撰 稿：李恒刚 单 位：贵州黔桂三合水泥有限责任公司
地 址：贵州盘县刘官镇大山丫村 邮 编：553516
电话：0858-3460971
【摘要】 美国IRCON公司红外线扫描测温仪ScanIRⅡ，可长期不间断地实时监控水泥回转窑筒体表面温度，间接掌握窑内结皮和结圈情况，以使生产中采取有效措施，防止窑衬和窑筒体的损坏，提高回转窑的运转率，实现水泥窑的经济运行，以延长窑体的安全运转周期。
红外测温的最大优势是非接触、快速和寿命长。它解决了由于回转窑运动造成的测温难的难题。在计算机的帮助下，通过功能强大的温度图象分析系统，操作人员可准确地了解窑体表面温度分布信息，一旦出现异常情况，及时采取防护措施，保证生产安全运行。
我公司水泥回转窑筒体表面红外温度扫描测量装置由常州宝仪机电设备有限公司提供，采用美国爱光原装产品。本文主要介绍该产品的系统组成、功能及维护要点。
一、系统组成(如图)
系统由红外扫描头、电源/信号处理箱、窑同步传感器、窑测速传感器、轮带位移传感器、计算机、喷墨打印机及相关部件组成（见图一）。
二、系统硬件配置
1． 红外扫描探头
◆ 扫描头内部光学平台由铝合金整体铸造，其机械结构精致可靠，探头内部主要如电机、感光元件、光学系统配有系统自检及保护装置，一旦状态异常，系统自动报警；
◆ 可选激光瞄准功能，便于调整扫描头安装方位。
◆ 风冷却防护装置 用户可根据需要选购扫描头冷却系统，即空气吹扫冷却套（适用环温≤100℃）；防护装置选用不锈钢材质
◆ 扫描仪光学扫描系统：高速旋转镜片将所扫描到的筒体辐射能量由固定镜面反射，经光学镜片折射到光藕荷器件；
2． 电源／信号处理箱，
电源／信号处理器接收来自扫描头的温度信号，并对对信号进行放大、滤波、转换，输出至计算机，箱均有防尘、防水外壳，符合NEMA 12K，IPS2标准。随机带30米电缆，扫描头到信号箱之间由一条15.3～153米长多芯电缆连接，最长可至300米，接头可快速装拆；
3． 计算机与信号处理箱的连接使用10mbps以太网BNC连接。
4． 计算机
选用DELL计算机运行筒体测温系统软件，操作人员可在显示器上监测到整个筒体的实时及历史的温度分布图象、温度分布曲线。
计算机配置：P4 3.0GB/512M/160GB/48XCD 22” 液晶显示屏。
三、主要技术性能及特点
一）测量精确
1．测温范围为120—760℃，扫描速率为10～100HZ，即每秒可扫描10～100次，90度扫描角内采样5000个点，具有较高的空间分辨率，如全窑长度60m，则5000个点之间的距离为1.2cm，距离系数为D/100～D/300，使窑皮表面测斑更小、图像更精细；
2．扫描头内置两个校准源，每扫描一线都自动校准一次，确保测量准确；
3．测温空间大，测量距离从610mm至无限远，如水泥窑筒体全长60m，扫描仪做90°的线扫描，扫描仪需安装在距回转窑30m处；
4．发射率为0.10—1.00可调，可适应各种不同的测温材料；
5．遥控聚焦使画面更清晰；
6．采用单一探测器，没有画面上不同点之间的测量误差，测量精度为读数的±0.5%或3度。
二）响应快速
扫描速率为10HZ时，最快响应时间为0.1秒，采样5000个点，对水泥窑已足够。ScanIR Ⅱ最快响应时间为0.01秒，扫描速率为100HZ，采样500个点，扫描速率为50HZ，采样1000个点，扫描速率为25HZ，采样2000个点。
三）操作简单
1．视窗人机界面，使用者根据屏幕提示点击鼠标就可以完成发射率、响应时间、工作方式等设定。仪器运行中也可以随时修改设定和调用数据或画面；
2．数字信号输出可驱动彩色打印机，打印彩色温度图；
3．其它各种模拟信号、数字信号输出可以接入用户其它设备；
4．具有被测物温度超上下限报警输出和扫描头环境温度报警输出；
5．具有水泥窑圆周方向定位的同步信号输入口，确定窑旋转一圈形成一个完整的窑皮画面的始点和终点,也可将水泥窑旋转速度直观地显示在屏幕上。
四）查阅方便
1． 历史记录查询
系统对每个测量扫描周期的数据进行保存，操作员可以浏览任意时刻的历史记录，以便于对窑筒体前后温度变化情况进行比较，尤其当窑内窑衬发生异常情况时可以查询出现异常情况的具体时间及趋势，采取相应措施，以保证窑体安全正常运行；
2． 实时监测
操作员可在监控画面上移动鼠标选择菜单，观测到窑筒体任意一点的表面温度及其所处位置；
五）系统参数的设定
1． 沿窑轴向报警点上下限值的设定
2． 沿窑轴向基准参考温度设定
3． 筒体温度测量值校正设定
4． 冷却风机自动启动时温度响应值位置响应值设定
5． 扫描方向及扫描位置的设定
六）自诊断功能
1． 对扫描仪探头进行测试,当扫描仪出现异常情况时，系统会自动报警
2． 对信号处理板内的各I/O接口板电路进行测试
3． 对同步触发装置信号电路进行测试
四、主要技术参数表
五、软件功能说明
1．温度分布热像图
该图表示60m长的窑，按0～360°展开后的筒体表面温度的分步状况，用20种颜色表示100℃～500℃范围内的温度值，可在热像图旁边的调色板中查出每20℃对应一种颜色。在静态方式下，该图显示窑运行的历史记录数据。在动态方式下，该图显示窑运行的当前数据，并自下而上的滚动表明窑正在运行。
2．二维展开图
该图是将温度分布热像图在0～360°的方向上拉伸了一倍，使用户能更清楚地分辩出图中的细节。图中有白色的十字光标，当十字光标移动时，实现点温功能，温度值和距离、角度等信息就在下面的小窗口中显示出来。当十字光标被按下时，实现窑轴向、径向直线的温度曲线功能，窑轴向直线的温度曲线在二位展开图的上方显示出来，窑径向直线的温度曲线在二位展开图的右方显示出来。在静态方式下，该图显示窑运行的历史记录数据。在动态方式下，该图显示窑运行的当前数据，并自下而上的滚动表明窑正在运行。
3．三维展开图
该图表示60m长的窑，按0～360°展开后的筒体表面温度的立体分步状况，其中X轴表示窑的长度，Y轴表示窑展开后的宽度，Z轴表示温度的高低。用户可以改变X-Y轴或Z轴的旋转角度，以便在不同的方向上观察温度的立体分步状况，缺省的观察方向为：X-Y轴旋转20°，Z轴旋转10°。图中温度的高低同样用不同的颜色表示，颜色的调色板与温度分布热像图的相同。在静态方式下，该图显示窑运行的历史记录数据。在动态方式下，该图显示窑运行的当前数据，并沿Y轴进行滚动表明窑正在运行。
4．窑径向温度最大、最小、平均值曲线
该图在白色的背景上，画有黑色的网格和各色曲线，其中红色曲线为窑径向温度最大值曲线，蓝色曲线为窑径向温度最小值曲线，绿色曲线为窑径向温度平均值曲线，红色点划线为报警限，其值由窑筒体表面分区设定、报警设定功能而决定。在静态方式下，该图显示窑运行的历史记录数据。在动态方式下，该图显示窑运行的当前数据，各曲线随当前数据的不断变化而动态波动变化，表明窑正在运行。
5．窑轴向、径向直线的温度曲线
该图在灰色的背景上，画有黑色的网格和浅蓝色曲线，当二维展开图中的白色十字光标被按下时，上方的浅蓝色曲线表示白色十字光标横线上各点温度值，右方的浅蓝色曲线表示白色十字光标纵线上各点温度值。红色点划线为报警限，其值由窑筒体表面分区设定、报警设定功能而决定。在静态方式下按下十字光标时，该图显示窑运行的历史记录数据。在动态方式下按下十字光标时，该图显示窑运行的当前数据。
6．点温功能
当二维展开图中的白色十字光标移动时，在下方的三个灰色的小窗口中，分别动态地显示当前白色十字光标交叉点上的温度值、交叉点的轴向位置和径向位置。在静态方式下按下十字光标时，该图显示窑运行的历史记录数据。在动态方式下按下十字光标时，该图显示窑运行的当前数据。
7．筒体表面分区设定、报警设定
根据工艺过程回转窑内部可分为三个部分：烧成带、过渡带和分解带，由于各部的操作温度和窑衬的材质不同，窑表面温度的报警限也不同。通过在菜单中选中分区设定项，弹出的设定对话框中，可对各分区的长度和报警限进行设定。如果设定了口令，将先弹出口令对话框，用户键入了正确的口令并按OK后，才能对分区设定进行修改，这样可防止非法人员进入修改。
8．报警信息表
该表将历史记录中有报警的记录时间和报警时的窑速，按时间的顺序，以表格的方式列出，以便用户查阅报警。报警信息表右边的黑色小三角表示选中的报警记录，用户可以将光标定在报警时间栏中单击鼠标左键，来改变选中的报警记录。在选中的报警记录的报警时间栏中双击鼠标左键后，可查阅该记录的详细数据，此时温度分布热像图等图形显示该记录的数据。
9．窑轴向、径向剖面图
从菜单中调出窑轴向、径向剖面图，该图中有带白色十字光标的温度分布热像图，上方为窑轴向剖面图，下方为窑径向剖面图。将十字光标移到想要观察的地方，单击鼠标左键后，上方的窑轴向剖面图模拟显示的是沿白色十字光标横线剖开窑的内部状况，下方的窑径向剖面图模拟显示的是沿白色十字标纵线剖开窑的内部状况。在窑轴向剖面图右上方为白色十字光标横线所处的位置，右下方为右上方加上180°。在窑径向剖面图右上方为白色十字光标纵线所处的位置，右下方为光标在窑径向剖面图中所处的位置，当光标在窑径向剖面图中移动时，此值不断变化。在静态方式下按下十字光标时，该图显示窑运行的历史记录数据。在动态方式下按下十字光标时，该图显示窑运行的当前数据。
10． 记录浏览
系统将窑运行的当前数据定时记录到硬盘上，使用户能够掌握近期窑运行的状况。记录在硬盘上是按产生时间的顺序自动排序，当新的记录产生后，最旧的记录被从硬盘上删除。每条记录包括记录时间、窑速、报警标记和窑转一周产生的数据，用户在同一时刻只能浏览一条记录，当启动程序后，系统自动定位在第一条记录，用户可以在工具棒中选择浏览开始记录、上条记录、下条记录和最新记录，也可以用光标拉动滑动扛到任意位置快速浏览。当改变记录的指针后就会发现记录时间、窑速和数据会相应变化。
11．热像图形局部放大
从菜单中选定局部放大后，该图中有带白色十字光标的温度分布热像图，移动十字光标同样实现点温功能，单击鼠标左键后，上方的放大小窗口中即显示白色十字光标交叉点处放大十倍的图形，使用户能更加清晰地分辨温度分布热像图上的细节。在放大小窗口的下面是最大、最小、平均和当前值窗口，分别显示着放大小窗口中的最大值、最小值、平均值和当前值，当光标在放大小窗口中移动时，当前值随光标的移动而不断变化。放大小窗口的右边是将窑径向温度最大、最小、平均值曲线拉伸一倍后，在最大值和最小值曲线之间添充上蓝色的图形。在静态方式下按下十字光标时，放大小窗口中显示窑运行的历史记录数据。在动态方式下按下十字光标时，放大小窗口中显示窑运行的当前数据。
12．图像打印
在菜单中有打印设定和打印两项，解决图像的打印。从菜单中选择打印设定后，即弹出打印机设定对话框，用户可对打印机和纸张等有关打印方面的选项进行设定。从菜单中选择打印后，系统将当前屏幕上的图形硬拷贝到打印机，在打印机上打印出与屏幕上完全一样的图形。由于WindowsNT是一个多任务的操作系统，本软件采用了多线程技术，尽管打印出一幅屏幕图形要费一定的时间，但是把打印任务放在后台完成，并不影响计算机获得实时数据，即不影响实时性。
13．口令设定
设定口令是防止非法人员进行一些重要的操作和对系统重要参数进行修改的安全措施。从菜单中选择口令设定项后，弹出口令设定对话框，按提示输入正确的口令后，可以修改口令或取消口令。如选择修改口令，按提示输入新口令后，必须再按提示重新确认该新口令，再OK按钮使新口令生效。如选择取消口令，则一些重要的操作和对系统重要参数进行修改将没有安全措施。
14．在线帮助
从菜单中选择帮助后，弹出帮助的信息框，里面含有指导用户的操作说明等信息。
15．辅助功能
①工具棒
工具棒一般为于菜单的下边，视图的上边，用户用光标可将工具棒拖到屏幕上的任意位置。菜单中还有工具棒的选项，用户通过该选项可决定是否显示工具棒。工具棒上有许多图标按钮，这些按钮是用图形的方式表示某些菜单项，即每个按钮对应着菜单中的某一项，这样就提供访问菜单项的便利途径。当光标移到图标按钮上时，在光标的下边弹出黄色的小框，里面有简短的图标按钮的功能说明。
②状态棒
状态棒一般为于屏幕的下边，在菜单中有状态棒的选项，用户通过该选项可决定是否显示状态棒。状态棒的左边是比较祥细的用户提示，当光标移到菜单中的某一项或图标按钮上时，状态棒左边就显示出用户提示。状态棒的右边是系统时钟，显示着系统日期和时间。
六、保养与维护
为了使回转窑红外温度扫描装置长期稳定工作，应进行以下日常保养与检查。
1)检查供电电压是否在规定范围；
2)检查各电气元件是否受损；
3)检查防雷接地线接地电阻值是否满足要求；
4)检查分析计算机工作是否正常，并经常检查历史曲线进入是否正常。
5）利用停窑时机对，计算机进行软件备份、卫生清扫。
七、 结束语
采用红外温度扫描装置对回转窑外壁温度进行全程监视，为回转窑转动机械外壁温度监测难找到了一条很好的途径，值得应用和推广。