与采集单元的运动时间相对应，获取出现异常的位置。

实施例六

请参阅图3、图4和图5，以某炼铁高炉为例，当地大气压力0.1MPa(表压)，检测时气温25℃。高炉炉墙内衬为铸铁冷却壁24，壁体内铸入内径为58mm的无缝钢管形成冷却通道，采用软水密闭循环冷却，单条冷却通道内水流速2m/s，水量19m³/h，总阻损0.55MPa，入口水压力0.6MPa(表压)，入口水温30℃，通道高度约35m，总长度约60m，水温升10℃。冷却水从供水管23接出，经过供水支管阀门21和支管T型三通阀门22注入冷却壁31，最后排入脱气罐25。

采集单元外径42mm，(大小近似高尔夫球)，壳体13表面设置3个摄像头11，一组补光灯15，内置电池18和集成电路板12。设置多个摄像头的原因是摄像头均有视野角度限制，以及广角镜头画面畸变等特征，通过三个摄像头组合，使得每个摄像头工作在最佳焦距范围内，清晰地记录目标画面的每个细节，三个摄像头记录的画面通过现有技术合成被检测通道的完整画面，便于检修人员肉眼观察，更有利于增强现实、智能画面识别技术应用，自动准确的检测出冷却通道的结垢点、缺陷点或泄漏点情况。采集单元体积小，进入冷却通道后运动速度同水流速度相同或近似相同，在通道内停留时间30秒，考虑到检漏摄像球放入和取出冷却通道的时间，电池容量必须保证设备连续运行不小于10min，电池电量耗尽前自动保存已经记录的全部数据，摄像头有限保证动态画质。通过肉眼观察或如增强现实类图像软件，直观地的判断通道泄漏、结垢、缺陷情况，观察冷却水内气泡等情况；影像数据也可使用图像识别类软件直接读取冷却通道内的问题点，并结合设备记录的时间、运动速度等数据准确标定问题点位置。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。