PDF《高炉炉缸侵蚀监控系统开发与应用》

第37卷第5期2015年10月山东冶金Shandong Metallurgy Vol.

37 No.5 October

2015 高炉炉缸侵蚀监控系统开发与应用 李芳坤(山钢股份济南分公司 检修工程公司, 山东 济南 250101) 摘要: 为防止高炉炉缸、 炉底发生烧穿, 济钢1

750 m3 在大修改造时, 采用高炉专用缆式测温传感器, 选择300PLC系统搭 建硬件平台, Step7软件进行程序开发, 用Wincc6.0监控软件开发人机界面, 开发了高炉炉缸、 炉底的碳砖温度场分布、 烧蚀 状况的自动化透视诊断与报警系统.系统应用后, 可实时监测炉缸炉底温度场、 侵蚀内型及渣铁壳变化, 实现炉缸炉底侵 蚀实时报警, 防止炉况失常和延长了高炉使用寿命. 关键词: 炉缸;

温度;

测温传感器;

计算机 中 中图分类号 号: TP277 文献标识码: A 文章编号: 1004-4620 (2015) 05-0055-02 收稿日期: 2015-02-13 作者简介: 李芳坤, 男, 1971年生, 2010年毕业于山东轻工业学院计 算机科学与技术专业.现为山钢股份济南分公司检修工程公司高 炉部电气工程师, 从事高炉设备维护工作.

1 前言炉缸是高炉一代炉役的主要限制环节, 由于炉 缸的耐火碳砖在高温铁水的作用下发生随时间不 可逆转的侵蚀, 因此掌握炉缸碳砖侵蚀情况, 防止 高炉炉缸、 炉底发生烧穿事故和延长高炉的使用寿 命, 通过温度检测来进行实时监控高炉炉缸侵蚀, 对高炉安全生产具有重要的意义.济钢1

750 m3 高 炉原设计在炉缸分

4 层、 在每层按不同方位预埋安 装8支热电偶进行炉缸碳砖温度检测, 作为炉缸侵 蚀的数据指导工长操作高炉, 但由于此设计不允许 安装太多电偶 (预埋电偶需要在碳砖开槽, 而且开 槽深度和宽度都较大, 将增大炉缸漏铁事故的危险 发生) , 致使检测数据只能检测热电偶预埋个别点 的温度, 数据量小, 局限性大, 无法真实反映碳砖的 侵蚀情况, 为此, 开发利用了炉缸侵蚀监控系统.

2 系统设计 根据济钢1

750 m3 高炉炉缸设计尺寸, 借鉴3

200 m3 高炉炉缸碳砖温度检测方式的成功经验, 在1

750 m3 高炉大修期间, 利用埋设在高炉立体空间碳砖的 高炉专用缆式测温传感器检测高炉炉缸、 炉底碳砖 立体空间点的温度分布, 通过计算机信息处理技术 来确立高炉炉缸、 炉底的碳砖温度场分布、 烧蚀状 况的自动化透视诊断与报警系统. 首先, 根据图纸将高炉炉底、 炉缸碳砖沿高炉 中轴线均分成

24 个纵截面, 同时将高炉炉底、 炉缸 的碳砖自标高+5.135 m 开始分成15 个横断面 (Lay- er) , 再将

15 个横断面按不同的半径分为

4 个环, 构 成不同的三维点.然后, 在不同的三维点的坐标确 定后, 在炉底碳砖横断面上开槽, 将高炉专用线缆 式测温传感器埋设在不同纵、 横断面、 环数交叉半 径的立体空间中.测温传感器埋设完成后, 将不同 方位传感器按就近原则在炉壳开孔后引出高炉外, 根据电偶数量分

16 个焊接在开孔的冷却壁上专用 的气密封性引出装置引出后经接线箱中转连接至 PLC监控系统. 信号的采集、 转换处理工作需要一套完整的计 算机控制系统解决方案.对PLC 硬件的选型、 程序 的编制、 上位监控画面的开发、 与专用数据库的通 讯、 与SADCT 3m 专用系统软件的数据对接等问题 都需要系统的考虑, 既要独立运行速度最快又要保 证传输数据无中断问题, 为此, 开发控制系统.

3 系统实施 3.1 精密安装测温传感器 专用测温传感器是在高炉碳砖砌筑期间安装 的, 因碳砖砌筑完一层后安装一层测温传感器, 然 后再安装上一层碳砖, 因此测温传感器只能一次安 装成功, 无法更换, 要求开槽的位置定位要精准. 碳砖上的沟槽尺寸要严格按标准开凿, 用来保证检 测数据真实可靠, 使后续三维模型数据显示准确. 开槽时, 以高炉中心点为圆心, 在炉缸每砌筑完一 层碳砖后, 按温度场分布数据模型确定检测点的位 置, 再在碳砖上开出深度 12~15 mm, 单槽宽度≤4 mm的沟槽, 长度至炉壳内壁, 将专用缆式测温传感 器压入, 最后灌胶密封、 捣实, 以防止高炉内高压煤 气沿传感器泄漏. 3.2 双套管填充料密封装置的安装与改进 传感器引出高炉外部分是通过焊接在冷却壁 开孔上的专用的16个气密封性引出装置完成的, 管 式结构: 长度为

300 mm, 直径为Φ48 mm, 用特殊密 封填充材料将测温传感器引出线在管内填实, 防止 ?????????? ?? ?????????? ?? 信息化建设 信息化建设

55 山东冶金2015年8月第37卷 引出线松动导致漏煤气现象.冷却壁的开孔必须 与气密封装置的尺寸相吻合, 且要求在冷却壁和炉 壳上的开孔是同轴心的, 还需保证足够高的致密性 (见图 1) .尽管原设计的密封装置可靠性很高, 但 仍存在密封不严、 漏风的隐患, 属致命缺陷, 为此, 在原来的密封装置和高炉炉壳焊接处外围, 再焊接

1 根管径更粗的无缝钢管套管, 在钢管上开设一个 填充槽, 同时将传感器的引出线逐个剥离开, 然后 用快溶、 快凝热电偶专用填充料进行灌缝填充, 以 保证密封的可靠性.后期的热态试车及复风投产 实践证明, 有效保障了高炉致密性, 也消除了因漏 风导致的温度检测偏差. 灌料口 (可分段开设多个) 可填充料密封管 高炉 密封装置 焊接法兰 料流方向 传感器 图1 改进后的密封装置 3.3 程序实现 3.3.1 基础自动化系统配置 通过技术交流和反复比较, 进行基础自动化系 统的配置, 选择300PLC系统搭建硬件平台, Step7软 件进行程序开发, 实现数据的采集、 转换, Wincc6.0 监控软件进行人机界面的开发, 实现数据的显示和 通过OPC与数据库进行存贮. 3.3.2 软件通讯及数据存贮实现 将采集到的数据与数据库软件进行通讯, 选用 OPCtoSQLtr 通讯软件进行高级语言程序的开发与 实现, 实现 PLC 系统与数据库软件的通讯, 选用 PostgreSQL 9.1数据库, 进行数据的存贮、 查看、 导出 及更高级功能的实现. 3.3.3 数据的使用及模型的实现 将数据库的数据通过计算机内置ODBC接口与 三维模型软件 SADCT 3m 对接, 将数据传输至三维 模型系统中, 进行数据的调用, 实现趋势、 预警、 温 度场模型、 侵蚀情况的真实反映.炉缸温度随高炉 冷态转热态进行编号, 能及时准确地采集到每个三 维点的温度值, 通过计算机界面显示出炉缸内衬的 温度变化以及不同纵、 横断面、 截面及炉缸、 炉底内 衬轮廓的当前状况、 历史变化趋势, 并将数据传输 至三维模型软件 SADCT 3m 系统, 显示当前及过去 某个时刻的高炉内衬表面轮廓状态和温度实际分布.

4 结语高炉炉缸侵蚀监控系统投用后, 可实时监测炉 缸炉底温度场、 侵蚀内型及渣铁壳变化, 统计不同 剖面炉缸和炉底的最薄残衬厚度, 具备在线查看炉 缸炉底历史侵蚀轮廓和温度场分布、 热电偶温度随 时变化曲线, 并实现炉缸炉底侵蚀加剧、 炉缸结厚、 炉缸不活等实时报警提示, 为生产中高炉炉内状 况、 操作调节及护炉手段提供参考及指导, 并在高 炉运行过程及大修破损调研中验证模型计算的及 时准确性, 防止炉况失常和延长了高炉使用寿命, 提高了冶炼效率, 对提高高炉利用系数、 降低入炉 燃料消耗奠定了坚实的技术基础.通过

2 a 多的使 用, 因炉缸不活跃导致的炉况失常次数明显减少, 减少经济损失约500万元. Development and Application of Monitoring System of BF Hearth Erosion LI Fangkun (The Maintenance Engineering Company of Jinan Branch Company of Shandong Iron and Steel Co., Ltd., Jinan 250101, China) Abstract: Abstract: In order to prevent the burn wear of blast furnace hearth and bottom, the blast furnace special cable type temperature sensor was used as a temperature sensor in

1 750 m3 BF for Jinan Iron and Steel Group. The

300 PLC system was chosen to set up the hardware platform, the software STEP7 of program was developed, the WinCC6.0 and monitoring software was used as the man- machine interface. The hearth of blast furnace carbon brick temperature field distribution and ablation conditions of automated x-ray diagnosis and alarm system was developed independently. The system can real-time monitor the temperature field of the hearth and bottom, monitor the erosion and slag iron changes. The real-time alarm for erosion of hearth and bottom can be implemented, the abnormal furnace condition can be prevented and the service life of the blast furnace can be prolonged. Key words: Key words: hearth;

temperature;

temperature sensor;

computer 近段时间, 不法之徒窃取 《山东冶金》 杂志刊号、 杂志 简介、 期刊封面等相关信息, 以 《山东冶金》 杂志网站的名 义收取论文版面费, 骗取不明真相作者的钱财.http:// www.zkqikan.com, http://www.zhazhi.com等系假冒网站, 请广大作者注意, 谨防受骗. 《山东冶金》

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