摘要：采用方便靈活的無線測溫和熱成像技術對高爐外殼進行檢測，利用熱成像進行檢測。發現溫度異常區域后，對關注點進行檢測，防止爐外殼燒穿，采集存儲溫度數據。通過查看歷史趨勢，可以預測測溫點的情況，并采取相應措施，為高爐的安全生產創造良好的環境，避免惡性事故的發生。

關鍵字：無線測溫；爐殼；無線探頭；局域網；熱成像

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，全力推進各級本質化安全管理實施。圍繞“無人安全、提高效率、降低風險、隔離風險"的本質化安全理念，推進高風險環節和事故容易發生的高風險點本質化安全改造，持續改進，實現有效控制操作現場風險。因此，煉鐵廠的技術人員研究了熱成像和無線測溫技術的應用，取得了良好的效果。

1高爐爐底隱患及對策

高爐缸區相鄰冷卻壁之間的“弱冷區"，冷卻壁的水溫差和熱負荷監測屬于“面"監測，而爐缸通常在某一點燃燒。因此，爐缸區相鄰冷卻壁之間的“弱冷區"屬于監測區。事實證明，一旦在這個弱冷區燃燒，就不能及時預警水溫差。因此，除了通過冷卻壁之間的水溫差來監測“面"外，還需要通過爐皮溫度監測系統來監測“點"，從而實現對爐缸安全狀態的監測。

爐灶中后期，僅靠測溫熱電偶無法監測氣缸的溫度變化:當氣缸侵蝕嚴重(尤其是爐灶中后期)時，隨著內襯溫度的升高(大于800℃)，測溫熱電偶本身的溫度檢測功能受到高溫的影響，降低了測溫的穩定性和準確性，可能導致溫度檢測功能喪失。爐灶中后期，隨著氣缸侵蝕的加劇，一些測溫熱電偶開始損壞，無法監測氣缸的溫度。因此，引入了無線測溫裝置。

2九號高爐檢測現狀

1）16層181個熱電偶用于監測高爐內襯，其中131個用于溫度數據制作的“爐底侵蝕狀態監測預警軟件"由爐底磚襯埋設測溫熱電偶制成。

2）“水溫差熱負荷監測預警軟件"由109個測水溫差的測溫精密熱電阻為199個冷板提供數據。

3）爐內安裝了能看到爐內溜槽和料面形狀的熱成像系統。

4）在此基礎上，長鋼自主開發了無線高爐皮溫度在線監測預警系統，實現對爐缸和高爐本體的安全監測，避免發生惡性生產事故。

3無線爐皮溫度在線監測預警系統的特點

3.1網絡方面

雖然是無線傳輸，但是由于高爐生產現場環境差，包括蒸汽、水、高溫、煤氣和灰塵，大型設備的施工會造成信號干擾，所以我們采用了無線加有線的模式，值班室離現場很遠。如果無線傳輸距離很遠，不可靠，我們在不同三個方向的柱子上安裝了三個無線接收器。柱子與本體有一定的距離，環境良好，適合接線。

采用ZLAN長鋼的八串口服務器，將現場三個無線接收器信號統一連接到2樓配電室，通過以太網傳輸到值班室終端。就像服務器一樣，每個接收器可以同時接收128個測溫探頭，如圖1所示。

3.2硬件方面

1)擴展溫度探頭類型，低溫區0～+80℃采用吸附安裝方式，高溫區80℃～+用發射器吸附500℃，用熱電偶螺紋固定，延長傳感器的使用壽命。

2)無線溫度自動監測是指將專門的接觸式爐皮溫度在線監測設備(爐皮溫度傳感器)安裝在爐殼上，監測點的溫度數據通過無線通信網絡實時發送到計算機系統的爐皮溫度監測系統。計算機系統可以24小時不間斷地實時監測各測溫點的溫度數據變化情況，并進行自動計算和分析，并根據設定的閾值進行預警，引導高爐操作人員進行針對性操作，提高保護效果，防止高爐缸燒穿事故。

3)無線通信爐皮溫度傳感器采用無線數字通信，擺脫了電纜的束縛，溫度測量點可以隨意布置(同時，每個溫度測量點都是相對獨立的，即使某個溫度測量點出現故障，也不會影響整個系統的運行)。

4)爐皮溫度傳感器采用磁吸式安裝方式，拆裝方便，5s即可拆裝傳感器。

5)原吸附式傳感器安裝后，傳感器可能會因后期消磁或振動而脫落，對原傳感器進行了技術改造，并申請了實用新型(ZL2022738420.3)。

該項目的監測功能完善，運行可靠，通過監測高爐缸體2-3段、爐腰爐體7-9段的監測點，滿足高爐殼技術監測的需要。同時，該系統有6個無線頻段:1號、2號、11號-14號，每個頻段可安裝128個探頭。目前1號無線站使用8個點，2號站使用18個點，11號和12號使用30個點，13號使用8個點，14號使用10個點。目前監測點和無線頻段的冗余量較大，可以通過該項目進一步擴展到其他結合區域。

無線可移動測溫熱電阻8支安裝在熱風爐熱風總管、熱風爐熱風支管、熱風爐爐外殼、熱風爐拱頂等關鍵部位，共104支。

3.3軟件方面

1)精確監測溫度，無線發射，集中顯示控制室。

2)獨立開發C#語言采集單元，分析回收數據的轉換和顯示格式，將采集到的數據發送回WINCC系統平臺，充分利用WINCC工作平臺，實現運算、顯示等功能。

3)使用microsoft免費文本轉語音開發包Interopp.SpeechLibSDK5.自主開發語音朗讀功，設置語音報警，豐富報警模式。

4)實現監控源多點監控。高爐采用三個接收器統一接收，現場分屏循環顯示，避免了接收器反復增加造成的成本浪費。

5)實現多監測點溫度聲光和語音報警；運行趨勢獨立存儲，便于復盤分析，查根源。

6)利用CAD三維繪圖技術，恢復外殼內部結構，準確確定安裝位置，使測溫點與結構圖一一對應，用不同的顏色標注不同的溫度點，根據不同的顯示顏色區分判斷監測部位的溫度，直觀明了，便于監測。

7)通過實時監控，確保高爐工藝需求和安全生產。通過監控屏幕檢測，檢查方便，并設置了預警系統。例如，如果缸體溫度小于50℃，則需要在50~55℃之間進行黃色預警。工作人員應到預警點進行現場檢查。檢查原因，溫度大于55℃，紅色報警響起。工作人員應采取爐體噴水作業，改變高壓水，加強冷卻，控制冶煉強度。

8)該系統的爐殼趨勢、熱風爐趨勢等操作畫面，便于監控，實時記錄歷史數據，可存儲3個月的溫度變化數據，便于追溯歷史運行趨勢，分析原因，發現問題，制定有效的高爐操作和保護方案。

4安科瑞溫度在線監測系統解決方案

4.1概述

電氣接觸在線溫度測量裝置適用于高低壓開關柜內電纜接頭、斷路器觸點、刀閘開關、高壓電纜中間頭、干式變壓器、低壓大電流等設備的溫度監測。，防止接觸電阻過大，氧化、松動、灰塵等因素導致運行過程中發熱成為安全隱患，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-通過RS485總線或以太網與間隔層的設備，2000T無線測溫監控系統直接通信，系統設計遵循國際標準Modbus。-RTU、Modbus-TCP等傳輸規則大大提高了安全性、可靠性和開放性。該系統具有遙信、遙控、遙控、遙控、遙控、事件報警、曲線、棒圖、報表和用戶管理功能，可監控無線測溫系統的設備運行狀態，實現快速報警響應，防止嚴重故障。

4.2應用場所

適用于電力設備的溫度監測，如泛在電力物聯網、鋼廠、化工、水泥、數據中心、醫院、機場、電廠、煤礦等。

4.3系統結構

溫度在線監測系統結構圖

4.4系統功能

在值班監控室安裝了測溫系統主機Acrel-2000T，可對系統內所有開關設備的運行溫度狀態進行遠程監控。該系統具有以下主要功能：

溫度顯示；溫度曲線；運行報告實時報警；歷史事件查詢

4.5系統硬件配置

溫度在線監測系統主要由設備層的溫度傳感器和溫度采集/顯示單元、通信層的邊緣計算網關和站控層的溫度測量系統主機組成，實現變配電系統關鍵電氣部分的溫度在線監測。

5實施后取得的效果

煉鐵廠9號高爐實施后，操作人員可以及時了解高爐危險區的壁體溫度及其變化趨勢，及時采取有效的護爐措施，防止安全事故的發生。借鑒該項目，無疑是高爐建立“爐殼溫度在線監測預警系統"的有效手段。

項目實施后，借助局域網，拓寬了專業人員的參與度，研究了處理措施，消除了萌芽狀態的故障。無線溫度傳感器可以通過便攜式熱成像儀檢測到高溫區域后，方便及時移位，實現監控。

溫度數據的歷史趨勢可以隨時查看，預測環境狀況，提前制定。

6結語

上述問題的復雜性和解決問題的困難可能導致惡劣的生產和安全事故。問題的存在也限制了高爐長壽高效運行的生產組織和節奏。如何利用先進的技術手段和技術措施，提前發現問題的癥結點，運用先進的工業技術，對癥結點存在的問題進行合理科學的“微創"處理，以治理癥結點為重點，防止癥結點問題的控制擴大到“病灶表面"，利用原理實現小而大，降低高爐本體的生產和維護成本，為高爐創造一個堅實而有效的環境保護基礎。

采用方便靈活的無線測溫和熱成像技術對高爐外殼進行檢測，利用熱成像進行檢測。發現溫度異常區域后，對關注點進行檢測，防止爐外殼燒穿，采集存儲溫度數據。通過查看歷史趨勢，可以預測測溫點的情況，并采取相應措施，為高爐的安全生產創造良好的環境，避免惡性事故的發生。

參考文獻

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