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无线测温如何在高炉炉壳温度检测中应用

文章更新时间:2024-04-01 点击量:59

摘要:采用方便灵活的无线测温和热成像技术对高炉外壳进行检测,利用热成像进行检测。发现温度异常区域后,对关注点进行检测,防止炉外壳烧穿,采集存储温度数据。通过查看历史趋势,可以预测测温点的情况,并采取相应措施,为高炉的安全生产创造良好的环境,避免恶性事故的发生。


关键字:无线测温;炉壳;无线探头;局域网;热成像


引言

2021年,首钢长治钢铁有限公司(以下简称长钢)炼铁厂贯彻长钢本质化安全管理精神,全力推进各级本质化安全管理实施。围绕“无人安全、提高效率、降低风险、隔离风险"的本质化安全理念,推进高风险环节和事故容易发生的高风险点本质化安全改造,持续改进,实现有效控制操作现场风险。因此,炼铁厂的技术人员研究了热成像和无线测温技术的应用,取得了良好的效果。


1高炉炉底隐患及对策

高炉缸区相邻冷却壁之间的“弱冷区",冷却壁的水温差和热负荷监测属于“面"监测,而炉缸通常在某一点燃烧。因此,炉缸区相邻冷却壁之间的“弱冷区"属于监测区。事实证明,一旦在这个弱冷区燃烧,就不能及时预警水温差。因此,除了通过冷却壁之间的水温差来监测“面"外,还需要通过炉皮温度监测系统来监测“点",从而实现对炉缸安全状态的监测。

炉灶中后期,仅靠测温热电偶无法监测气缸的温度变化:当气缸侵蚀严重(尤其是炉灶中后期)时,随着内衬温度的升高(大于800℃),测温热电偶本身的温度检测功能受到高温的影响,降低了测温的稳定性和准确性,可能导致温度检测功能丧失。炉灶中后期,随着气缸侵蚀的加剧,一些测温热电偶开始损坏,无法监测气缸的温度。因此,引入了无线测温装置。


2九号高炉检测现状

1)16层181个热电偶用于监测高炉内衬,其中131个用于温度数据制作的“炉底侵蚀状态监测预警软件"由炉底砖衬埋设测温热电偶制成。

2)“水温差热负荷监测预警软件"由109个测水温差的测温精密热电阻为199个冷板提供数据。

3)炉内安装了能看到炉内溜槽和料面形状的热成像系统。

4)在此基础上,长钢自主开发了无线高炉皮温度在线监测预警系统,实现对炉缸和高炉本体的安全监测,避免发生恶性生产事故。


3无线炉皮温度在线监测预警系统的特点

3.1网络方面

虽然是无线传输,但是由于高炉生产现场环境差,包括蒸汽、水、高温、煤气和灰尘,大型设备的施工会造成信号干扰,所以我们采用了无线加有线的模式,值班室离现场很远。如果无线传输距离很远,不可靠,我们在不同三个方向的柱子上安装了三个无线接收器。柱子与本体有一定的距离,环境良好,适合接线。

采用ZLAN长钢的八串口服务器,将现场三个无线接收器信号统一连接到2楼配电室,通过以太网传输到值班室终端。就像服务器一样,每个接收器可以同时接收128个测温探头,如图1所示。


3.2硬件方面

1)扩展温度探头类型,低温区0~+80℃采用吸附安装方式,高温区80℃~+用发射器吸附500℃,用热电偶螺纹固定,延长传感器的使用寿命。

2)无线温度自动监测是指将专门的接触式炉皮温度在线监测设备(炉皮温度传感器)安装在炉壳上,监测点的温度数据通过无线通信网络实时发送到计算机系统的炉皮温度监测系统。计算机系统可以24小时不间断地实时监测各测温点的温度数据变化情况,并进行自动计算和分析,并根据设定的阈值进行预警,引导高炉操作人员进行针对性操作,提高保护效果,防止高炉缸烧穿事故。

3)无线通信炉皮温度传感器采用无线数字通信,摆脱了电缆的束缚,温度测量点可以随意布置(同时,每个温度测量点都是相对独立的,即使某个温度测量点出现故障,也不会影响整个系统的运行)。

4)炉皮温度传感器采用磁吸式安装方式,拆装方便,5s即可拆装传感器。

5)原吸附式传感器安装后,传感器可能会因后期消磁或振动而脱落,对原传感器进行了技术改造,并申请了实用新型(ZL2022738420.3)。

该项目的监测功能完善,运行可靠,通过监测高炉缸体2-3段、炉腰炉体7-9段的监测点,满足高炉壳技术监测的需要。同时,该系统有6个无线频段:1号、2号、11号-14号,每个频段可安装128个探头。目前1号无线站使用8个点,2号站使用18个点,11号和12号使用30个点,13号使用8个点,14号使用10个点。目前监测点和无线频段的冗余量较大,可以通过该项目进一步扩展到其他结合区域。

无线可移动测温热电阻8支安装在热风炉热风总管、热风炉热风支管、热风炉炉外壳、热风炉拱顶等关键部位,共104支。


3.3软件方面

1)精确监测温度,无线发射,集中显示控制室。

2)独立开发C#语言采集单元,分析回收数据的转换和显示格式,将采集到的数据发送回WINCC系统平台,充分利用WINCC工作平台,实现运算、显示等功能。

3)使用microsoft免费文本转语音开发包Interopp.SpeechLibSDK5.自主开发语音朗读功,设置语音报警,丰富报警模式。

4)实现监控源多点监控。高炉采用三个接收器统一接收,现场分屏循环显示,避免了接收器反复增加造成的成本浪费。

5)实现多监测点温度声光和语音报警;运行趋势独立存储,便于复盘分析,查根源。

6)利用CAD三维绘图技术,恢复外壳内部结构,准确确定安装位置,使测温点与结构图一一对应,用不同的颜色标注不同的温度点,根据不同的显示颜色区分判断监测部位的温度,直观明了,便于监测。

7)通过实时监控,确保高炉工艺需求和安全生产。通过监控屏幕检测,检查方便,并设置了预警系统。例如,如果缸体温度小于50℃,则需要在50~55℃之间进行黄色预警。工作人员应到预警点进行现场检查。检查原因,温度大于55℃,红色报警响起。工作人员应采取炉体喷水作业,改变高压水,加强冷却,控制冶炼强度。

8)该系统的炉壳趋势、热风炉趋势等操作画面,便于监控,实时记录历史数据,可存储3个月的温度变化数据,便于追溯历史运行趋势,分析原因,发现问题,制定有效的高炉操作和保护方案。


4安科瑞温度在线监测系统解决方案

4.1概述

电气接触在线温度测量装置适用于高低压开关柜内电缆接头、断路器触点、刀闸开关、高压电缆中间头、干式变压器、低压大电流等设备的温度监测。,防止接触电阻过大,氧化、松动、灰尘等因素导致运行过程中发热成为安全隐患,提高设备安全保障,及时、持续、准确反映设备运行状态,降低设备事故率。

Acrel-通过RS485总线或以太网与间隔层的设备,2000T无线测温监控系统直接通信,系统设计遵循国际标准Modbus。-RTU、Modbus-TCP等传输规则大大提高了安全性、可靠性和开放性。该系统具有遥信、遥控、遥控、遥控、遥控、事件报警、曲线、棒图、报表和用户管理功能,可监控无线测温系统的设备运行状态,实现快速报警响应,防止严重故障。


4.2应用场所

适用于电力设备的温度监测,如泛在电力物联网、钢厂、化工、水泥、数据中心、医院、机场、电厂、煤矿等。


4.3系统结构


温度在线监测系统结构图

4.4系统功能

在值班监控室安装了测温系统主机Acrel-2000T,可对系统内所有开关设备的运行温度状态进行远程监控。该系统具有以下主要功能:

温度显示;温度曲线;运行报告实时报警;历史事件查询


4.5系统硬件配置

温度在线监测系统主要由设备层的温度传感器和温度采集/显示单元、通信层的边缘计算网关和站控层的温度测量系统主机组成,实现变配电系统关键电气部分的温度在线监测。



5实施后取得的效果

炼铁厂9号高炉实施后,操作人员可以及时了解高炉危险区的壁体温度及其变化趋势,及时采取有效的护炉措施,防止安全事故的发生。借鉴该项目,无疑是高炉建立“炉壳温度在线监测预警系统"的有效手段。

项目实施后,借助局域网,拓宽了专业人员的参与度,研究了处理措施,消除了萌芽状态的故障。无线温度传感器可以通过便携式热成像仪检测到高温区域后,方便及时移位,实现监控。

温度数据的历史趋势可以随时查看,预测环境状况,提前制定。


6结语

上述问题的复杂性和解决问题的困难可能导致恶劣的生产和安全事故。问题的存在也限制了高炉长寿高效运行的生产组织和节奏。如何利用先进的技术手段和技术措施,提前发现问题的症结点,运用先进的工业技术,对症结点存在的问题进行合理科学的“微创"处理,以治理症结点为重点,防止症结点问题的控制扩大到“病灶表面",利用原理实现小而大,降低高炉本体的生产和维护成本,为高炉创造一个坚实而有效的环境保护基础。

采用方便灵活的无线测温和热成像技术对高炉外壳进行检测,利用热成像进行检测。发现温度异常区域后,对关注点进行检测,防止炉外壳烧穿,采集存储温度数据。通过查看历史趋势,可以预测测温点的情况,并采取相应措施,为高炉的安全生产创造良好的环境,避免恶性事故的发生。



参考文献

[1]纪小松.电气设备无线测温技术的优势与应用[J].电工技术,2019(2):25.

[2]庞会强.10kV、35kV封闭手车式高压开关柜接点温度的在线监测[J].电世界,2010(8):5.

[3]边晋生,张建国,曹梁,赵晨晖,李朝.无线测温技术在高炉炉壳温度检测中的应用实践[J].山西冶金,2022(3):163-164.

[4]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022年05版