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高爐爐缸爐底熱電偶在線監測系統設計與應用

來源: 作者: 發布日期:2020-10-10

 【摘要】爲實現爐缸侵蝕自動預警及預警記錄查詢,設計在高爐爐缸爐底增設熱電偶在線監測系統。從熱電偶點位設置、性能要求以及測溫采集系統網絡架構原理及布置進行介紹,設計一套爐缸爐底侵蝕在線監測預警系統。LF5金属管浮子流量計_金属转子流量計_玻璃管转子流量計 - 易胜博登录网址_易胜博登入网址_易胜博平台

1 前言LF5金属管浮子流量計_金属转子流量計_玻璃管转子流量計 - 易胜博登录网址_易胜博登入网址_易胜博平台

        柳钢5# 高炉自开炉以来已生产了接近10 年,经过摸底排查,炉缸炉底测温熱電偶损坏点数已达到50%,炉缸炉底熱電偶监控系统处于半失效状态,炉缸炉底侵蚀检测状况无法及时显示和报警,存在安全隐患。从节约投资及保证高炉后期安全运行角度出发,为了实现炉底炉缸异常侵蚀、碳砖环裂、气隙等异常情况的自动预警及预警记录查询。需要在5# 炉增设炉缸炉底侵蚀在线监测预警系统。“        炉缸炉底侵蚀在线监测预警系统”可对高炉炉底炉缸耐材侵蚀情况进行在线监测和自动预警,指导高炉工作者及时掌握炉缸侵蚀状态并采取护炉措施,延缓炉缸侵蚀速度,预防炉缸烧穿事故,防患于未然,帮助高炉工作者实现高炉的安全长寿。在不发生不可抗力(渣铁烧蚀、人为破坏、安全事故、自然灾害、战争等非产品质量和防护原因)和正常维检的情况下,保证一代炉役内90%以上的熱電偶正常运行。定期采集各测温点的温度数据,进行滤波(滤除异常数据),并建立数据库。用图形化界面显示各测温点的物理位置(标高、角度、插入深度)、当前温度和趋势曲线。LF5金属管浮子流量計_金属转子流量計_玻璃管转子流量計 - 易胜博登录网址_易胜博登入网址_易胜博平台

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2 炉底炉缸熱電偶点位设置LF5金属管浮子流量計_金属转子流量計_玻璃管转子流量計 - 易胜博登录网址_易胜博登入网址_易胜博平台

         依据5# 炉底炉缸耐材砌筑结构,根据侵蚀模型的需要进行合理的测温点设计,安装优质炉缸专用熱電偶,并进行科学合理的安装、引出、防护和组网,建立稳定、可靠的炉底炉缸耐材温度自动监测系统。LF5金属管浮子流量計_金属转子流量計_玻璃管转子流量計 - 易胜博登录网址_易胜博登入网址_易胜博平台

2.1 炉底炉缸熱電偶点位分布LF5金属管浮子流量計_金属转子流量計_玻璃管转子流量計 - 易胜博登录网址_易胜博登入网址_易胜博平台

         在5# 炉缸炉底碳砖刻槽预埋熱電偶监测点,主要对炉缸铁口区域“象脚”侵蚀区增加熱電偶监控,措施如下:LF5金属管浮子流量計_金属转子流量計_玻璃管转子流量計 - 易胜博登录网址_易胜博登入网址_易胜博平台

         炉缸底部第0 层增加熱電偶1 点,炉缸底部第1 层增加熱電偶12 点,炉缸底部第2 层增加熱電偶32 点,炉缸底部第3 层增加熱電偶32 点,炉缸底部第4 层增加熱電偶42 点,炉缸底部第5 层增加熱電偶42 点,炉缸底部第6 层增加熱電偶30 点,炉缸侧壁第7 层增加熱電偶30 点,炉缸侧壁第8 层增加熱電偶30 点,炉缸侧壁第9 层增加熱電偶30 点,炉缸侧壁第10 层增加熱電偶2 点,炉缸侧壁第11 层增加熱電偶5 点,炉缸侧壁第12 层增加熱電偶5 点,增加熱電偶测温293 点。炉底炉缸熱電偶点位分布如表1 所示。LF5金属管浮子流量計_金属转子流量計_玻璃管转子流量計 - 易胜博登录网址_易胜博登入网址_易胜博平台

炉底炉缸熱電偶点位分布LF5金属管浮子流量計_金属转子流量計_玻璃管转子流量計 - 易胜博登录网址_易胜博登入网址_易胜博平台

2.2 炉缸炉底测温熱電偶布置LF5金属管浮子流量計_金属转子流量計_玻璃管转子流量計 - 易胜博登录网址_易胜博登入网址_易胜博平台

         根据工艺专业提供的高炉设计图和高爐爐缸爐底耐材熱電偶布置要求,依据冶金传输原理、炉缸炉底侵蚀模型和熱電偶优化布置理论,“象脚状”侵蚀区域加大监测密度、炉底电偶交错布置、节约熱電偶投资的原则,炉缸炉底耐材熱電偶布置如图1 所示。LF5金属管浮子流量計_金属转子流量計_玻璃管转子流量計 - 易胜博登录网址_易胜博登入网址_易胜博平台

3 在线监测系统设计LF5金属管浮子流量計_金属转子流量計_玻璃管转子流量計 - 易胜博登录网址_易胜博登入网址_易胜博平台

3.1 熱電偶性能参数LF5金属管浮子流量計_金属转子流量計_玻璃管转子流量計 - 易胜博登录网址_易胜博登入网址_易胜博平台

         众所周知,在高炉建成后炉底炉缸耐材内的熱電偶是无法更换的,因此熱電偶质量非常重要,高爐爐缸爐底熱電偶应选择专门针对高爐爐缸爐底环境开发的具有耐高温、耐腐蚀、抗还原、抗氧化、抗渗碳特性的高炉炉缸专用熱電偶,以保证多数熱電偶在一代炉役内长期正常工作。LF5金属管浮子流量計_金属转子流量計_玻璃管转子流量計 - 易胜博登录网址_易胜博登入网址_易胜博平台

         高炉炉缸专用熱電偶是专门针对高爐爐缸爐底复杂的工况环境设计的优质铠装柔性熱電偶,在不发生渣水、铁水直接侵蚀、坠物或其他不可抗力破坏的情况下,可以保证一代炉役内90%以上的熱電偶能够长期稳定工作。严格执行的国家标准:《铠装熱電偶电缆及铠装熱電偶》(GB/T 18404- 2001)。熱電偶性能参数如表2 所示。熱電偶性能参数LF5金属管浮子流量計_金属转子流量計_玻璃管转子流量計 - 易胜博登录网址_易胜博登入网址_易胜博平台

3.2 采集系统网络架构LF5金属管浮子流量計_金属转子流量計_玻璃管转子流量計 - 易胜博登录网址_易胜博登入网址_易胜博平台

        本系统由高炉炉缸专用熱電偶、补偿导线、采集模块、多路串口服务器、网络交换机、工控机、数学模型组成。首先,在砌筑炉缸炉底耐材时,在耐材内预埋熱電偶,组建炉缸炉底耐材温度采集系统,然后,根据高炉设计结构、炉缸炉底砌筑图、耐材参数等开发高爐爐缸爐底温度场分布、三维侵蚀内型、渣铁壳厚度、炉缸活跃性在线监测诊断模型。炉缸炉底耐材温度采集系统的网络架构如图2所示。采集系统网络架构LF5金属管浮子流量計_金属转子流量計_玻璃管转子流量計 - 易胜博登录网址_易胜博登入网址_易胜博平台

3.3 采集系统布置LF5金属管浮子流量計_金属转子流量計_玻璃管转子流量計 - 易胜博登录网址_易胜博登入网址_易胜博平台

        在5# 高爐爐缸爐底耐材内埋置熱電偶,并相应增加熱電偶引出时的密封装置,增加信息处理模块等自动化设备。炉缸炉底耐材内温度检测点共计293 个,20 个气密引出装置,10 面采集箱,1 面配电集线箱等。将熱電偶通过补偿导线连接到熱電偶采集模块,并与多路串口服务器、工控机形成熱電偶温度采集系统。在采集箱后面、桥架上方靠近潜在热源处用厚度为3 mm 的钢板制作档热板进行隔热防护。采集系统布置如图3 所示。采集系统布置LF5金属管浮子流量計_金属转子流量計_玻璃管转子流量計 - 易胜博登录网址_易胜博登入网址_易胜博平台

        系统设计采用炉缸炉底三维侵蚀内型、渣铁壳变化和活跃性在线智能监测诊断监测系统。该系统通过采集高爐爐缸爐底耐材的温度,计算炉缸炉底温度场分布,实时在线显示和智能预警,能够实现对高爐爐缸爐底三维侵蚀内型、渣铁壳变化和活跃性在线智能监测、诊断、数据存储、显示和预警。LF5金属管浮子流量計_金属转子流量計_玻璃管转子流量計 - 易胜博登录网址_易胜博登入网址_易胜博平台

4 应用效果LF5金属管浮子流量計_金属转子流量計_玻璃管转子流量計 - 易胜博登录网址_易胜博登入网址_易胜博平台

        柳钢炼铁厂5# 高爐爐缸爐底侵蝕檢測報警系統包括:爐缸爐底溫度場數字化檢測,爐缸爐底耐材熱電偶檢測數據的自動采集、存儲和顯示,不同縱剖面溫度場、等溫線、溫度雲圖、殘襯厚度的自動計算、繪制、存儲、顯示和曆史查詢,爐缸爐底任意一點的坐標、溫度及材質隨光標的自動顯示,爐缸異常侵蝕、耐材厚度過薄、爐缸結厚等異常情況的自動預警和預警查詢功能等多個在線檢測模塊。通過該系統的建立,可實現對爐缸爐底侵蝕實時判定,能夠幫助高爐操作人員及時准確地掌握爐缸異常侵蝕、耐材厚度過薄、爐缸結厚等情況,進而采取有針對性的行之有效的生産操作調節,控制冶煉強度,非常終爲實現高爐的長壽、高效、優質、低耗及清潔生産奠定基礎。LF5金属管浮子流量計_金属转子流量計_玻璃管转子流量計 - 易胜博登录网址_易胜博登入网址_易胜博平台

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