淺談無線測溫技術在高爐爐殼溫度檢測中的應用

摘要:應用方便靈活的無線測溫和熱成像技術對高爐爐殼進行檢測，利用熱成像進行檢測，發現了溫度異常區域後對關(guan) 注部位進行點的檢測，預防爐殼的燒穿，對溫度數據采集及存儲(chu) ，通過查看曆史趨勢來對測溫點狀況進行預判，並采取相應的措施，為(wei) 高爐的安全生產(chan) 創造好的環境，避免惡性事故的發生。

關(guan) 鍵詞:無線測溫；爐殼；無線探頭；局域網；熱成像

0引言

2021年首鋼長治鋼鐵有限公司（以下簡稱長鋼）煉鐵廠貫徹長鋼本質化安全管理精神，各層級全力推進本質化安全管理實施，圍繞圍繞“無人則安、提效降險、危險隔離"的本質化安全理念，在高危環節及事故易發的高風險點位推進本質化安全改造，並持續改進，實現作業(ye) 現場風險有效管控。為(wei) 此煉鐵廠技術人員對熱成像和無線測溫技術進行應用研究，取得了好的效果。

1高爐爐缸爐底隱患及對策

高爐爐缸區域相鄰冷卻壁之間的“弱冷區"，冷卻壁水溫差熱負荷監測屬於(yu) “麵"監測，而爐缸燒穿一般情況是在某一點燒穿的，因此，在爐缸區域相鄰冷卻壁之間的“弱冷區"屬於(yu) 監測區域。事實證明：一旦爐缸燒穿發生在此弱冷區，水溫差無法在及時預警。因此，除了通過冷卻壁間用水溫差進行“麵"監測外，還需通過爐皮溫度監測係統進行“點"監測，才能實現爐缸安全狀態的監測。

爐役中後期，僅(jin) 靠測溫熱電偶無法監測爐缸的溫度變化：當爐缸侵蝕較為(wei) 嚴(yan) 重時（特別是爐役中後期），隨著內(nei) 襯溫度的升高（大於(yu) 800℃),測溫熱電偶自身的溫度檢測功能受高溫影響，測溫穩定性和準確性隨之降低，並有可能出現溫度檢測功能喪(sang) 失。在爐役中後期，隨著爐缸侵蝕的不斷加劇，部分測溫熱電偶開始損壞，導致無法監測爐缸的溫度。所以引入了無線測溫裝置。

2九號高爐檢測現狀

1）利用爐缸爐底磚襯內(nei) 埋設測溫熱電偶，共16層181根熱電偶監控高爐內(nei) 襯，其中爐缸共有131根提供了溫度數據製作的“爐缸爐底侵蝕狀態監測預警軟件"。

2）利用109個(ge) 測水溫差的測溫精密熱電阻給199塊冷板提供數據製作的“水溫差熱負荷監測預警軟件"。

3）爐內(nei) 安裝了可以看到爐內(nei) 溜槽和料麵型狀的熱成像係統。

在此基礎上長鋼自主開發了無線高爐爐皮溫度在線監測預警係統，實現對爐缸及高爐本體(ti) 的安全監控，避免惡性生產(chan) 事故的發生。

3無線高爐爐皮溫度在線監測預警係統的特點

3.1網絡方麵

雖然是無線傳(chuan) 輸，由於(yu) 高爐生產(chan) 現場環境差，有蒸汽、水、高溫、煤氣、灰塵，大型設備的施工會(hui) 導致信號的幹擾，所以我們(men) 采用了無線加有線的模式，值班室離現場較遠，如果全靠無線傳(chuan) 輸距離遠且不可靠，我們(men) 在不同的三個(ge) 方向的立柱上安裝了3個(ge) 無線接收器，立柱離本體(ti) 有一定的距離，環境較好，適合走線，附近的測溫探頭就近接入。

采用了ZLAN長鋼的八串口服務器，把現場的3個(ge) 無線接收器信號統一接到2樓配電室，在通過以太網傳(chuan) 到值班室終端，如同服務器一樣，每個(ge) 接收器采用不同的頻段，可同時接收128個(ge) 測溫探頭，如圖1所示。

3.2硬件方麵

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

2）無線溫度自動監測是指在爐殼上安裝特製的接觸式爐皮溫度在線監測設備（爐皮溫度傳(chuan) 感器），並通過無線通信網絡將監測點溫度數據實時發送到計算機係統的爐皮溫度監測係統，由計算機係統24h不間斷地實時監測各測溫點的溫度數據變化實況，並進行自動計算和分析，並根據設定的閾值進行預警，指導高爐操作人員進行針對性操作，提高護爐效果，預防高爐爐缸燒穿事故的發生。

3）無線通信爐皮溫度傳(chuan) 感器采用無線數字通信方式，擺脫了線纜的束縛，測溫點可任意布放（同時，每個(ge) 測溫點相對獨立，即使某個(ge) 測溫點出現故障，也不會(hui) 影響整個(ge) 係統的運行）。

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

5）針對原吸附式傳(chuan) 感器安裝後，在後期可能出現消磁或震動導致傳(chuan) 感器脫落，對原傳(chuan) 感器進行了技術改造，並申請了實用新型，（ZL202022738420.3）。

通過對高爐爐缸2-3段、爐腰爐身7-9段部位監測點進行監測，結合生產(chan) 驗證，本項目監測功能完善、運行可靠，滿足高爐爐殼工藝監測需求，同時該係統有1號、2號、11號—14號6個(ge) 無線頻段，每個(ge) 頻段可以安裝128個(ge) 探頭，目前1號無線站使用8個(ge) 點位，2號站使用18個(ge) 點位、11號、12號均使用30個(ge) 點位，13號使用8個(ge) 點位、14號使用10個(ge) 點位，目前監測點和無線頻段冗餘(yu) 量大，可以借本項目進一步擴展至其他監測區域，為(wei) 此結合監測點屬性特點，把本項目冗餘(yu) 量推廣應用到九號熱風爐爐殼、拱頂等關(guan) 鍵部位的溫度監測，擴展本項目的使用效率。

在熱風爐熱風總管、熱風爐熱風支管、熱風爐爐殼、熱風爐拱頂等關(guan) 鍵部位安裝無線可移動測溫熱電阻8支，共104支。

3.3軟件方麵

1）溫度準確監測，無線發射，控製室集中顯示。

2）自主C#語言開發采集單元，解析回采數據的轉換、顯示格式，並把采集的數據發回到WINCC係統平台，充分利用WINCC工作平台，實現運算、顯示等功能。

3）利用microsoft的免費文字轉語音開發包Interop.SpeechLibSDK5.1，自主開發語音朗讀功進行語音報警設置，豐(feng) 富報警模式。

4）實現監測源多點監測、高爐使用了3個(ge) 接收器統一接收、現場分屏循環顯示，避免重複增加接收器造成的費用浪費。

5）實現多監測點溫度聲光和語音報警；運行趨勢獨立存儲(chu) ，便於(yu) 複盤分析，查根源。

6）利用CAD三維製圖技術，還原爐殼內(nei) 部結構，準確確定安裝位置，使測溫點與(yu) 結構圖一一對應，並用不同的顏色標注不同溫度點，根據不同的顯示顏色，區分判斷監測部位溫度，直觀明了，監測方便。

7）通過實時監控，確保高爐工藝需求及安全生產(chan) ，通過監視畫麵檢測，方便了查看，並設置了預警係統，比如：爐缸溫度小於(yu) 50℃為(wei) 安全運行狀態，溫度在50~55℃之間需黃色預警，崗位人員到預警點現場查看，巡查原因，溫度大於(yu) 55℃紅色警報並警報響起，崗位人員需采取爐體(ti) 噴水作業(ye) ，改高壓水強化冷卻，控製冶煉強度，堵風口等措施，確保安全。

8）該係統爐殼趨勢、熱風爐趨勢等操作畫麵，方便監控，對曆史數據有實時記錄，可以存儲(chu) 3個(ge) 月溫度變化數據，便於(yu) 對曆史運行趨勢進行追溯，進行原因分析，查找問題，製定有效高爐操作、護爐方案。

4安科瑞溫度在線監測係統解決(jue) 方案

4.1概述

電氣接點在線測溫裝置適用於(yu) 高低壓開關(guan) 櫃內(nei) 電纜接頭、斷路器觸頭、刀閘開關(guan) 、高壓電纜中間頭、幹式變壓器、低壓大電流等設備的溫度監測，防止在運行過程中因氧化、鬆動、灰塵等因素造成接點接觸電阻過大而發熱成為(wei) 安全隱患，提高設備安全保障，及時、持續、準確反映設備運行狀態，降低設備事故率。

Acrel-2000T無線測溫監控係統通過RS485總線或以太網與(yu) 間隔層的設備直接進行通訊，係統設計遵循國際標準Modbus-RTU、Modbus-TCP等傳(chuan) 輸規約，安全性、可靠性和開放性都得到了較大地提高。該係統具有遙信、遙測、遙控、遙調、遙設、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可以監控無線測溫係統的設備運行狀況，實現快速報警響應，預防嚴(yan) 重故障發生。

4.2應用場所

適合在泛在電力物聯網、鋼廠、化工、水泥、數據中心、醫院、機場、電廠、煤礦等廠礦企業(ye) 、變配電所等電力設備的溫度監測。

4.3係統結構

溫度在線監測係統結構圖

4.4係統功能

測溫係統主機Acrel-2000T安裝於(yu) 值班監控室，可以遠程監視係統內(nei) 所有開關(guan) 設備運行溫度狀態。係統具有以下主要功能：

1）溫度顯示：顯示配電係統內(nei) 每個(ge) 測溫點的實時值，也可實現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

2）溫度曲線：查看每個(ge) 測溫點的溫度趨勢曲線。

3）運行報表：查詢及打印各測溫點時間的溫度數據。

4）實時告警：係統能夠對各測溫點異常溫度發出告警。係統具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發出語音告警，告警方式有彈窗、語音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時提醒值班人員。

5）曆史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進行存儲(chu) 和管理，方便用戶對係統事件和報警進行曆史追溯，查詢統計、事故分析等。

4.5係統硬件配置

溫度在線監測係統主要由設備層的溫度傳(chuan) 感器和溫度采集/顯示單元，通訊層的邊緣計算網關(guan) 以及站控層的測溫係統主機組成，實現變配電係統關(guan) 鍵電氣部位的溫度在線監測。

5實施後取得的效果

該項目在煉鐵廠九號高爐實施後，操作人員可以及時了解高爐危險區域的壁體(ti) 溫度及其變化趨勢，及時采取有效的護爐措施，預防安全事故的發生，借鑒該項目在高爐建立“爐殼溫度在線監測預警體(ti) 係"，無疑是一種有效手段。

該項目實施後借助局域網拓寬了專(zhuan) 業(ye) 人員群體(ti) 參與(yu) 度，研究處理措施，消除故障於(yu) 萌芽狀態。通過便攜式熱成像儀(yi) 檢測到溫度高的區域後，可以方便及時地對無線溫度傳(chuan) 感器進行移位，實現監護。

可以隨時查看溫度數據的曆史趨勢，對環境狀況做出預判，提前製定。

6結語

以上存在問題的複雜性和解決(jue) 問題的困難性，有可能釀發惡劣生產(chan) 和安全事故，問題的存在也製約了高爐長壽高效運行的生產(chan) 組織和節奏，如何通過事前控製，借助先進的技術手段、技術措施，提前發現問題症結點，運用先進的工業(ye) 技術合理、科學地對症結點存在的問題進行“微創"處理，把治理症結點工作作為(wei) 關(guan) 注對象，杜絕症結點問題控製擴大為(wei) “病灶麵"，利用原理實現以小博大，降低高爐本體(ti) 生產(chan) 維護成本，為(wei) 高爐創造寬鬆的高效冶煉環境，創造經濟效益，為(wei) 社會(hui) 安全生產(chan) 和環境保護工作的持續開展奠定堅實的基礎。

安科瑞侯文莉