[发明专利]一种高炉炉顶雷达料面成像系统及安装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种成像装置，尤其涉及一种应用于高炉内的安装多台雷达进行三维成像系统及其安装方法。

背景技术

钢铁生产过程中的高炉冶炼工序与炉内料面形状有着十分紧密的关系。必须实时准确地获得高炉内三维料面形状信息对于调节布料方式、控制高炉煤气分布、判断炉况有着十分重要的作用，进而，使得炉缸活跃、高炉顺行、降低焦比、节约能源、稳定高产、减少炉壁侵蚀和延长高炉寿命，对高炉炼铁生产效益的提高有着十分重要的价值。而高炉生产中的料面形状检测一直是一个难题，而合理的布料形状影响着高炉生产的效益。

申请号：200620150006.8，申请日2006年11月27日的中国专利，公开了一种用于测量高炉炉内料面高度的雷达探尺，由雷达传感器和角度调整器组成；角度调整器由下法兰、波纹管、变径管、带有传感器安装口的上法兰、调整螺杆组成，下法兰连接在波纹管的下端，变径管连接在波纹管的上端，变径管的另一端与上法兰相连，上法兰上带有传感器安装口，在波纹管的外周相隔90°设置有4组调整螺杆；雷达传感器通过传感器安装口固定安装在上法兰中。采用雷达探尺，减少了设备一次性设资，便于维护，使用寿命长，测量准确。

该专利实质在于设计了一个可调角度的波纹导波管，可以调节雷达入射的角度，设计思路是好的，但在实际应用过程中，波纹管在高炉高温高压高粉尘情况下，本身的密封和寿命就有问题，加上开的孔太大，对高炉的寿命，实际的安装空间等都存在问题，因此很难在现场得到推广和使用。

申请号01126452.7，申请日2001年8月13日的中国专利，公开了一种高炉炉顶全料面毫米波三维成像仪。它采用炉外安装方式和外置式二维扫描方式工作，并用毫米波段调频连续波雷达测量料面距离。在发明方案中，成像仪安装在炉外，以介质窗口将成像仪与炉内高温粉尘隔离，测量过程中没有任何部件插入炉内，通过雷达天线在炉外的二维扫描，测量炉内全料面形状，具有全料面实时三维成像能力。

此专利由于雷达在炉外，当雷达波穿透介质窗口时，如果窗口内外有粘结物，水汽等，就会失波；同时在炉外的二维扫描，得到三维图象本身也靠计算和假设，计算难度大，且存在介质窗口密封等一系列安全环保问题，因此该方法具体实施难度较大。

申请号200710064497.3，申请日2007年03月16日的中国专利，公开了一种高炉料面形状动态立体监测系统及检测方法，属于电子测量技术及计算机三维技术领域。系统包括：雷达，套筒，阀门，套筒、高炉，雷达安装至连接套筒的法兰处；一套雷达数据采集单元包括24路信号接入端子板，以及和端子板相连接的安装于工控机总线上的数据采集卡；一台工控计算机，及其配套的高炉料面立体监测软件组成成像系统。检测步骤为：雷达与数据采集单元实时通讯，计算机将倾斜测量到的数值转化成高炉料面的垂直高度值，并送入到计算机成像系统(8)，结合高炉内部的尺寸参数，生成所需3D料层的曲面数据。

但是该系统雷达测量单元和辅助安装单元比较复杂，并且套筒部分没有明确的安装方法，因此本发明的高炉炉顶雷达料面成像系统及安装方法中，采用更加简化的系统结构组成，增加了多雷达计算机辅助虚拟设计系统，并提出一套基于雷达套筒的多雷达安装方法。

美国专利号US5053776，公开了《DEVICE AND METHOD FOR THE TELEMETRIC MEASUREMENT OF A DISTANCE AND APPLICATION TO A RADAR PROBE FOR DETERMINING THE TOPOGRAPHIC MAP OF LOADING SURFACE OF A SHAFT FURNACE》，采用了雷达的非接触测量方法，测量高炉料面，对雷达的具体组成和原理，即由一台雷达，天线，回波处理电路的硬件电路组成的高炉雷达对料面准确距离的测量系统，类似的US4322627、US4429309、US5611838均涉及高炉雷达对对料面准确距离的测量，但是上述专利涉及到了高炉雷达本身的工作原理，而对多台雷达在炉顶对料面的三维成像，以及多台雷达的安装方法和系统结构组成都未有涉及。

发明内容

为了解决现有技术下安装高炉雷达的种种问题，本发明提供一种高炉炉顶雷达料面成像系统及安装方法，应用于高炉多雷达成像系统，它不仅使整个系统大大简化，安装更加方便，而且雷达经过虚拟技术的验证后，安装结果十分直观，安装后获得的数据点更加准确，有效，并最大程度地携带了尽可能多的料面信息。本发明的具体情况如下所述：

一种高炉炉顶雷达料面成像系统，包括高炉炉体，其特征在于：