爐缸爐底侵蝕檢測系統(tǒng)在高爐的應(yīng)用

文/范中武 范中偉

本文作者供職于安鋼集團(tuán)信陽鋼鐵有限責(zé)任公司

通過對(duì)高爐爐缸爐底增加一套侵蝕檢測報(bào)警系統(tǒng)，可以使高爐長周期穩(wěn)定安全運(yùn)行——本文主要介紹了爐缸爐底侵蝕檢測報(bào)警系統(tǒng)組成原理及常見故障，分析了爐缸爐底侵蝕檢測報(bào)警系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。

為預(yù)防爐缸發(fā)生燒穿事故，指導(dǎo)爐缸長壽維護(hù)，防止?fàn)t況失常和延長高爐使用壽命。因此煉鐵廠3#高爐一代爐齡到期大修期間增加了一套高爐爐缸爐底侵蝕檢測報(bào)警系統(tǒng)。煉鐵高爐爐缸爐底安全工作狀態(tài)的檢測和報(bào)警，包括煉鐵高爐爐缸爐底磚襯溫度實(shí)時(shí)采集通信模塊和侵蝕結(jié)厚在線診斷報(bào)警模塊兩部分。其中爐缸爐底磚襯溫度實(shí)時(shí)采集模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)爐缸爐底磚襯溫度的自動(dòng)采集、濾波、存儲(chǔ)、分組以及展示；侵蝕結(jié)厚在線診斷報(bào)警軟件系統(tǒng)可依據(jù)實(shí)時(shí)采集的磚襯溫度自動(dòng)對(duì)爐缸爐底溫度場、侵蝕內(nèi)型及渣鐵殼變化進(jìn)行計(jì)算、監(jiān)測、顯示及報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)爐缸爐底工作狀態(tài)的在線監(jiān)測。

軟、硬件系統(tǒng)組成

1.爐缸侵蝕數(shù)據(jù)采集程序：該程序主要是用來采集熱電偶溫度并將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，為了避免因用戶誤操作將該程序關(guān)閉，從而導(dǎo)致無法采集現(xiàn)場熱偶數(shù)據(jù)，故該程序退出時(shí)需輸入正確密碼，也可以從任務(wù)管理器中強(qiáng)行關(guān)閉。同時(shí)該程序是單實(shí)例程序（在一臺(tái)電腦上只能運(yùn)行一個(gè)程序），即使雙擊多次，也只有一個(gè)采集程序存在。

2.爐缸侵蝕后臺(tái)模型計(jì)算程序：該程序主要是用來計(jì)算爐缸侵蝕狀況的后臺(tái)計(jì)算程序，為了避免因用戶誤操作將該程序關(guān)閉，從而導(dǎo)致無法實(shí)時(shí)計(jì)算爐缸侵蝕狀況，故將該程序做成不可直接關(guān)閉方式，如果確實(shí)需要關(guān)閉該程序，可以從任務(wù)管理器中強(qiáng)行關(guān)閉。同時(shí)該程序是單實(shí)例程序（在一臺(tái)電腦上只能運(yùn)行一個(gè)程序），同樣即使雙擊多次，也只有一個(gè)采集程序存在。

3.爐缸侵蝕客戶顯示程序：該程序主要是將爐缸侵蝕狀況以直觀的圖形化方式展示給用戶。爐缸爐底侵蝕軟件系統(tǒng)架構(gòu)，如圖1所示。

圖1 爐缸爐底侵蝕軟件系統(tǒng)架構(gòu)圖

4.爐缸侵蝕的硬件組成：在筑爐時(shí)提前把108支K型鎧裝熱電偶均勻分布預(yù)埋在爐缸和爐底的不同高度及不同深度地方，K型熱電偶延長補(bǔ)償導(dǎo)線接入到7018熱電偶輸入模塊并通過RS485集線器傳輸?shù)接?jì)算機(jī)顯示檢測點(diǎn)的實(shí)際溫度。爐缸爐底侵蝕硬件系統(tǒng)組成，如圖2所示。

圖2 爐缸爐底侵蝕硬件系統(tǒng)組成

功能特點(diǎn)

啟動(dòng)爐缸侵蝕系統(tǒng)客戶界面程序，程序自動(dòng)開始熱電偶溫度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和侵蝕模型的在線顯示及報(bào)警。并啟動(dòng)爐缸侵蝕模型后臺(tái)模型計(jì)算程序，程序自動(dòng)開始侵蝕計(jì)算。該功能模塊主要是用來在線實(shí)時(shí)顯示爐缸爐底縱剖面侵蝕狀況，程序能夠按照一定周期讀取侵蝕服務(wù)計(jì)算模塊計(jì)算出的三維溫度場數(shù)據(jù)，繪制縱剖圖，主要的功能特點(diǎn)如下。

1.能夠以曲線圖、柱狀圖、詳細(xì)報(bào)表的多種形式展示各層電偶溫度。

2.建立三維非穩(wěn)態(tài)柱坐標(biāo)包含凝固潛熱的爐缸爐底溫度場計(jì)算模型，計(jì)算得到整個(gè)爐缸爐底的溫度場分布，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)爐缸爐底任一點(diǎn)溫度、材質(zhì)、位置參數(shù)的顯示，在爐役中如果個(gè)別電偶損壞，仍可以實(shí)現(xiàn)爐缸監(jiān)測的功能。

3.能夠以等溫線、溫度云圖、侵蝕內(nèi)型的多種形式展示爐缸內(nèi)部的溫度分布和侵蝕變化。

4.能夠計(jì)算和顯示高爐爐缸維護(hù)時(shí)渣鐵殼的生成厚度、形狀及位置。爐缸爐底侵蝕圖橫剖面，如圖3所示。

圖3 爐缸爐底侵蝕圖橫剖面

本圖是某個(gè)橫剖面的侵蝕結(jié)厚圖，圖中標(biāo)明了所選剖面上爐缸爐底材質(zhì)以及侵蝕結(jié)厚狀況，紅色區(qū)域表示溫度場的分布狀況，紅色區(qū)域離圓心越遠(yuǎn)，表示爐缸側(cè)壁區(qū)域溫度越高，爐缸爐底侵蝕越嚴(yán)重。

爐缸侵蝕分析系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

1.電腦畫面很直觀地顯示標(biāo)高、圖位號(hào)、角度、插入深度以及溫度值等，不同其他系統(tǒng)只簡單顯示溫度和位置信息，方便用戶更詳細(xì)地了解熱電偶安裝點(diǎn)的位置信息，當(dāng)某個(gè)熱電偶溫度檢測點(diǎn)損壞后，能快速找到故障點(diǎn)，極大提高了維護(hù)人員的工作效率。

2.通過選擇不同標(biāo)高，即可顯示是第幾層熱電偶、標(biāo)高多少、安裝的熱電偶的總個(gè)數(shù)以及本層熱電偶的溫度均值。

3.根據(jù)熱電偶標(biāo)高逐層配置了曲線組，用戶只需要選擇指定標(biāo)高的曲線組，然后選擇查詢開始和結(jié)束時(shí)間，點(diǎn)擊查詢就可以生成相應(yīng)時(shí)間段的趨勢曲線，同時(shí)還支持?jǐn)?shù)據(jù)導(dǎo)出到EXCEL文件的功能，方便用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

4.歷史查詢，選擇了查詢時(shí)間，并進(jìn)行查詢，系統(tǒng)會(huì)按查詢時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)重新繪制，得到該查詢時(shí)間點(diǎn)的侵蝕圖形和爐缸爐底最薄剩余厚度。

常見問題及解決方法

1.由于鎧裝熱電偶在爐皮外的引線較長，若防護(hù)做得不好，易使熱電偶的延長線燒斷，造成溫度顯示異常，找到后對(duì)接即可恢復(fù)。

2.計(jì)算機(jī)無法啟動(dòng)程序：1）確定熱電偶溫度的數(shù)據(jù)庫聯(lián)接正常及寫入數(shù)據(jù)正確。2）確定網(wǎng)絡(luò)是否暢通。3）程序啟動(dòng)時(shí)讀取數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)會(huì)比較緩慢請(qǐng)耐心等待幾分鐘。4）確定485轉(zhuǎn)232接口是否插好。5）確定程序目錄下的文件未被刪除或移動(dòng)。6）確定裝有所需驅(qū)動(dòng)軟件。

3.程序運(yùn)行時(shí)跳出錯(cuò)誤信息：1）確定數(shù)據(jù)庫聯(lián)接正常及寫入數(shù)據(jù)正確。2）確定程序目錄下的文件未被刪除或移動(dòng)。3）確定裝有所需驅(qū)動(dòng)軟件。4）關(guān)閉程序，重新啟動(dòng)軟件。

4.關(guān)閉程序后再重啟程序沒反應(yīng)或報(bào)錯(cuò)：1）由于程序采集和計(jì)算均采用多線程技術(shù)，在關(guān)閉程序后請(qǐng)等待2 min，待線程關(guān)閉后再重啟程序。2）初次切換查看全部柱狀圖時(shí)，程序在內(nèi)存中繪圖，運(yùn)行可能會(huì)有點(diǎn)1 ~2 s的反應(yīng)時(shí)間，請(qǐng)耐心等候。

使用效果

通過建立三維非穩(wěn)態(tài)柱坐標(biāo)包含凝固潛熱的爐缸爐底溫度場計(jì)算模型，計(jì)算得到整個(gè)爐缸爐底的溫度場分布，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)爐缸爐底任一點(diǎn)溫度、材質(zhì)、位置參數(shù)的顯示，實(shí)現(xiàn)爐缸爐底監(jiān)測的功能，高爐操作工長可以實(shí)時(shí)地通過等溫線、溫度云圖和侵蝕內(nèi)型圖等來觀察的爐缸爐底內(nèi)部的溫度分布和侵蝕變化情況，通過近一年來的開爐運(yùn)行證明，該套系統(tǒng)運(yùn)行良好，對(duì)高爐長周期穩(wěn)定安全順行提供可靠的數(shù)據(jù)保障。 ●