摘要:應(yīng)用方便靈活的無(wú)線測(cè)溫和熱成像技術(shù)對(duì)高爐爐殼進(jìn)行檢測(cè)，利用熱成像進(jìn)行檢測(cè),，發(fā)現(xiàn)了溫度異常區(qū)域后對(duì)關(guān)注部位進(jìn)行點(diǎn)的檢測(cè),，預(yù)防爐殼的燒穿，對(duì)溫度數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ),，通過(guò)查看歷史趨勢(shì)來(lái)對(duì)測(cè)溫點(diǎn)狀況進(jìn)行預(yù)判,，并采取相應(yīng)的措施，為高爐的安全生產(chǎn)創(chuàng)造好的環(huán)境,，避免惡性事故的發(fā)生,。

關(guān)鍵詞:無(wú)線測(cè)溫；爐殼,；無(wú)線探頭,；局域網(wǎng)；熱成像

0引言

2021年首鋼長(zhǎng)治鋼鐵有限公司（以下簡(jiǎn)稱長(zhǎng)鋼）煉鐵廠貫徹長(zhǎng)鋼本質(zhì)化安全管理精神,，各層級(jí)全力推進(jìn)本質(zhì)化安全管理實(shí)施,，圍繞圍繞“無(wú)人則安、提效降險(xiǎn),、危險(xiǎn)隔離"的本質(zhì)化安全理念,，在高危環(huán)節(jié)及事故易發(fā)的高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位推進(jìn)本質(zhì)化安全改造，并持續(xù)改進(jìn),，實(shí)現(xiàn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)有效管控,。為此煉鐵廠技術(shù)人員對(duì)熱成像和無(wú)線測(cè)溫技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用研究，取得了好的效果,。

1高爐爐缸爐底隱患及對(duì)策

高爐爐缸區(qū)域相鄰冷卻壁之間的“弱冷區(qū)",，冷卻壁水溫差熱負(fù)荷監(jiān)測(cè)屬于“面"監(jiān)測(cè)，而爐缸燒穿一般情況是在某一點(diǎn)燒穿的,，因此,，在爐缸區(qū)域相鄰冷卻壁之間的“弱冷區(qū)"屬于監(jiān)測(cè)區(qū)域。事實(shí)證明：一旦爐缸燒穿發(fā)生在此弱冷區(qū),，水溫差無(wú)法在及時(shí)預(yù)警,。因此，除了通過(guò)冷卻壁間用水溫差進(jìn)行“面"監(jiān)測(cè)外,，還需通過(guò)爐皮溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行“點(diǎn)"監(jiān)測(cè),，才能實(shí)現(xiàn)爐缸安全狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。

爐役中后期,，僅靠測(cè)溫?zé)犭娕紵o(wú)法監(jiān)測(cè)爐缸的溫度變化：當(dāng)爐缸侵蝕較為嚴(yán)重時(shí)（特別是爐役中后期），隨著內(nèi)襯溫度的升高（大于800℃),測(cè)溫?zé)犭娕甲陨淼臏囟葯z測(cè)功能受高溫影響,，測(cè)溫穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性隨之降低,，并有可能出現(xiàn)溫度檢測(cè)功能喪失。在爐役中后期，隨著爐缸侵蝕的不斷加劇,，部分測(cè)溫?zé)犭娕奸_(kāi)始損壞,，導(dǎo)致無(wú)法監(jiān)測(cè)爐缸的溫度。所以引入了無(wú)線測(cè)溫裝置,。

2九號(hào)高爐檢測(cè)現(xiàn)狀

1）利用爐缸爐底磚襯內(nèi)埋設(shè)測(cè)溫?zé)犭娕?，?6層181根熱電偶監(jiān)控高爐內(nèi)襯，其中爐缸共有131根提供了溫度數(shù)據(jù)制作的“爐缸爐底侵蝕狀態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)警軟件",。

2）利用109個(gè)測(cè)水溫差的測(cè)溫精密熱電阻給199塊冷板提供數(shù)據(jù)制作的“水溫差熱負(fù)荷監(jiān)測(cè)預(yù)警軟件",。

3）爐內(nèi)安裝了可以看到爐內(nèi)溜槽和料面型狀的熱成像系統(tǒng)。

在此基礎(chǔ)上長(zhǎng)鋼自主開(kāi)發(fā)了無(wú)線高爐爐皮溫度在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng),，實(shí)現(xiàn)對(duì)爐缸及高爐本體的安全監(jiān)控,，避免惡性生產(chǎn)事故的發(fā)生。

3無(wú)線高爐爐皮溫度在線監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的特點(diǎn)

3.1網(wǎng)絡(luò)方面

雖然是無(wú)線傳輸,，由于高爐生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境差,，有蒸汽、水,、高溫,、煤氣、灰塵,，大型設(shè)備的施工會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的干擾,，所以我們采用了無(wú)線加有線的模式，值班室離現(xiàn)場(chǎng)較遠(yuǎn),，如果全靠無(wú)線傳輸距離遠(yuǎn)且不可靠,，我們?cè)诓煌娜齻€(gè)方向的立柱上安裝了3個(gè)無(wú)線接收器，立柱離本體有一定的距離,，環(huán)境較好,，適合走線，附近的測(cè)溫探頭就近接入,。

采用了ZLAN長(zhǎng)鋼的八串口服務(wù)器,，把現(xiàn)場(chǎng)的3個(gè)無(wú)線接收器信號(hào)統(tǒng)一接到2樓配電室，在通過(guò)以太網(wǎng)傳到值班室終端,，如同服務(wù)器一樣,，每個(gè)接收器采用不同的頻段，可同時(shí)接收128個(gè)測(cè)溫探頭,，如圖1所示,。

3.2硬件方面

1）拓展溫度探頭種類(lèi)，低溫區(qū)0～+80℃采用吸附的安裝方式,，高溫區(qū)80～+500℃采用發(fā)射器吸附配合熱電偶螺紋固定,，提高傳感器使用壽命,。

2）無(wú)線溫度自動(dòng)監(jiān)測(cè)是指在爐殼上安裝特制的接觸式爐皮溫度在線監(jiān)測(cè)設(shè)備（爐皮溫度傳感器），并通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的爐皮溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng),，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)24h不間斷地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各測(cè)溫點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)變化實(shí)況,，并進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算和分析，并根據(jù)設(shè)定的閾值進(jìn)行預(yù)警,，指導(dǎo)高爐操作人員進(jìn)行針對(duì)性操作,，提高護(hù)爐效果，預(yù)防高爐爐缸燒穿事故的發(fā)生,。

3）無(wú)線通信爐皮溫度傳感器采用無(wú)線數(shù)字通信方式,，擺脫了線纜的束縛，測(cè)溫點(diǎn)可任意布放（同時(shí),，每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)相對(duì)獨(dú)立,，即使某個(gè)測(cè)溫點(diǎn)出現(xiàn)故障，也不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行）,。

4）爐皮溫度傳感器采用磁吸式安裝方式,，拆裝方便，5s即可完成一個(gè)傳感器的拆裝,。

5）針對(duì)原吸附式傳感器安裝后,，在后期可能出現(xiàn)消磁或震動(dòng)導(dǎo)致傳感器脫落，對(duì)原傳感器進(jìn)行了技術(shù)改造,，并申請(qǐng)了實(shí)用新型,，（ZL202022738420.3）。

通過(guò)對(duì)高爐爐缸2-3段,、爐腰爐身7-9段部位監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè),，結(jié)合生產(chǎn)驗(yàn)證，本項(xiàng)目監(jiān)測(cè)功能完善,、運(yùn)行可靠,，滿足高爐爐殼工藝監(jiān)測(cè)需求，同時(shí)該系統(tǒng)有1號(hào),、2號(hào),、11號(hào)—14號(hào)6個(gè)無(wú)線頻段，每個(gè)頻段可以安裝128個(gè)探頭,，目前1號(hào)無(wú)線站使用8個(gè)點(diǎn)位,，2號(hào)站使用18個(gè)點(diǎn)位、11號(hào),、12號(hào)均使用30個(gè)點(diǎn)位,，13號(hào)使用8個(gè)點(diǎn)位、14號(hào)使用10個(gè)點(diǎn)位,，目前監(jiān)測(cè)點(diǎn)和無(wú)線頻段冗余量大,，可以借本項(xiàng)目進(jìn)一步擴(kuò)展至其他監(jiān)測(cè)區(qū)域,，為此結(jié)合監(jiān)測(cè)點(diǎn)屬性特點(diǎn)，把本項(xiàng)目冗余量推廣應(yīng)用到九號(hào)熱風(fēng)爐爐殼,、拱頂?shù)汝P(guān)鍵部位的溫度監(jiān)測(cè)，擴(kuò)展本項(xiàng)目的使用效率,。

在熱風(fēng)爐熱風(fēng)總管,、熱風(fēng)爐熱風(fēng)支管、熱風(fēng)爐爐殼,、熱風(fēng)爐拱頂?shù)汝P(guān)鍵部位安裝無(wú)線可移動(dòng)測(cè)溫?zé)犭娮?支,，共104支。

3.3軟件方面

1）溫度準(zhǔn)確監(jiān)測(cè),，無(wú)線發(fā)射,，控制室集中顯示。

2）自主C#語(yǔ)言開(kāi)發(fā)采集單元,，解析回采數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換,、顯示格式，并把采集的數(shù)據(jù)發(fā)回到WINCC系統(tǒng)平臺(tái),，充分利用WINCC工作平臺(tái),，實(shí)現(xiàn)運(yùn)算、顯示等功能,。

3）利用microsoft的免費(fèi)文字轉(zhuǎn)語(yǔ)音開(kāi)發(fā)包Interop.SpeechLibSDK5.1,，自主開(kāi)發(fā)語(yǔ)音朗讀功進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警設(shè)置,，豐富報(bào)警模式,。

4）實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)源多點(diǎn)監(jiān)測(cè)、高爐使用了3個(gè)接收器統(tǒng)一接收,、現(xiàn)場(chǎng)分屏循環(huán)顯示,，避免重復(fù)增加接收器造成的費(fèi)用浪費(fèi),。

5）實(shí)現(xiàn)多監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度聲光和語(yǔ)音報(bào)警；運(yùn)行趨勢(shì)獨(dú)立存儲(chǔ),，便于復(fù)盤(pán)分析,，查根源。

6）利用CAD三維制圖技術(shù),，還原爐殼內(nèi)部結(jié)構(gòu),，準(zhǔn)確確定安裝位置，使測(cè)溫點(diǎn)與結(jié)構(gòu)圖一一對(duì)應(yīng),，并用不同的顏色標(biāo)注不同溫度點(diǎn),，根據(jù)不同的顯示顏色，區(qū)分判斷監(jiān)測(cè)部位溫度,，直觀明了,，監(jiān)測(cè)方便,。

7）通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保高爐工藝需求及安全生產(chǎn),，通過(guò)監(jiān)視畫(huà)面檢測(cè),，方便了查看，并設(shè)置了預(yù)警系統(tǒng),，比如：爐缸溫度小于50℃為安全運(yùn)行狀態(tài),，溫度在50~55℃之間需黃色預(yù)警，崗位人員到預(yù)警點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)查看,，巡查原因,，溫度大于55℃紅色警報(bào)并警報(bào)響起，崗位人員需采取爐體噴水作業(yè),，改高壓水強(qiáng)化冷卻,，控制冶煉強(qiáng)度，堵風(fēng)口等措施,，確保安全,。

8）該系統(tǒng)爐殼趨勢(shì)、熱風(fēng)爐趨勢(shì)等操作畫(huà)面,，方便監(jiān)控,，對(duì)歷史數(shù)據(jù)有實(shí)時(shí)記錄，可以存儲(chǔ)3個(gè)月溫度變化數(shù)據(jù),，便于對(duì)歷史運(yùn)行趨勢(shì)進(jìn)行追溯,，進(jìn)行原因分析，查找問(wèn)題,，制定有效高爐操作,、護(hù)爐方案。

4安科瑞溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案

4.1概述

電氣接點(diǎn)在線測(cè)溫裝置適用于高低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電纜接頭,、斷路器觸頭,、刀閘開(kāi)關(guān)、高壓電纜中間頭,、干式變壓器,、低壓大電流等設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè)，防止在運(yùn)行過(guò)程中因氧化,、松動(dòng),、灰塵等因素造成接點(diǎn)接觸電阻過(guò)大而發(fā)熱成為安全隱患，提高設(shè)備安全保障,，及時(shí),、持續(xù)、準(zhǔn)確反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),，降低設(shè)備事故率,。

Acrel-2000T無(wú)線測(cè)溫監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)RS485總線或以太網(wǎng)與間隔層的設(shè)備直接進(jìn)行通訊,，系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳輸規(guī)約,，安全性,、可靠性和開(kāi)放性都得到了較大地提高。該系統(tǒng)具有遙信,、遙測(cè),、遙控、遙調(diào),、遙設(shè)、事件報(bào)警,、曲線,、棒圖、報(bào)表和用戶管理功能,，可以監(jiān)控?zé)o線測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)行狀況,，實(shí)現(xiàn)快速報(bào)警響應(yīng)，預(yù)防嚴(yán)重故障發(fā)生,。

4.2應(yīng)用場(chǎng)所

適合在泛在電力物聯(lián)網(wǎng),、鋼廠、化工,、水泥,、數(shù)據(jù)中心、醫(yī)院,、機(jī)場(chǎng),、電廠、煤礦等廠礦企業(yè),、變配電所等電力設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè),。

4.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4.4系統(tǒng)功能

測(cè)溫系統(tǒng)主機(jī)Acrel-2000T安裝于值班監(jiān)控室，可以遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)所有開(kāi)關(guān)設(shè)備運(yùn)行溫度狀態(tài),。系統(tǒng)具有以下主要功能：

1）溫度顯示：顯示配電系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的實(shí)時(shí)值,，也可實(shí)現(xiàn)電腦WEB/手機(jī)APP遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)。

2）溫度曲線：查看每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)的溫度趨勢(shì)曲線,。

3）運(yùn)行報(bào)表：查詢及打印各測(cè)溫點(diǎn)時(shí)間的溫度數(shù)據(jù),。

4）實(shí)時(shí)告警：系統(tǒng)能夠?qū)Ω鳒y(cè)溫點(diǎn)異常溫度發(fā)出告警。系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)語(yǔ)音報(bào)警功能,，能夠?qū)λ惺录l(fā)出語(yǔ)音告警,，告警方式有彈窗、語(yǔ)音告警等,，還可以短信/APP推送告警消息,，及時(shí)提醒值班人員,。

5）歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，方便用戶對(duì)系統(tǒng)事件和報(bào)警進(jìn)行歷史追溯,，查詢統(tǒng)計(jì),、事故分析等。

4.5系統(tǒng)硬件配置

溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由設(shè)備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元,，通訊層的邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)以及站控層的測(cè)溫系統(tǒng)主機(jī)組成,，實(shí)現(xiàn)變配電系統(tǒng)關(guān)鍵電氣部位的溫度在線監(jiān)測(cè)。

5實(shí)施后取得的效果

該項(xiàng)目在煉鐵廠九號(hào)高爐實(shí)施后,，操作人員可以及時(shí)了解高爐危險(xiǎn)區(qū)域的壁體溫度及其變化趨勢(shì),，及時(shí)采取有效的護(hù)爐措施，預(yù)防安全事故的發(fā)生,，借鑒該項(xiàng)目在高爐建立“爐殼溫度在線監(jiān)測(cè)預(yù)警體系",，無(wú)疑是一種有效手段。

該項(xiàng)目實(shí)施后借助局域網(wǎng)拓寬了專業(yè)人員群體參與度,，研究處理措施,，消除故障于萌芽狀態(tài)。通過(guò)便攜式熱成像儀檢測(cè)到溫度高的區(qū)域后,，可以方便及時(shí)地對(duì)無(wú)線溫度傳感器進(jìn)行移位,，實(shí)現(xiàn)監(jiān)護(hù)。

可以隨時(shí)查看溫度數(shù)據(jù)的歷史趨勢(shì),，對(duì)環(huán)境狀況做出預(yù)判,，提前制定。

6結(jié)語(yǔ)

以上存在問(wèn)題的復(fù)雜性和解決問(wèn)題的困難性,，有可能釀發(fā)惡劣生產(chǎn)和安全事故,，問(wèn)題的存在也制約了高爐長(zhǎng)壽高效運(yùn)行的生產(chǎn)組織和節(jié)奏，如何通過(guò)事前控制,，借助先進(jìn)的技術(shù)手段,、技術(shù)措施，提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題癥結(jié)點(diǎn),，運(yùn)用先進(jìn)的工業(yè)技術(shù)合理、科學(xué)地對(duì)癥結(jié)點(diǎn)存在的問(wèn)題進(jìn)行“微創(chuàng)"處理,，把治理癥結(jié)點(diǎn)工作作為關(guān)注對(duì)象,，杜絕癥結(jié)點(diǎn)問(wèn)題控制擴(kuò)大為“病灶面"，利用原理實(shí)現(xiàn)以小博大,，降低高爐本體生產(chǎn)維護(hù)成本,，為高爐創(chuàng)造寬松的高效冶煉環(huán)境，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益,，為社會(huì)安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)工作的持續(xù)開(kāi)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),。

安科瑞侯文莉