高炉炉底炉缸侵蚀自动监测及预警系统 - 图文

高炉炉底炉缸侵蚀自动监测及预警系统（FE系统）

技术方案

一、概述

1．FE系统的作用及功能

高炉长寿是当代冶金工作者最关心的问题之一。国外先进高炉一代炉役（无中修）寿命可达15年以上，部分达20年以上。国内高炉一代炉役（无中修）寿命在10年以下，少数10~15年，故近年来急起直追。高炉长寿涉及炉子设计、冷却设备、耐材、自动化、操作、维护等，无疑自动化是关键问题之一。

高炉长寿中的自动化主要包括以下5方面：1) 各风口支管的热风流量检测；2）炉子冷却水系统监视；3）炉身砌体温度检测；4）风口热风量分布自动控制；5）炉缸炉底侵蚀监视。 其中炉缸炉底侵蚀监视是最能直接反映炉子的寿命。我公司针对这一点，从俄罗斯引进了炉底炉缸侵蚀自动监测及预警系统（FE系统）。下面我们主要介绍一下FE系统。 (1)FE系统在高炉炼铁中的作用

通常在高炉炉底、炉缸两个区域的每一层冷却器或耐火材料热面下的炭砖中都预埋了若干支在线监测的专用传感器，监测炭砖温度。将测定的温度信息用数学模型解析，转换成炉强耐火材料残余厚度的画面，直观地向高炉操作者显示炉衬残余厚度及炉缸炉底1150℃等温线（面）。在炉役中后期，为了尽可能的延长炉龄，采用有效的炉缸炉底侵蚀状况在线监测模型十分重要。可靠的炉缸炉底侵蚀状况在线监测模型能使整个炉缸炉底耐火炉衬的残余厚度始终处于受控状态。目前大多数高炉的炉缸监测设计标准偏低，监测信息太少使在线监测模型很难预报准确，容易发生炉底及炉缸侧壁局部烧穿等恶性事故。为了尽可能减少非受控盲区，应建立更严密的炉缸监测体系。并对关注度高的出铁口等重点部位密集配置监测专用传感器，确保炉缸侵蚀状况在线的监测模型能准确预报，才能在高炉生产的中后期有效避免炉底及炉缸烧穿漏铁水或爆炸等恶性事故的发生。

(2)FE系统的功能

a.FE系统能够直观显示各切面炉底和炉缸耐火内衬侵蚀状态图；各温度点分布图；历史曲线图；统计图等。

b.FE系统能够自动不间断的对高炉炉底及炉缸的内衬实际温度分布进行自动检测记录和处理。 c.FE系统可直观的彩色显示当前及过去任意时刻（根据硬盘容量而定）的高炉不同切面的内衬表面温度实际分布。

d.FE系统对高炉炉缸、炉底可能烧穿的部位进行预报警，以便高炉车间采取正确和及时的措施，防止高炉炉底炉缸发生烧穿事件。 2.我公司FE系统的特点

我公司研发的高炉炉底炉缸侵蚀自动监测及预警系统（以下简称“FE系统”）是利用在高炉炉底炉缸的耐火砖内埋设的俄罗斯杰斯科技有限公司的专利产品——高炉专用温度传感器，来检测高炉炉底和炉缸内的温度分布情况，利用传热学原理，借助由该公司专业开发并有我公司及北京科技大学专业汉化升级的FE系统专用软件，通过计算机信息处理技术来确定高炉炉底炉缸的侵蚀状况的自动化系统。FE系统软、硬件运行寿命大于现代高炉的一代炉龄。

俄罗斯杰斯科技有限公司座落在具有俄罗斯第一科技城著称的奥普宁斯克市。 杰斯公司一直致力于测温领域的研究，每年都为用户提供新型产品。一部分是独一无二的 ，著作权已获得专利证书。该公司开发的高炉炉底炉缸侵蚀自动监测及预警系统使工长能在线观察到炉内状况，能更好地操控高炉，避免事故的发生，使高炉实现安全、稳产、高产、低耗和长寿的目标，具有巨大

的经济效益和良好的社会效益。我公司和北京科技大学联合，将该系统的软件进行汉化，并结合国内高炉的运行情况，利用传热学原理,运用多极边界元法，对炉底炉缸的侵蚀数学模型进行了改进,开发出了具有良好的用户界面、强大数据处理能力的应用软件,在线监视炉底炉缸的侵蚀形状。

3. FE系统结构原理概述

高炉炉底炉缸侵蚀自动监测及预警系统的结构原理如下图所示。该拓扑结构为三级拓扑结构，一为现场数据采集级，二为监控管理级，三为网络管理级。

(1)现场数据采集级：包括高炉炉底炉缸所埋设的高炉专用传感器。用于高炉炉底炉缸内衬耐火墙中各预测点的温度采集。

(2)监控管理级：包括上位机、下位机和通讯转换器。进行现场数据采集，显示现场各采集点的信息，完成人机对话。

(3)网络管理级：完成对监控管理级的信息交换及处理，对生产过程起监督管理的作用，并与上级的管理网络连

通，把生产过程的动态数据送到网上，实现网络管理一体化。 (4)FE系统原理图

FE系统原理图

二、FE系统设备选型

1. FE系统的组成

FE系统由现场数据采集级、监控管理级、网络管理级组成的，共同完成对高炉炉底炉缸的侵蚀情况的监视工作。

其中现场数据采集级所包含的设备有：专用测温传感器、气密引出装置、信号采集接线箱（内含专用接线排）；

监控管理级所包含的设备有：软件、工业控制计算机、显示器、通讯设备、专用电源模块、专用控制器、配电箱、报表打印机等；

网络管理级（可根据需方要求选配）所包含的设备有：网络交换机、ERP系统服务器等； 2. FE系统选型 专用测温传感器

专业测温传感器为俄罗斯杰斯科技有限公司生产的专利产品。其定购人在俄罗斯和独联体已经超过了500家企业。专业传感器在检测中具有工艺性并且很方便；具有稳定性，不易弯曲和受振动影响，有很小的惯性，高度的稳固性和长工作寿命（大于一代炉龄）；在0-48mV区间具有很好的线性再生特性。专用传感器的外直径：≤3.5mm。专用传感器的长度可达到60m。

气密引出装置

FE系统专用测温传感器的引线在安装时必须分组，沿高炉冷却壁与冷却壁之间夹缝敷设到气密引出装置钢管内并作密封处理以保证其足够搞的致密性。

FE系统的气密引出装置是管式结构，由不锈钢金属制成，缝隙用特殊密封材料填充，将传感器固定、封牢，以保证其密封性。

信号采集接线箱（内含专用接线排） 不同高炉采用不同的接线箱

工业控制计算机

FE系统采用研华工业控制计算机。P4 3.0G/1G/160G/100M网卡

研华IPC-610P4-30ZF 显示器

FE系统采用三星21’液晶显示器 软件

俄罗斯杰斯公司自主研发的高炉炉底炉缸侵蚀自动监测及预警系统软件使工长能直观的观察到炉内状况，能更好地操控高炉，避免事故的发生，使高炉实现安全、稳产、高产、低耗和长寿的目标，具有巨大的经济效益和良好的社会效益。我公司和北京科技大学联合，将该系统的软件进行汉化，并结合国内高炉的运行情况，利用传热学原理,运用多极边界元法，对炉底炉缸的侵蚀数学模型进行了改进,开发出了具有良好的用户界面、强大数据处理能力的应用软件,在线监视炉底炉缸的侵蚀形状。

通讯设备

ADAM-4521是一款智能RS-422/485到RS-232转换器。它专门为将RS422/485设备与RS-232网络相连而设计的。RS-232是一种最通用的传输标准，在大多数计算机系统，测量设备，PLC及工业设备中得到了广泛得应用。但由于RS-232是一种不平衡的传输，它在传输速度，通信距离，特别是网络能力等方面都受到了很大的限制。ADAM-4521 可寻址转换器解决了这个问题，它能为每个RS-232设备分配一个地址，使用RS-232设备组件一个易于通信的RS-485网络。

主要性能 ◆内置微处理器

◆最高传输速率可达115.2 kbps ◆1000 Vdc隔离保护 ◆RS-485线路过压保护

◆RS-232 和 RS-485可设定不同波特率 专用控制器

FE系统采用研华专业控制器模块ADAM-5000/485 ，系统使用 EIA RS-485 协议，这是工业界广泛使用的用于双向、平衡传输的通讯标准。RS-485 标准是特别为工业多站系统需要在远距离高

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