漏鋼預(yù)報系統(tǒng)

漏鋼預(yù)報系統(tǒng)主要由以下幾部分組成:現(xiàn)場操作箱、控制柜、工控機(jī)、熱電偶模塊、連接器、熱電偶、熱電偶保護(hù)套管、離線檢測裝置等部分組成,系統(tǒng)布置如圖1所示。

圖2是發(fā)生黏結(jié)漏鋼時,漏鋼預(yù)報系統(tǒng)中典型溫度變化曲線。曲線記錄表明,系統(tǒng)使用了2排熱電偶作監(jiān)控。開始時溫度正常,鋼水的平均溫度(坯殼凝固)從結(jié)晶器上口到澆鑄方向遞減。因此平均溫度會根據(jù)測量點的不同而呈水平平行線。而黏結(jié)時,鑄坯直接和銅板接觸,保護(hù)渣在銅板和坯殼之間失去絕熱作用,導(dǎo)致銅板溫度略上升。隨著黏結(jié)的發(fā)生,結(jié)晶器上口坯殼停止移動并增厚,結(jié)晶器中相應(yīng)區(qū)域在出現(xiàn)一個高溫峰值后就會再次冷卻下來。隨著黏結(jié)面的擴(kuò)大,黏結(jié)點附近相同行的電熱偶也會經(jīng)過短暫的延時,出現(xiàn)類似溫度變化。隨著黏結(jié)面的擴(kuò)大,撕裂部位的下移,安裝在第二排熱電偶會出現(xiàn)溫度上升。這樣上下兩條溫度曲線會形成交叉點,交叉點的產(chǎn)生預(yù)示著有黏結(jié)的產(chǎn)生,出現(xiàn)漏鋼危險。

預(yù)報系統(tǒng)可分為手動操作或自動控制。當(dāng)選擇人工控制時,操作人員根據(jù)系統(tǒng)畫面及報警,手動控制相應(yīng)系統(tǒng);在自動狀態(tài)下,當(dāng)出現(xiàn)非正常狀態(tài)時,系統(tǒng)自動降低相應(yīng)流的拉速并發(fā)出警報,相應(yīng)流自動減速,以便使裂口愈口。提供的愈合時間是根據(jù)不同鋼種預(yù)先設(shè)定的。自發(fā)生報警恢復(fù)至正常狀態(tài),不需人工操作,如圖3所示。

漏鋼預(yù)報系統(tǒng)，是一種可以通過分析分布在結(jié)晶器壁上的熱電偶采集到的溫度變化，得知坯殼破裂處及其擴(kuò)展，從而檢測出漏鋼趨勢并進(jìn)行報警的設(shè)備。漏鋼預(yù)報系統(tǒng)主要由兩部分組成：檢測系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。檢測系統(tǒng)包括熱電偶矩陣、熱電偶模塊、總線通信網(wǎng)絡(luò)、PLC等，主要負(fù)責(zé)采集實時數(shù)據(jù)（溫度、拉速、液位等）；控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)分析處理單元、操作箱、PLC等，主要負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，輸出分析結(jié)果，并通過控制拉速達(dá)到消除漏鋼隱患的目的。應(yīng)用領(lǐng)域：漏鋼預(yù)報系統(tǒng)主要應(yīng)用在鋼鐵行業(yè)、冶金行業(yè)等。

連鑄生產(chǎn)過程中的漏鋼是最具危害性的生產(chǎn)事故,對作業(yè)穩(wěn)定性、產(chǎn)品質(zhì)量、人身安全及設(shè)備壽命都有不良影響,1次典型漏鋼事故所造成的損失可能接近20萬美元。因此,連鑄企業(yè)和科技工作者投入了大量時間、資金,研制開發(fā)結(jié)晶器漏鋼預(yù)報系統(tǒng)。連鑄漏鋼可分為黏結(jié)漏鋼、夾渣漏鋼、裂紋漏鋼等,而黏結(jié)性漏鋼又是連鑄漏鋼的主要成因,亦是降低其漏鋼率的關(guān)鍵性因素。目前采用的熱電偶測溫法,即在結(jié)晶器上安裝熱電偶,檢測溫度變化,判斷并預(yù)報漏鋼可能,及時反饋自動控制系統(tǒng),自動或提示操作人員采取避險措施,已被逐步證明是較為科學(xué)適用的方法。然而,根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的漏鋼預(yù)報系統(tǒng)在使用中存在誤報,漏鋼時報警、漏鋼后報警,甚至不報警等現(xiàn)象,給用戶帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

在連鑄生產(chǎn)過程中,結(jié)晶器內(nèi)實際沒有黏結(jié),但是由于某些原因?qū)е聼犭娕紲囟惹€波動過大而產(chǎn)生漏鋼預(yù)報即誤報;但結(jié)晶器內(nèi)實際發(fā)生了黏結(jié),而由于熱電偶沒有檢測到等原因漏鋼預(yù)報系統(tǒng)沒有預(yù)報而發(fā)生漏鋼事故,就是漏報。經(jīng)過現(xiàn)場試驗分析以及相關(guān)文獻(xiàn)資料的總結(jié),誤報、漏報發(fā)生的原因主要有以下幾種。

漏鋼預(yù)報系統(tǒng)漏鋼預(yù)報系統(tǒng)誤報的原因

1)熱電偶線下檢測質(zhì)量不合格,熱電偶存在質(zhì)量問題。在使用過程中熱電偶性能不穩(wěn)定或失去熱電特性,溫度曲線波動過大,造成誤報。

2)熱電偶裝配方式不夠合理或者密封不好,裝配熱電偶的螺栓里進(jìn)水及油污將使測量溫度與實際溫度偏差大,溫度曲線呈波動狀,造成誤報。

3)漏鋼預(yù)報系統(tǒng)使用一段時間后,熱電偶與結(jié)晶器安裝槽不能緊密接觸,導(dǎo)致熱電偶偶頭偏離結(jié)晶器銅板或與異物相接觸,造成誤報。

4)電氣設(shè)計不合理、插接件防水性差、電磁干擾嚴(yán)重,在熱電偶信號傳輸過程中發(fā)生失真現(xiàn)象,使溫度曲線波動,將產(chǎn)生誤報。

5)在漏鋼預(yù)報系統(tǒng)中,相應(yīng)鋼種組報警參數(shù)值設(shè)置較小或較大,也會產(chǎn)生誤報。

漏鋼預(yù)報系統(tǒng)漏鋼預(yù)報系統(tǒng)漏報的原因

1)由于熱電偶本身質(zhì)量問題或熱電偶故障等原因,誤報頻繁,被迫關(guān)閉。若關(guān)閉處坯殼發(fā)生黏結(jié),將產(chǎn)生漏報。

2)熱電偶信號傳輸及處理過程中發(fā)生數(shù)據(jù)失真,產(chǎn)生漏報。

3)結(jié)晶器液面設(shè)置過低,黏結(jié)點超出第2排熱電偶敏感反應(yīng)區(qū),產(chǎn)生漏報。

4)結(jié)晶器保護(hù)渣熔點高,在第2排熱電偶以下產(chǎn)生黏結(jié),造成漏報。

5)參數(shù)及算法不合理,也將產(chǎn)生漏報。

1)設(shè)計熱電偶離線檢測裝置,高度仿真模擬結(jié)晶器內(nèi)的溫度變化,精確檢測熱電偶的測溫精度和響應(yīng)速率,確保每個熱電偶的質(zhì)量。離線檢測裝置由檢測箱、加熱板、溫度控制器、計算機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)溫度傳感器、傳輸電纜、接線箱、電氣箱等8部分組成。利用熱電偶離線檢測系統(tǒng)可以在線下批量檢測熱電偶,并對所有待檢熱電偶建立數(shù)據(jù)庫,統(tǒng)一管理,以便在同一個結(jié)晶器上安裝性能相近的熱電偶,保證系統(tǒng)判斷的準(zhǔn)確性。

2)熱電偶經(jīng)過特殊設(shè)計,能夠保證熱電偶偶頭始終接觸到銅板,無論是線下,線上或是人為干預(yù)都不會脫離銅板,從而避免了采集到的溫度數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確出現(xiàn)的漏報和誤報情況。

3)設(shè)計雙層熱電偶套管,有效防止熱電偶內(nèi)進(jìn)水和電磁干擾。熱電偶內(nèi)套管與外套管相結(jié)合,達(dá)到雙重保護(hù)目的,即使在外套管與結(jié)晶器密封處進(jìn)入少量的水和水蒸汽,此時壓力已經(jīng)大大減小,很難再穿透內(nèi)層套管,保證了熱電偶偶頭位置的干燥、潔凈,并能有效防止其他信號的干擾,從根本上保證了測溫的準(zhǔn)確性。

4)根據(jù)連鑄機(jī)澆鑄斷面、拉速及鋼種化學(xué)成分,把相同工藝路線及相近化學(xué)成分的鋼種歸為同一鋼種組,設(shè)定合理的報警參數(shù)值,以保證實現(xiàn)既能減少誤報率,又能避免漏報的目的。

5)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和邏輯參數(shù)判斷法的綜合運用。完善的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必然能顯著增加漏鋼預(yù)報的準(zhǔn)確率,但是神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)在漏鋼預(yù)報中存在它的局限性。完善的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)必須大量的訓(xùn)練樣本,樣本不全面將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)功能不全。因此采用邏輯參數(shù)判斷法結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法可以使設(shè)備快速投入生產(chǎn),當(dāng)完成樣本采集后采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法,保證漏鋼報警準(zhǔn)確率。 2100433B

（1）監(jiān)測摩擦力進(jìn)行漏鋼預(yù)報。常用的方法是在振動液壓缸上安裝測力計、在振動裝置上安裝測定器、在結(jié)晶器上安裝加速計和測力計來檢測摩擦力。因振動裝置的運行狀況對摩擦力的測量影響較大，使摩擦力的測量精度難以保證。這種方法雖簡單，但精確度不太高，而且只能預(yù)報黏結(jié)漏鋼，生產(chǎn)中常出現(xiàn)誤報。

（2）依據(jù)結(jié)晶器的熱傳遞變化進(jìn)行漏鋼預(yù)報。最為簡單及直接的方法是測量結(jié)晶器冷卻水的進(jìn)水溫度和出水溫度間的溫差，但這種方法常產(chǎn)生誤導(dǎo)。使用的是測量熱傳遞量來進(jìn)行漏鋼預(yù)報。如運用結(jié)晶器單位時間內(nèi)單位面積上的熱傳遞量進(jìn)行漏鋼預(yù)報，操作者可根據(jù)單位面積上的熱傳遞量采取正確的行動，如減小拉速、增大拉速、停澆等。

（3）銅板熱電偶測量漏鋼預(yù)報。銅板熱電偶測量漏鋼預(yù)報的準(zhǔn)確率相對較高新上的漏鋼預(yù)報系統(tǒng)以熱電偶漏鋼預(yù)報為主。它的工作原理是在結(jié)晶器上安裝多只熱電偶，熱電偶的溫度值傳遞到計算機(jī)系統(tǒng)，超過規(guī)定值則報警，并自動采取相應(yīng)的措施或操作者采取相應(yīng)的操作以避免漏鋼的發(fā)生。此方法具有預(yù)報黏結(jié)漏鋼、裂紋漏鋼、夾渣漏鋼、鑄坯凹陷及直觀顯示結(jié)晶器內(nèi)鑄坯坯殼凝固情況的功能，其信息納入鑄坯質(zhì)量預(yù)報系統(tǒng)。

地質(zhì)超前預(yù)報。

簡稱“天氣預(yù)警系統(tǒng)”。能自動地進(jìn)行短時災(zāi)害性天氣(如熱帶氣旋、暴雨、高溫、低溫、大霧等)預(yù)報、警報服務(wù)的體系。包括:電子計算機(jī)自動收集、處理、存儲有關(guān)氣象信息,并生成多種圖形、圖像產(chǎn)品,以及中尺度天氣實時資料庫、甚高頻通信網(wǎng)和警報服務(wù)系統(tǒng)。能在短時內(nèi)(如515分鐘)將災(zāi)害性天氣預(yù)報、警報傳遞到用戶,使用戶及時采取相應(yīng)的緊急措施。