熱電偶測溫漏鋼預報技術在6#連鑄機中的應用

摘要:通過對熱電偶測溫漏鋼預報探測及其運算原理的分析與說明,介紹了熱電偶測溫漏鋼預報在酒鋼6'連鑄機上的配置及其應用。
1引言
　　漏鋼是連鑄生產中的重大事故,不僅對連鑄機結晶器設備的損壞，同時影響產量給鋼廠造成重大的經濟損失。就漏鋼的種類可分為:粘結漏鋼懸掛漏鋼、開澆漏鋼裂紋漏鋼夾渣漏鋼、切斷漏鋼等,而其中最為常見、也不易控制的就是粘結漏鋼。為避免漏鋼事故的發生,就需要事故發生之前，能夠預知漏鋼征兆,并及時提醒操作人員,或采取自動降低拉速的手段。目前,國內漏鋼預報系統--般采用:監測摩擦力進行漏鋼預報;依據結晶器的熱傳遞變化進行漏鋼預報;銅板熱電偶測溫漏鋼預報3種預報手段。而銅板熱電偶測溫漏鋼預報方式由于其正確率較高,目前已成為普遍采取的方法。本文就針對熱電偶測溫漏鋼預報技術在6'連鑄機中的應用做簡述。
2熱電偶測溫漏鋼預報探測及運算原理
2.1漏鋼預報原理
　　在連鑄生產過程中，鋼坯坯殼由于某種原因，超過其機械強度而破裂,如果該坯殼破裂處未能凝固,則破裂處會以低于拉坯速度向下和橫向擴展,當坯殼破裂處到達結晶器底部時，就發生拉漏。當坯殼破裂時,鋼水直接與結晶器壁接觸,因而該處會有溫升,如果在結晶器的寬面和窄面的結晶器壁上安裝有熱電偶,就可以從熱電偶檢測到的溫度上得知坯殼破裂處的位置及變化的方向,從而提醒操作人員采用降低拉速的措施。
　　當坯殼破裂處到達上排熱電偶時,上排熱電偶溫度上升,該點溫度就會明顯高于同一排其余點的溫度,從而得到一個粘接點的預報。當坯殼破裂處經過一定時間下移到下排熱電偶時,下排熱電偶溫度和上排熱電偶同樣上升,識別這一溫度的變化趨勢及變化速率就可預報拉漏。
2.2粘鋼探測及運算原理
2.2.1在寬面,上的粘鋼探測原理
如圖1所示:
 
　　將彎月面溫度值與同一列內其它熱電偶的溫度值相比較,看是否出現反應粘鋼特征的溫度逆增狀況。在正常情況下,彎月面處熱電偶的溫度會高于同列其它排熱電偶的溫度，如果發生粘鋼,則會出現溫度逆增現象，即結晶器下部區域的溫度比彎月面處的溫度還要高。可以用如下兩個公式進行運算,比較結晶器寬面上每--列熱電偶在彎月面溫度值及低于彎月面的溫度值。
OT_寬面>粘鋼檢查值,OT_寬面=TC_檢查值-TC_M(式1)
其中:△T_寬面:寬面溫差
TC_檢查值:檢查點熱電偶溫度
TC_M:彎月面溫度
TS._M>粘鋼偏差極限,TS.M=[TC_M(現在)-TC.M(以前)]+[時間(現在)-時間(以前)](式2)
其中:TS_M:彎月面溫度梯度
TC__M(現在):彎月面熱電偶實際溫度
TC__M(以前):彎月面熱電偶前次檢測溫度
　　如果低于彎月面的熱電偶符合上面兩個條件,則被標注為“粘鋼ON"且每個寬面的“粘鋼ON計數器"都要增加。如果寬面上“粘鋼ON"熱電偶的總和≥粘鋼警告計數極限,則生成一個粘鋼警告;如果寬面上“粘鋼ON"熱電偶的總和≥粘鋼報警計數極限，則生成-個粘鋼報警。粘鋼警告計數極限和粘鋼報警計數極限是在畫面由工藝工程師進行手動設定。
2.2.2在窄面上的粘鋼探測原理
　　如下圖2所示:
 
　　與其它排進行,前三排的作用與寬面算法中彎月面的作用相同。把每-列前三排的熱電偶溫度值X與同一列其它熱電偶的溫度值Y相比較,然后看是否出現帶有粘鋼特征的溫度逆增現象發生。
OT_窄面>10C,OT_窄面=TC_Y-TC._X(式3)
其中:OT_窄面:窄面溫差
TC_Y:熱電偶Y溫度
TC_X:熱電偶X溫度
TS_窄面>粘鋼偏差極限,TS_窄面=[TC_X(現在)-TC._X(以前)]+[時間(現在)-時間(以前)](式4)
其中:TS_窄面:窄面溫度梯度
TC__X(現在):熱電偶X實際溫度
TC_X(以前):熱電偶X前次檢測溫度:
　　每列的X在1至3內變化,而Y在X+1到X+6內變化。如果在同--列上兩個相臨的熱電偶符合以上條件,例如(X=1,Y=2)(X=2,-.....,則生成一個粘鋼警告;如果在同一列上兩個不相臨的熱電偶符合以上條件,例如(X=1,Y=3)(X=,Y-=.....,則生成一個粘鋼報警。
2.3局部過熱點探測及運算原理
　　對于某點熱電偶進行判斷是否為局部過熱,應由如下圖3所示進行檢查:
 
TC_.梯度(X,Y)(現在)=[TC_溫度(X,Y)(現在)-TC_溫度(X,Y)(以前)]+[時間(現在-時間(以前)](式5)
其中:TC_溫度(X,Y)(現在):熱電偶(X,Y)的實際溫度
TC_溫度(X,Y(以前):熱電偶(X,)在前一個回路的溫度
　　對于兩個連續的回路,當溫度梯度大于漏鋼偏差極限時,即(TC_梯度(X,Y)(現在)>漏鋼偏差極限),同時(TC_梯度(X,Y)(以前)>漏鋼偏差極限)，則說明熱電偶探測到過熱點,如果兩個相臨的熱電偶探測到過熱點,則生成-一個漏鋼報警信號。
3漏鋼預報在6*連鑄機的應用
3.1計算機系統硬件配置
　　6'連鑄機漏鋼預報計算機控制系統硬件配置圖如圖4所示。
 
　　上位工控機采用MBDS軟件,下位采用了西門子S7-400的控制系統,上、下位通過以太網采用DCACom軟件進行通訊，設備層采用Poibus-_DP現場總線技術,通過Profibus-DP采集現場熱電偶的溫度信息,在S7-400系統進行處理,然后在上位軟件中進行運算和記錄數據,并以圖形和數字的方式顯示在上位畫面中。
3.2計算機系統數據配置
　　PLC系統主要功能是實時采集現場熱電偶溫度數據;MBDS(結晶器漏鋼探測系統的圖形接口)軟件主要功能是進行現場溫度數據的顯示和進行漏鋼預報,在上位畫面中可以將溫度數據轉換為圖像模式進行不同顏色的顯示，并進行粘鋼和漏鋼預防算法描述;DCACom是用于與PLC進行通訊的標準軟件包。系統數據及存儲方式如下圖5所示:
 
3.3熱電偶配置
　　在結晶器的寬面和窄面的結晶器壁上安裝有熱電偶，用于實時檢測溫度數據，從而得知坯殼破裂處的位置及變化的方向。如下圖6所示,6'連鑄機寬面和窄面的結晶器壁共安裝有154個熱電偶,寬面每面安裝有63個熱電偶，分布為7行9列的矩陣上,窄面每面安裝有14個熱電偶,分布為7行2列的矩陣上,寬面和窄面各有兩面。
 
5結束語
　　6"連鑄機采用的結晶器銅板熱電偶測溫漏鋼預報技術，正確率相對較高，隨著外圍設備缺陷的逐漸完善和熱電偶采集的正確性的提高,已多次預報漏鋼事件,有效地防止了漏鋼事故的發生.既減少了設備和人身的傷害,又減少了不必要的經濟損失,為6'連鑄機的正常生產提供了保障、為實現節能降耗創造了條件。目前該技術對熱電偶的要求很高，必須有可靠的檢測數據，計算機控制系統才能進行判斷，如果有更好的檢測手段，相信會為每次結晶器檢修都需要更換-批熱電偶而節省開支。