阅读说明：本技术 一种石油焦煅烧炉燃烧监控系统 (Burning monitoring system of petroleum coke calcining furnace ) 是由 马汝杰 张永利 史涛 于 2020-06-18 设计创作，主要内容包括：一种石油焦煅烧炉燃烧监控系统,包括：控制系统和监控装置；控制系统用于获取所述监控装置的信号及对所述监控装置发出动作指令；监控装置用于获取石油焦煅烧炉的观火窗实时图像,包括能沿着石油焦煅烧炉的外墙行走并安装有监控设备的自动行走台、设置于石油焦煅烧炉的观火窗的相应位置的用于检测自动行走台是否到达监控位置的触发装置；当触发装置向控制系统发出检测到自动行走台的信号后,控制系统给自动行走台发出指令并控制监控设备拍摄观火窗图像,将观火窗实时图像传回控制系统后,自动行走台继续行走；当自动行走台到达石油焦煅烧炉的两端时,控制系统控制自动行走台反向行走直至到达另一个端部,循环执行上述步骤。(A petroleum coke calciner combustion monitoring system comprises: a control system and a monitoring device; the control system is used for acquiring the signal of the monitoring device and sending an action instruction to the monitoring device; the monitoring device is used for acquiring a real-time image of the fire observation window of the petroleum coke calcining furnace and comprises an automatic traveling platform which can travel along the outer wall of the petroleum coke calcining furnace and is provided with monitoring equipment, and a trigger device which is arranged at the corresponding position of the fire observation window of the petroleum coke calcining furnace and is used for detecting whether the automatic traveling platform reaches the monitoring position or not; when the trigger device sends a signal for detecting the automatic walking platform to the control system, the control system sends an instruction to the automatic walking platform and controls the monitoring equipment to shoot an image of the fire observation window, and the automatic walking platform continues to walk after the real-time image of the fire observation window is returned to the control system; when the automatic walking platform reaches two ends of the petroleum coke calcining furnace, the control system controls the automatic walking platform to reversely walk until the automatic walking platform reaches the other end, and the steps are executed in a circulating mode.)

一种石油焦煅烧炉燃烧监控系统

技术领域

本发明涉及石油焦煅烧监控技术领域，特别是涉及一种石油焦煅烧炉燃烧监控系统。

背景技术

石油焦是黑色或暗灰色坚硬固体石油产品，带有金属光泽，呈多孔性，是由微小石墨结晶形成粒状、柱状或针状构成的炭体物。石油焦组分是碳氢化合物，含碳90－97％，含氢1.5－8％，还含有氮、氯、硫及重金属化合物。石油焦是延迟焦化装置的原料油在高温下裂解生产轻质油品时的副产物。石油焦的产量约为原料油的25-30％。其低位发热量约为煤的1.5-2倍，灰分含量不大于0.5％，挥发分约为11％左右，品质接近于无烟煤。在炼钢用的石墨电极或制铝、制镁用的阳极糊(融熔电极)时，为使石油焦(生焦)适应要求，必须对生焦进行煅烧。煅烧温度一般在1300℃左右，目的是将石油焦挥发分尽量除掉。这样可减少石油焦再制品的氢含量，使石油焦的石墨化程度提高，从而提高石墨电极的高温强度和耐热性能，并改善了石墨电极的电导率。煅烧焦主要用于生产石墨电极、炭糊制品、金刚沙、食品级磷工业、冶金工业及电石等，其中应用最广泛的是石墨电极。

罐式煅烧炉煅烧石油焦是国内外通用的一种加工工艺。在固定的料罐中实现对炭素材料的间接加热，使之完成煅烧过程的热工设备。罐式煅烧炉是炭素工业中被广泛采用的一种炉型。煅烧时原料由炉顶加料装置加入罐内，在由上而下的移动过程中，逐渐被位于料罐两侧的火道加热。燃料在火道中燃烧产生的热量是通过火道壁间接传给原料的。当原料的温度达到350～600℃时，其中的挥发分大量释放出来。通过挥发分道汇集并送入火道燃烧。挥发分的燃烧是罐式煅烧炉的又一个热量来源。原料经过1200～1300℃以上的高温，完成一系列的物理化学变化后，从料罐底部进入水套冷却，最后由排料装置排出炉外。完成了热交换的废烟气送入余热锅炉，利用其余热生产蒸汽，或送人换热室预热供燃料和挥发分燃烧的空气。

在炉体的大墙上设有很多火道观察孔、测温测压孔，便于炉子的操作和监控，大墙采用黏土质耐火砖、保温砖和红砖砌筑。目前各石油焦生产企业大多是通过火道观察孔对火道内的情况进行监控的，由于石油焦煅烧炉是由非常多的小的生产单元“罐”组成的，在生产中每个生产单元内的温度、负压、挥发分等都需要进行监控，以前都是工人挨个观察孔对火道内情况进行观察，一是工人的劳动强度大，每天需要沿着煅烧炉来回往返多次，二是通过工人目测观察火苗无法对火苗的实际情况进行保存。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提供一种石油焦煅烧炉燃烧监控系统，能沿着设置在石油焦煅烧炉旁的轨道循环移动并在每个火道观察窗位置处进行拍照或摄像，将监控设备拍摄的实时观察窗图片与系统设定的火焰颜色进行比对，如果比对结果不一致时发出警报，极大地降低了火道观察工人的劳动强度并且还能对火焰观察情况进行追溯。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种石油焦煅烧炉燃烧监控系统，包括：控制系统和监控装置；

所述控制系统用于获取所述监控装置的信号及对所述监控装置发出动作指令；

所述监控装置用于获取石油焦煅烧炉的观火窗实时图像，包括能沿着所述石油焦煅烧炉的外墙行走并安装有监控设备的自动行走台、设置于所述石油焦煅烧炉的观火窗的相应位置的用于检测所述自动行走台是否到达监控位置的触发装置；当触发装置向所述控制系统发出检测到所述自动行走台的信号后，控制系统给所述自动行走台发出指令并控制所述监控设备拍摄观火窗图像，将观火窗实时图像传回控制系统后，所述自动行走台继续行走；当所述自动行走台到达所述石油焦煅烧炉的两端时，所述控制系统控制所述自动行走台反向行走直至到达另一个端部，循环执行上述步骤。

如上所述的一种石油焦煅烧炉燃烧监控系统，所述控制系统为石油焦煅烧炉PLC。

如上所述的一种石油焦煅烧炉燃烧监控系统，所述自动行走台包括监控设备、安装架和行走轨道；

所述监控设备安装在所述安装架上；

还包括驱动装置，所述安装架在所述驱动装置的驱动下沿着行走轨道运动；

所述行走轨道沿着所述石油焦煅烧炉的外墙设置。

如上所述的一种石油焦煅烧炉燃烧监控系统，所述驱动装置使用电机驱动，在所述安装架的底部安装有与所述行走轨道相配合的车轮，所述电机驱动车轮转动使得所述安装架能在所述行走轨道上行走。

如上所述的一种石油焦煅烧炉燃烧监控系统，所述驱动装置使用电机驱动，在所述安装架的底部安装通过所述电机驱动转动的齿轮，在所述行走轨道上安装有与所述齿轮配合的齿条，所述安装架在所述电机的驱动下通过所述齿轮与所述齿条的配合沿着所述行走轨道行走。

如上所述的一种石油焦煅烧炉燃烧监控系统，所述监控系统还包括控制终端，所述控制终端与所述控制系统连接。

如上所述的一种石油焦煅烧炉燃烧监控系统，所述控制终端为PC或手持设备或触摸屏。

如上所述的一种石油焦煅烧炉燃烧监控系统，所述控制终端设置有警报装置，当所述监控设备拍摄观火窗图像与系统设定的颜色不一致时，所述警报装置发出信号。

如上所述的一种石油焦煅烧炉燃烧监控系统，所述警报装置通过声音或图像发出警报信号。

一种石油焦煅烧炉燃烧监控系统的控制方法，包括如下步骤：

控制自动行走台沿着行走轨道行走；

当自动行走台行走至石油焦煅烧炉的观火窗时，触发装置给控制系统发出信号，控制系统控制监控设备拍摄观火窗图像并将图像传送至控制终端；

拍摄结束后，自动行走台继续行走直至到下一个观火窗的触发装置位置，同时控制终端将传送回的观火窗图像与系统设定火焰颜色进行比对，当比对结果不一致时，控制终端通过警报装置发出警报信号。

本发明的有益效果在于：

1、本发明的石油焦煅烧炉燃烧监控系统，能沿着设置在石油焦煅烧炉旁的轨道循环移动并在每个火道观察窗位置处进行拍照或摄像，将监控设备拍摄的实时观察窗图片与系统设定的火焰颜色进行比对，如果比对结果不一致时发出警报，极大地降低了火道观察工人的劳动强度并且还能对火焰观察情况进行追溯；

2、本发明的石油焦煅烧炉燃烧监控系统，通过控制终端能便捷地对火道的情况进行远程监控或移动监控。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，本申请的方案和优点对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：

图1为根据本发明的一种石油焦煅烧炉燃烧监控系统的结构框图。

图2为根据本发明的一种石油焦煅烧炉燃烧监控系统的控制方法的流程图。

图中各附图标记所代表的组件为：

1、石油焦煅烧炉PLC，2、控制系统，3、监控装置，3a、自动行走台，3a1、监控设备，3a2、安装架，3a3、行走轨道，3b、触发装置，4、控制终端，5、警报装置。

具体实施方式

下面将结合附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。需要说明，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员，可以以各种形式实现本公开，而不应被这里阐述的实施方式所限制。

参见图1，图1为根据本发明的石油焦煅烧炉燃烧监控系统的结构框图。如图所示，石油焦煅烧炉燃烧监控系统，包括：控制系统2和监控装置3；

所述控制系统2用于获取所述监控装置3的信号及对所述监控装置3发出动作指令；在一个实施例中，所述控制系统2为石油焦煅烧炉PLC1，所述石油焦煅烧炉PLC1还用于控制石油焦煅烧炉的其他功能。

PLC即可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，是一种具有微处理器的用于自动化控制的数字运算控制器，可以将控制指令随时载入内存进行储存与执行；可编程控制器由CPU、指令及数据内存、输入/输出接口、电源、数字模拟转换等功能单元组成；早期的可编程逻辑控制器只有逻辑控制的功能，所以被命名为可编程逻辑控制器，后来随着不断地发展，这些当初功能简单的计算机模块已经有了包括逻辑控制、时序控制、模拟控制、多机通信等各类功能，名称也改为可编程控制器(Programmable Controller)，但是由于它的简写PC与个人电脑(Personal Computer)的简写相冲突，加上习惯的原因，人们还是经常使用可编程逻辑控制器这一称呼，并仍使用PLC这一缩写。

现在工业上使用的可编程逻辑控制器已经相当或接近于一台紧凑型电脑的主机，其在扩展性和可靠性方面的优势使其被广泛应用于目前的各类工业控制领域。不管是在计算机直接控制系统还是集中分散式控制系统DCS，或者现场总线控制系统FCS中，总是有各类PLC控制器的大量使用；PLC的生产厂商很多，如西门子、施耐德、三菱、台达等，几乎涉及工业自动化领域的厂商都会有其PLC产品提供。

所述监控装置3用于获取石油焦煅烧炉的观火窗的实时图像，包括能沿着所述石油焦煅烧炉的外墙行走并安装有监控设备3a1的自动行走台3a、设置于所述石油焦煅烧炉的观火窗的相应位置的用于检测所述自动行走台3a是否到达监控位置的触发装置3b；当触发装置3b向所述控制系统2发出检测到所述自动行走台3a的信号后，控制系统2给所述自动行走台3a发出指令并控制所述监控设备3a1拍摄观火窗图像，将观火窗实时图像传回控制系统2后，所述自动行走台3a继续行走；当所述自动行走台3a到达所述石油焦煅烧炉的两端时，所述控制系统2控制所述自动行走台3a反向行走直至到达另一个端部，循环执行上述步骤。

所述触发装置3b为在行走轨道3a3周边设置接近开关，在所述自动行走台3a上设置与所选接近开关相匹配的检测块，接近开关是一种无需与运动部件进行机械直接接触而可以操作的位置开关，当物体接近开关的感应面到动作距离时，不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作，从而驱动直流电器或给计算机(plc)装置提供控制指令；接近开关是种开关型传感器(即无触点开关)，它既有行程开关、微动开关的特性，同时具有传感性能，且动作可靠，性能稳定，频率响应快，应用寿命长，抗干扰能力强等、并具有防水、防震、耐腐蚀等特点；产品有电感式、电容式、霍尔式、交、直流型。

接近开关又称无触点接近开关，是理想的电子开关量传感器；当金属检测体接近开关的感应区域，开关就能无接触，无压力、无火花、迅速发出电气指令，准确反应出运动机构的位置和行程，即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作频率、使用寿命、安装调整的方便性和对恶劣环境的适用能力，是一般机械式行程开关所不能相比的；它广泛地应用于机床、冶金、化工、轻纺和印刷等行业；在自动控制系统中可作为限位、计数、定位控制和自动保护环节等。

接近开关的固定方式根据不同型号而定，本领域普通技术人员在选择某种型号的接近开关后应能根据该型号接近开关选择相应的固定方式，以图尔克的型号为Bi5-M18-AP6X-H1141的接近开关为例，该接近开关是通过两个螺母固定安装在接近开关支架的孔中的，该接近开关支架只是为接近开关提供安装支撑，可以是板状或其他任意形状，本领域技术人员可以根据需要变换成任意形状，接近开关安装在接近开关支架上后将接近开关支架固定在行走轨道3a3附近。

在一个实施例中，所述自动行走台3a包括监控设备3a1、安装架3a2和行走轨道3a3；所述监控设备3a1安装在所述安装架3a2上；所述自动行走台3a还包括驱动装置，所述安装架3a2在所述驱动装置的驱动下沿着行走轨道3a3运动；所述行走轨道3a3沿着所述石油焦煅烧炉的外墙设置；所述监控设备3a1为工业相机。

目前工业用相机主要有CCD和CMOS两种；CMOS相机起步较晚，所摄取的画面质量也不是很好，所以主要用在图像品质要求不是很高的产品上，比如手机附带的相机大多数采用CMOS相机；CCD相机比CMOS相机更灵敏，在昏暗的光照下可以照出较好的相片，因此工业上应用较为普遍的是CCD相机；CCD(Charge Coupled Device)是一种半导体光学器件。该器件具有光电转换、信息存储和延时等功能，并且集成度高、能耗小，故一出现就在固体图像传感、信息存储和处理等方面得到广泛应用。

优选地，所述工业相机为耐高温工业相机；工业相机是机器视觉系统中的一个关键组件，其最本质的功能就是将光信号转变成有序的电信号。

在一个实施例中，选用石油焦煅烧炉PLC1作为所述监控设备3a1的控制器，通过I/O口与图像采集子系统相连，通过图像采集子系统控制CCD摄像机的拍摄；同时石油焦煅烧炉PLC1通过与控制终端连接，接收控制终端(如工控机)传来的控制信息和系统参数等。

在系统运行过程中，石油焦煅烧炉PLC1负责及时地通知图像采集子系统启动CCD摄像机，抓拍处于拍摄位置的观火窗。

作为一个具体实施例，所述驱动装置为使用电机驱动自动行走台3a行走的装置，所述安装架3a2被构造成一个钢结构件，安装架3a2的顶部用于安装所述监控设备3a1，具体安装方式应根据所选用的工业相机的具体型号确定，通常情况下，工业相机自身能通过螺钉固定或通过自带的安装附件固定安装；而在所述安装架3a2的底部安装有与所述行走轨道3a3相配合的车轮，所述电机驱动车轮转动使得所述安装架3a2能在所述行走轨道3a3上行走；所述行走轨道3a3可以是固定安装于地面上的轨道，也可以是固定在生产车间空中的轨道，其作用主要是为所述安装架3a2提供行走支撑和行走导向，上文上所述安装架3a2的具体结构也不作为对安装架3a2的限制，本领域技术人员应能根据所述安装架3a2所起的作用对所述安装架3a2的形状、结构做相应的改变，只要其能起到安装工业相机和与所述行走轨道3a3配合行走及为所述驱动装置提供安装支撑的作用即可。

在另一个具体地实施例中，所述驱动装置使用电机驱动，在所述安装架的底部安装通过所述电机驱动转动的齿轮，在所述行走轨道3a3上安装有与所述齿轮配合的齿条，所述安装架3a2在所述电机的驱动下通过所述齿轮与所述齿条的配合沿着所述行走轨道3a3行走。

在一个实施例中，所述触发装置3b可以采用与所述驱动装置连锁的结构，即在电机的输出轴端安装编码器，通过编码器能获知所述自动行走台3a的实时精确位置，在控制系统2中设定监控设备3a1的拍摄点，当到达预设的拍摄点时，进行拍摄。

所述石油焦煅烧炉燃烧监控系统还包括控制终端4，所述控制终端4与所述控制系统2连接；具体地，所述控制终端4为PC或手持设备或触摸屏或工控机，控制终端4通过相应的通信接口与控制系统2连接，控制终端4可以进行可视化的控制操作，同时控制系统2中获取的信号也能通过控制终端4予以显示。

进一步地，所述控制终端4设置有警报装置5，当所述监控设备3a1拍摄观火窗图像与系统设定的颜色不一致时，所述警报装置5发出信号；将正常条件下的火焰颜色与温度的对应关系输入到控制终端4内，具体为：

暗红色——600℃左右

深红色——700℃左右

浅红色——800℃左右

橘红色——1000℃左右

橘黄色——1200℃左右

橙色——1300℃左右

橙白色——1350～1400℃左右

耀眼白色——1500℃左右

同时将各温度对应的标准色标号予以确定，待所述监控设备3a1将观火窗图像通过控制系统2传递给控制终端4时，所述控制终端4提取观火窗图像中的火焰颜色并转换成标准色标号，然后将两者的色标号进行比对，当观火窗图像中的火焰颜色的色标号超出设定范围时，通过警报装置5发出警报。优选的，火焰标准颜色设定为橙色。当监控人员看到或听到警报后，去到相应的观火窗进行实地查看并调整挥发份闸板和空气闸板，通过手持设备更能移动地查看，极大地降低了工作人员的劳动强度。

所述警报装置通过声音或图像发出警报信号，具体地，所述警报装置为红色警报灯或蜂鸣器。

一种石油焦煅烧炉燃烧监控系统的控制方法，包括如下步骤：

S101:控制自动行走台3a沿着行走轨道3a3行走；

S102:当自动行走台3a行走至石油焦煅烧炉的观火窗时，触发装置3b给控制系统2发出信号，控制系统2控制监控设备3a1拍摄观火窗图像并将图像传送至控制终端4；

S103:拍摄结束后，自动行走台3a继续行走直至到下一个观火窗的触发装置3b位置；

S104:同时控制终端4将传送回的观火窗图像与系统设定火焰颜色进行比对，当比对结果不一致时，控制终端通过警报装置发出警报信号。

控制系统2将触发装置3b进行编号，当触发装置3b运行至首尾两个端部位置编号时，控制系统2控制自动行走台3a朝前进方向相反方向行走。

在系统中预设各温度对应的颜色，系统提取监控设备拍摄的观火窗图像中的火焰颜色并与系统中预设的颜色比对以确定观火窗实时温度。优选的，还可在石油焦煅烧炉内加装测温传感器对测出的温度进行校准，确定系统设定颜色对应的相应温度。

优选地，为了避免不同环境对监控设备的拍摄质量造成影响，在所述监控系统中设置光源，在监控设备对观火窗进行拍摄时，开启光源，使得观火窗拍摄时的外部环境差别极小。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。