高炉冷却壁热流强度及水温差在线连续检测新技术 夏 春 贵 (马鞍山嘉逸科技有限公司) 摘要 高炉冷却壁冷却水热负荷与水温差检测一直是高炉生产上一个不可忽略的但又没有有效手段解决的难题. 这里详细介绍了一种新型的高炉冷却系统水温差及热流强度在线检测系统,以及检测系统所采用的计算机网络结构和多路巡检方式的特点和功能. 关键词 高炉 水温差检测 热流强度 现场总线 检测 1.引 言 高炉长寿是降低成本、提高生产率的关键因素。影响高炉长寿的因素诸多，其中，高炉炉缸破损情况直接影响高炉一代寿命及高炉冶炼强化程度的大小。特别是在炉役后期，能否采用必要的监测手段和采用相应的操作措施进行安全生产，延长高炉寿命，是高炉操作者普遍关注的问题。根据多方面考察表明，加强对高炉冷却系统进出水温差的实时检测，是延长高炉寿命，保证安全生产的重要措施。 目前，国内大中高炉仍普遍采用人工方法对冷却水系统温度差进行检测，显然，这种方法既不连续又不及时，且工作强度大，对冷却强度也不能及时控制，严重时会使冷却设备受到损坏，威胁高炉正常生产。部分新建高炉采用大量的热电阻测量水温，使用了大量的电缆，也只解决了温度测量，没有解决流量测量的问题，因没有流量数据也不能分析热负荷的中长期的变化趋势，为了解决这个问题并满足在生产过程中高炉冷却壁的安全动态分析，我公司开发了专利产品“高炉冷却壁热负荷与温度数字化在线连续监测系统”.对冶金高炉冷却系统的水温检测精度误差可达到0.1℃以下，流量可达±1.0％。不仅可以应用在高炉冷却系统的水温检测中，而且可以应用在其它要求高精度水温检测的领域。 2．系统概述 “高炉冷却壁热负荷与水温差监测系统”是一个集现场数据采集、画面实时更新、数据分析处理、报表自动生成的实时监测系统，运行环境为Windows2000操作系统。热负荷传感器能够同时采集流量及温度；温度传感器单独采集温度。现场采集的数据通过通讯电缆上传至中央控制室的监控计算机，在监控计算机上通过专门的通讯接口和监测软件来实现一系列的数据显示及处理工作。本系统能够实时、连续地监控各冷却壁冷却水管道的瞬时流量、进出管道的水温差，并据此计算出热负荷值。 通过对重要的监测数据设置上限值和下限值，实时报警系统可以在第一时间内反映出高炉有无异常情况，从而起到高炉卫士的作用。通过对历史数据的查看与分析，可以了解到炉体在各个时期的使用情况，为下一阶段的决策提供有力的科学依据。 “高炉冷却壁热负荷与水温差监测系统”具有稳定的性能，强大的数据采集和处理功能，历史数据存储和处理功能，历史趋势和事故趋势曲线，报表输出和管理功能。生产过程控制系统的上位机部分，除了直接显示现场的检测数据以外，还记录并保存大量的历史数据，通常保存几个月到一年，同时提供丰富的历史数据处理功能，包括事故追忆，并提供丰富的报表，如生产报表，日报表，年报表等。 3．系统的构成及特点： 整个系统主要由现场采集器、水温差检测、流量检测、数据处理、系统软件五个部分组成。 3.1采集器 JY-8001远程数字化温度/热负荷远程适配器是现代数字化、网络化的产品，具有可靠性、方便性、经济性的特点，在同一总线上可混布数字化温度仪表和热负荷仪表，仪表直接由远程适配器供电，无需外接电源，使用方便。每一个远程适配器可连接两条至八条测量线缆,按2条电缆计算，每条线缆可安装最多32个数字化温度仪表或16个热负荷测量点，测量线缆长度可达200米。JY-8001远程适配器自动监测仪表数量，ID自动排序，远程适配器与上位机之间以RS-485方式进行数据交换,通讯距离为1200米. a.特点 l 可连接测量点数: 1～64 点温度或32点热负荷 l 测量速度: >40点/s l 支持测量电缆长度: ≤200M * 仪表无需外接电源 ID自动排序,自动识别仪表数量 b.软件支持 l 提供DLL动态连接库及例程 l 提供测试及排序软件 l 多种组态软件直接支持 3.2水温差检测 水温差检测系统是利用PN结温度监测仪为半导体材料，通过类似Profibus技术总线由串口进入计算机系统，完成数据的处理、存储、显示、大量的数据采集与处理等功能．温度精度达到0.1级,适合高炉检测要求,安装为旋入式结构,安装效验简单. 3.3流量检测 流量检测为靶式流量计,在传统流量计原理的基础上，充分利用其最优秀的特点，结合新型传感器技术和现代数字技术上研制开发而成的全新型流量计，它即具有传统靶式、孔板、涡街等流量计无可动部件的特点，同时 又具有与容积式流量计相比美的测量准确度，加之其特有的抗干扰、抗杂质性能，轻便又可靠。精度为正负1.0%,在高炉现场应用精度足够.温度和流量模拟信号均就地转换成4-20MA标准数字信号,避免了传输过程中的数据偏差,提高了测量信号的准确性. 3.4数据处理中心 数据处理中心是由RS485通讯服务器和PC工业控制机组成。数据处理中心是负责将水温差检测，流量检测传送来的测量的数据信号通过运算以及软件对检测数据进行处理后，再进行误差的微调修正。 3.5系统软件 整个系统采用先进的计算机技术将温度测量、数据处理、储存、自校准、通讯完全融为一体，形成高度一体化、集成化的数字温度仪表。具有很高的可靠性、稳定性。 系统最快巡检周期为180点／2S，可根据需用设定时间，系统速度已远超过通用的PLC或KCS系统． 4.系统主要功能及技术参数： l 数字化热负荷传感器集成了高精度温度测量、抗恶劣水质的流量测量系统，可在线实时测量冷却壁热流密度变化，仪表采用国际先进技术将所有检测信号、控制信号以数字量的形式传输，速度更快、抗干扰能力更强。 l 水温差测量精度0-50℃/±0.1度、50-100℃/±0.2度；流量测量精度5-17m3/h/±1.0％，其中6-17 m3/h时误差小于±0.8％；热流强度测量精度0-50℃/6-17 m3/h / ±1.0％。　　　　　　　　　　　 l 系统采用现场总线技术配合先进的仪表网络供电方式，大大减少了现场的电缆的数量，信号传输距离长达1KM，且传输的衰减不影响测量精度。 l 测量数据通过类似Profibus技术总线由串口进入计算机系统，完成数据的处理、存储、显示，单台计算机可以完成大量的数据采集与处理。 l 系统最快巡检周期为100点／2S，可根据需用设定时间，系统速度已远超过通用PLC或DCS系统。 l 系统软件功能主要包括： a) 分层集中实时显示指定冷却壁的热负荷、进出水温度、温差、流量。 b) 显示指定冷却壁的热负荷、进出水温度、温差、流量实时曲线图。 c) 显示指定冷却壁的热负荷、进出水温度、温差、流量历史曲线图。 d) 热负荷水温差超限时报警、显示相应冷却壁的水温差、热负荷。 e) 以高炉断面图形式动态表现该层热负荷实时工况，为高炉生产提供崭新的手段。 f) 实时报警记录、报警历史总览，可根据指定要求检索。 g) 指定测量点的仪表在线参数设定、故障诊断。 h) 自动定时清理数据库，将数据自动转存到指定目录下，防止数据库过度膨涨，有效保证了系统可靠运行，同时也保证了在系统发生故障原有数据不会丢失。 i) 有效数据的excel形式输出，可任意选择任意时段数据输出到excel报表中。 j) 有效数据的打印输出，可任意选择任意时段数据打印输出。 k) 可任意选择任意时段实时曲线、历史曲线以图形形式打印输出。 l) 以固定格式定时打印输出各块冷却壁的实时热负荷水温差。 l 系统可通过OPC标准数据库接口、快速以太网总线与高炉计算机数据库连接，实现数据共享，成为高炉控制系统的一部分。 l 系统可移植性强，安装简便、快速。 l 系统可在一台计算机上实现多达500点的冷却壁水温差与热负荷的测量与管理，现场至控制室也仅需一根电缆，可靠、方便、价格低廉的实现高炉全部冷却壁水温差及热负荷的监测， 5.系统的设计与特点 系统能轻松的实现多达1000个点的温度、300个点的热负荷的测量。 l 经济方案：全部高炉冷却壁的温差测量。 l 实用方案：全部高炉冷却壁的温差测量与每层东南西北方向安装热负荷仪。 l 典型方案：全部高炉冷却壁的热负荷测量。 6.工业应用情况 由嘉逸科技公司研制开发的专利产品“高炉冷却壁热负荷与水温差在线连续检测系统”已成功在马钢一铁厂的9号高炉，10号高炉，11号高炉，13号高炉，二铁厂的1号2号3号4号高炉，四铁厂的1号高炉，南京钢铁公司的5号高炉，南昌钢铁的4号高炉，天津天铁的2号高炉。 技术咨询：夏春贵 （高级工程师）13865609350 0555－2763118－805