紅外熱成像技術(shù)在玻璃領(lǐng)域的應(yīng)用

0引言利用某種特殊的電子裝置將物體表面的溫度分布轉(zhuǎn)換成人眼可見的圖像，并以不同顏色顯示物體表面溫度分布的技術(shù)稱之為紅外熱成像技術(shù)，這種電子裝置稱為紅外熱像儀。紅外熱像儀最初應(yīng)用于軍事，后來被廣泛應(yīng)用于電力、化工、醫(yī)療等領(lǐng)域。在工業(yè)生產(chǎn)中，許多設(shè)備常處于高溫、高壓和高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，應(yīng)用紅外熱成像儀對這些設(shè)備進(jìn)行檢測和監(jiān)控，既能保證設(shè)備的安全運轉(zhuǎn)，又能發(fā)現(xiàn)異常情況以便及時排除隱患。同時，利用熱像儀還可以進(jìn)行工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量控制和管理。熔窯、錫槽、退火窯是玻璃生產(chǎn)的三大熱工設(shè)備。在長期的生產(chǎn)運行過程中，三大熱工設(shè)備的維護均會出現(xiàn)目前技術(shù)難以準(zhǔn)確監(jiān)控的問題：窯爐的耐火材料會受到熱損產(chǎn)生“熱漏”，有些“熱漏”現(xiàn)象單憑人的肉眼無法看到，難以掌控其變化趨勢；窯爐池壁受到玻璃液不同程度的侵蝕而變薄時，對于池壁的侵蝕情況的判斷，憑借的是經(jīng)驗。錫槽的密封性、退火窯的保溫性能的好壞會影響玻璃的質(zhì)量。然而目前普遍采用的技術(shù)卻難以精準(zhǔn)監(jiān)控生產(chǎn)過程中錫槽和退火窯具體部位的密封狀況和保溫性能的變化情況。紅外熱成像技術(shù)最重要的特點即是通過對大面積掃描成像得出的溫度場變化趨勢的分析，實現(xiàn)對局部的有效觀察和判斷。將該技術(shù)運用到熔窯監(jiān)控中可以很好地彌補紅外點溫儀測溫技術(shù)的不足。通過對表面熱像圖中的異常點（或區(qū)域）進(jìn)行分析，即可找出泄露部位。紅外熱成像技術(shù)的運用能夠為準(zhǔn)確判斷熔窯耐火材料的燒損狀況、錫槽和退火窯的密封、保溫狀況提供幫助，對熱工設(shè)備狀態(tài)的反映更加直觀和形象。利用紅外熱像儀的這一特點，將其應(yīng)用在玻璃生產(chǎn)三大熱工設(shè)備的監(jiān)控中。

1紅外熱成像技術(shù)對三大熱工設(shè)備的監(jiān)測

1.1熔窯監(jiān)控在窯爐耐火材料侵蝕方面，定期對熔窯大碹、脹縫、池壁、蓄熱室碹、斜坡碹、澄清部胸墻、卡脖、投料池池壁拐角、熔化部與卡脖池壁拐角、冷卻部前后拐角等關(guān)鍵部位進(jìn)行掃描和拍攝，通過對表面熱像圖中的異常點（或區(qū)域）進(jìn)行分析，即可準(zhǔn)確判斷窯爐表面“熱漏”情況（圖1和圖2）。圖1是某玻璃生產(chǎn)線熔窯北3#蓄熱室碹頂?shù)募t外和可見光圖片，從圖1中看到：正常溫度點是181.2℃，出現(xiàn)熱漏部位的溫度是315.4℃和328.3℃，最高達(dá)773.8℃。圖1某玻璃生產(chǎn)線熔窯蓄熱室碹頂圖2是某生產(chǎn)線小爐斜坡碹碹頂?shù)募t外和可見光圖片，出現(xiàn)熱漏部位的溫度是345℃和378.9℃，最高達(dá)521.2℃。圖2某玻璃生產(chǎn)線小爐斜坡碹碹頂圖3和圖4是分別于2016年8月22日和2017年3月6日對某玻璃生產(chǎn)線南3#小爐池壁拍攝的圖片。圖片是按小爐下冷卻風(fēng)管的排布縱向?qū)?#小爐池壁觀察分為七列，橫向按池壁的高度分為四行，之所以如此細(xì)分是為了更精確觀察到每個小爐池壁可以檢測到的耐材部分。圖32016年8月22日拍攝某玻璃生產(chǎn)線南3#小爐池壁圖42017年3月6日拍攝某玻璃生產(chǎn)線南3#小爐池壁圖5是針對該3#小爐池壁第一行液面線部位的耐材溫度進(jìn)行的數(shù)據(jù)分析。系列1表示的是2016年8月22日的數(shù)據(jù)，系列2表示的是2017年3月6日的數(shù)據(jù),在這個時間段內(nèi)，從數(shù)據(jù)圖5中可以看到：液面線部位第一列的耐材溫度上升41.3℃，第二列的耐材溫度上升9.3℃，第三列的耐材溫度下降67.8℃，第四列的耐材溫度上升65.45℃，第五列的耐材溫度下降69.175℃，第六列的耐材溫度下降1.3℃，第七列的耐材溫度下降88.625℃。通過對池壁耐材溫度隨時間推遲的縱向分析，結(jié)合生產(chǎn)工藝，有效實現(xiàn)對熔窯池壁侵蝕狀況的觀察和判斷。圖5某玻璃生產(chǎn)線南3#小爐池壁液面線部位20160822和20170306數(shù)據(jù)分析1.2錫槽和退火窯監(jiān)控在錫槽方面，通過對錫槽活動邊封和胸墻的掃描拍攝，清晰掌握錫槽的密封狀況；通過對錫槽槽底各區(qū)的掃描拍攝，排查槽底異常狀況，為解決玻璃質(zhì)量缺陷提供科學(xué)依據(jù)。在退火窯方面，通過對退火窯殼體和輥子四周的掃描拍攝，掌握退火窯的保溫狀態(tài)。圖6為某玻璃生產(chǎn)線錫槽北3#拉邊機活動邊封與胸墻圖片。從圖6可以觀察到，北3#拉邊機活動邊封部位的密封措施不到位，存在局部泄露；圖7是流道與錫槽拐角的焊接處，原本只是鋼結(jié)構(gòu)的連接，采用密封泥加強保護，但仍存在密封措施不到位的問題。圖8為某玻璃生產(chǎn)線退火窯北5#～6#輥子拍攝圖片。從圖8可以觀察到，退火窯的輥子和殼體之間的密封存在“熱漏”現(xiàn)象；圖9是某玻璃生產(chǎn)線退火窯因工藝需要，安裝輔助電加熱之后，與殼體的密封出現(xiàn)的“熱漏”現(xiàn)象。這種熱漏，造成退火窯邊部散熱量較大，難以保障玻璃帶的邊部溫度，對玻璃質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。圖6某玻璃生產(chǎn)線錫槽北3#拉邊機活動邊封與胸墻圖7某玻璃生產(chǎn)線南側(cè)流道與錫槽拐角圖8某玻璃生產(chǎn)線退火窯北5#～6#輥子圖9某玻璃生產(chǎn)線退火窯北14#輥子部位電加熱2紅外熱成像技術(shù)對電器設(shè)備的監(jiān)測由于電力設(shè)備的許多故障模式都是以設(shè)備的熱狀態(tài)異常表現(xiàn)出來的。熱狀態(tài)異常有兩種：一種是設(shè)備比正常溫度偏高，一種是設(shè)備比正常溫度偏低。而紅外檢測與故障診斷的基本原理就是通過探測被診斷設(shè)備的紅外輻射信號，從而獲得設(shè)備的熱狀態(tài)特征，并根據(jù)這些熱狀態(tài)特征及其規(guī)律，做出設(shè)備有無故障及故障屬性和嚴(yán)重程度的診斷。電力設(shè)備紅外診斷技術(shù)的特點：可適時監(jiān)測，不接觸、不停電、不取樣、不解體?？蓪崿F(xiàn)大面積快速掃描成像，圖像顯示快捷、靈敏、形象、直觀，監(jiān)測效率高，勞動強度低。采用被動式檢測，簡單方便。方便計算機分析，容易實現(xiàn)智能化管理。圖10為某玻璃生產(chǎn)線助燃風(fēng)機聯(lián)軸器圖片。從圖10可以觀察到，該助燃風(fēng)機聯(lián)軸器的兩端溫度不一致。一端溫度是48.3℃，另一端溫度是81.4℃。溫度高的一端是風(fēng)機對輪側(cè)，溫度低的一端是葉輪側(cè)。風(fēng)機對輪側(cè)是主動端，葉輪側(cè)是從動端。主動端是由三角帶提供動力，軸承受到的力比從動端大。所以，主動端溫度比從動端溫度高。圖10某玻璃生產(chǎn)線助燃風(fēng)機聯(lián)軸器圖11顯示某玻璃生產(chǎn)線錫槽槽底的某臺風(fēng)機電機的溫度是99.2℃，在排出環(huán)境溫度高造成的因素之后，與其他電機相比，該電機溫度顯示較高。圖片信息給設(shè)備管理和維修人員提出預(yù)警，通過分析、查找原因，能夠減少設(shè)備損失，有效提高經(jīng)濟效益。圖11某玻璃生產(chǎn)線錫槽槽底風(fēng)機電機3結(jié)語（1）紅外熱成像技術(shù)在玻璃生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用，以工業(yè)檢測為目的，對三大熱工設(shè)備及全廠電力設(shè)備進(jìn)行預(yù)知性檢測及研究。（2）紅外熱成像技術(shù)在玻璃生產(chǎn)三大熱工設(shè)備的監(jiān)控應(yīng)用中，針對熔窯能夠解決的問題是：通過溫度場的變化情況，判斷熔窯各部位耐火材料的熱損情況和變化趨勢；針對錫槽和退火窯能夠解決的問題是：