CN101775454B - 一种高炉风口漏损监测报警系统 - Google Patents

Abstract

一种高炉风口漏损监测报警系统，属于高炉监测技术领域。该系统包括高炉风口冷却水温度和水流量检测设备和处理模块，在线监测的硬件由高炉风口冷却水温度、流量检测设备组成；处理模块包括数据采集模块、数据有效性判断模块、数据库存储、技术计算模块、风口漏损诊断模块、手动确认模块、自动确认模块、停水判断模块、供水判断模块、图像声音报警模块、历史记录查询模块；处理模块都运行在工控机上。优点在于，投资少、可靠直观，为高炉冶炼过程中风口的漏损状况提供了客观的依据，帮助高炉操作者及时了解风口漏损情况并采取有效措施，避免漏水给高炉生产带来危害。

Description

一种高炉风口漏损监测报警系统

技术领域

本发明属于高炉监测技术领域，特别是提供了一种高炉风口漏损监测报警系统。基于水温差、流量的全自动监测、诊断高炉风口漏损、计算机监测报警系统，适用于对高炉各风口的工作状况进行实时监测和报警。

背景技术

高炉生产在高温高压下进行，冷却壁、风口以及十字测温等装置在经过一段时间的工作后，均会因设备本体破损而产生漏水现象。目前国内外冷却水检漏，除了采用辅助设备，主要有差流量法和取气法。差流量法是利用冷却水进出水流量差来判漏，在正常的情况下，进出水流量是相等的，这时的差流量为零，一旦发生漏水，出水流量就会小于进水流量，人们就用这一流量差值来判漏。从理论上讲，这种方法是可行的，但在高炉实际生产上不适用，由于风口小套冷却水压大，流量大，而且风口小套漏水往往又是裂纹漏水，再加上高炉气体的串入，流量计量误差等因素造成流量计无法准确地计量，所以差流量法也就无法及时检漏。取气法是利用水冷却设备漏水高炉气体串入冷却水后，人们通过取出冷却水中的气体量来判漏，由于冷却壁时常出现局部过热使部份冷却水受热产生水蒸气，所以使其该检漏系统无法及时正确判别所取气体是水蒸气还是串入冷却壁内的气体，时常造成误判。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高炉风口漏损监测报警系统，充分分析了风口漏损的过程和机理，能够准确捕捉高炉风口的漏损现象，并及时报警，有效避免漏水对高炉炉况的危害。

本发明基于长期现场数据分析，提供了一种高炉风口漏损在线监测报警方法，无须任何辅助设备，利用冷却系统常规检测手段(风口冷却进出口水温、水流量检测)，设计了一套用于高炉风口漏损状况监测、报警的全自动系统，用于实时监测高炉各风口的工作状况，及时对漏损风口以数据、图像和声音的形式进行报警，并存储风口漏损历史记录。

本发明的系统包括高炉风口冷却水温度和水流量检测设备和处理模块；处理模块包括数据采集模块、数据有效性判断模块、数据库存储模块、技术计算模块、风口漏损诊断模块、手动确认模块、自动确认模块、停水判断模块、供水判断模块、图像声音报警模块、历史记录查询模块；软件处理模块都运行在工控机上。

所述的风口漏损诊断模块以数据采集模块、数据有效性判断模块、技术计算模块为基础，对各风口的漏损情况进行实时判断报警，判断过程和实现方法如下：

(1)以30秒为周期判断温差大突变，当温差值30秒内升高2摄氏度，我们认为出现温差大突变，并记录最新突变时间及幅值；

(2)以30s为周期计算近1小时与前1小时温差均值的差值，如果差值大于1摄氏度，认为温差整体水平升高；

(3)在判断温差整体水平提高条件满足的同时，查看温差大突变条件满足的时间是否在近1小时内，若两者均满足，则可预报风口发生漏损并报警提示。

所述的手动确认模块是在漏损诊断模块的基础上，与操作人员进行交互，由操作人员对报警结果进行确认，手动确认过程分为漏损发生确认和是否更换风口确认两个步骤，漏损确认完成后，才能进行更换风口确认，必须按先后顺序进行：

(1)人工进行了漏水确认后，系统自动记录相应确认时间、漏水发生时间并提示输入风口损坏部位；

(2)人工确认更换风口后，自动记录更换风口时间，并重新启动该风口漏水判断程序。

所述的自动确认模块是在风口漏损诊断模块、手动确认模块的基础上建立的，以停水判断模块、供水判断模块为核心，在手动确认不能及时(漏损发生至停水现象被捕捉这段时间内一直未被人工确认)的情况下，对风口漏损进行自动确认，无须人工干预。具体实现方法如下：

(1)如果漏水已经发生且一直未被人工确认，则系统间歇连续报警提示；

(2)在没有手动确认更换风口之前，系统中的停水判断模块会自动判断是否停水更换风口，一旦判断出停水更换风口，则该风口漏损判断子模块终止；

(3)利用供水判断模块判断是否恢复送水，如果恢复送水则表示风口已更换，则此时重新启动漏损诊断模块进行。

所述的停水判断模块是在漏损诊断模块的基础上，通过各风口冷却水流量变化，判断停水状态，如果捕捉到了停水现象，则自动停止系统报警提示并记录漏水发生时间。

所述的供水判断模块是在停水判断模块的基础上，通过各风口冷却水流量变化，判断供水状态，如果停水状态确认后捕捉到了供水现象，则重新启动漏损诊断模块。

所述的图像声音报警模块是在漏损诊断模块的基础上，对漏损诊断结果以图像、声音和数据的形式进行报警，及时提示高炉操作者采取有效措施。各风口以高炉横剖图的形式显示，标出风口号、铁口位置，图形包括炉壳、冷却壁、砖衬、风口回旋区示意图；实现方法如下：

(1)各风口以高炉横剖图的形式显示，标出风口号、铁口位置，图形包括炉壳、冷却壁、砖衬、风口回旋区示意图；

(2)当某号风口发生漏损，则图形闪烁报警(伴有报警声)，同时显示风口漏水情况(漏水风口编号及方位、漏损时间、漏损部位、确认信息等)。

所述的历史查询模块是在漏损诊断模块、手动确认模块、自动确认模块的基础上，对各风口漏损发生的时间、手动确认时间、自动确认时间等信息进行历史查询，可采用不同的查询方式，如按风口号查询或按时间段查询。

本发明根据提出的在线监测报警方法设计的高炉风口漏损监测报警系统，分为客户端和后台诊断系统两部分，实现无须人工干预的全自动模式，用户也可与客户端系统进行手动确认交互操作。客户端系统包括图像声音报警模块、用户手动确认模块、历史记录查询模块，主要用于将后台诊断结果以图形、数据的形式直观显示给用户并报警；后台系统是以数据采集模块、数据有效性判断模块、数据库存储、技术计算模块、风口漏损诊断模块、停水判断模块、供水判断模块、自动确认模块为核心的全自动系统，其中各模块之间互相协作，构成统一的整体。

本发明高炉风口漏损在线监测报警方法和监测报警系统具有投资少、可靠直观、无须人工干预的特点，为高炉冶炼过程中高炉风口状况提供了客观、量化的依据，帮助高炉操作者及时了解风口工作状况，避免漏水造成炉况波动。用户无须增加辅助设备，可通过高炉常规冷却系统检测数据实时监测各风口的状况，并以图像、声音和数据的形式进行报警提示。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的系统总结构图。

图2为本发明具体实施方式的系统总流程图。

图3为本发明具体实施方式的后台诊断系统流程图。

图4为本发明具体实施方式的风口漏损诊断原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

安装在高炉各风口冷却装置中的检测点将进出口水温、流量等数据送入一级系统，再通过以太网与二级系统通讯，送入数据服务器，本系统自动采集数据服务器中的数据，经过数据有效性判断后作为基础数据，并分别建立数据库存储、技术计算模块、风口漏损诊断模块、手动确认模块、自动确认模块、停水判断模块、供水判断模块、图像声音报警模块、历史查询模块，各模块之间有机结合，实时监测高炉各风口的工作状况，并以数据、图像和声音的形式对漏损风口及时进行报警，有效避免漏水对高炉炉况的危害。系统总体结构如图1示。

1.数据采集模块实现方法如下：通过局域网和通讯机采集高炉风口冷却系统的数据，包括各风口小套冷却水流量、进出口温度数据，通过PLC控制，采用OPC通讯，通讯方式采用时间周期(30秒)进行触发。

2.数据有效性判断模块实现方法如下：在数据采集模块的基础上，对所采集的数据(进出口水温值、水流量)进行判断是否出现异常(如超出量程、负值)，如果某风口检测数据出现异常，则报警提示。

3.技术计算模块实现方法如下：在数据有效性判断模块的基础上，计算风口小套冷却水进出口水温差值，为风口漏损诊断模块准备有效的基础数据。

4.风口漏损诊断模块以数据采集模块、数据有效性判断模块、技术计算模块为基础，对各风口的漏损情况进行实时判断报警，包括各风口漏损判断子模块。如图4所示，判断过程和实现方法如下：

Step 1：以30秒为周期判断温差大突变，当温差值30秒内升高2摄氏度，我们认为出现温差大突变，并记录最新突变时间及幅值；

Step 2：以30s为周期计算近1小时与前1小时温差均值的差值，如果差值大于1摄氏度，我们认为温差整体水平升高了；

Step 3：在判断温差整体水平提高条件满足的同时，查看温差大突变条件满足的时间是否在近1小时内，若两者均满足，则可判断风口发生漏损。

5.手动确认模块在漏损诊断模块的基础上，与操作人员进行交互，由操作人员对报警结果进行确认，手动确认过程分为漏损发生确认和是否更换风口确认两个步骤，漏损确认完成后，才能进行更换风口确认，必须按先后顺序进行。实现方法如下：

Step 1：人工进行了漏水确认后，系统自动记录相应确认时间、漏水发生时间并提示输入风口损坏部位；

Step 2：人工确认更换风口后，自动记录更换风口时间，并重新启动该风口漏水判断程序。

6.自动确认模块是在风口漏损诊断模块、手动确认模块的基础上建立的，以停水判断模块、供水判断模块为核心，在手动确认不能及时(漏损发生至停水现象被捕捉这段时间内一直未被人工确认)的情况下，对风口漏损进行自动确认，无须人工干预。

(1)停水判断模块是在漏损诊断模块的基础上，通过各风口冷却水流量变化，判断停水状态，如果捕捉到了停水现象，则自动停止系统报警提示并记录漏水发生时间。

(2)供水判断模块是在停水判断模块的基础上，通过各风口冷却水流量变化，判断供水状态，如果停水状态确认后捕捉到了供水现象，则重新启动漏损诊断模块。

(3)自动确认的具体实现方法如下：

Step 1：如果漏水已经发生且一直未被人工确认，则系统间歇连续报警提示；

Step 2：在没有手动确认更换风口之前，系统中的停水判断模块会自动判断是否停水更换风口，一旦判断出停水更换风口，则该风口漏损判断子模块终止；

Step 3：利用供水判断模块判断是否恢复送水，如果恢复送水则表示风口已更换，则此时重新启动漏损诊断模块进行。

7.图像声音报警模块是在漏损诊断模块的基础上，对漏损诊断结果以图像、声音和数据的形式进行报警，及时提示高炉操作者采取有效措施。实现方法如下：

Step 1：各风口以高炉横剖图的形式显示，标出风口号、铁口位置，图形包括炉壳、冷却壁、砖衬、风口回旋区示意图；

Step 2：当某号风口发生漏损，则图形闪烁报警(伴有报警声)，同时显示风口漏水情况(漏水风口编号及方位、漏损时间、漏损部位、确认信息等)。

8.历史查询模块是对各风口漏损发生的时间、手动确认时间、自动确认时间等信息进行历史查询，可采用不同的查询方式，如按风口号查询或按时间段查询。

9.高炉风口漏损监测报警系统采用VC.NET进行开发，以ORACLE数据库进行数据存储，分为客户端和后台诊断系统两部分，实现无须人工干预的全自动模式。系统的总体流程如图2所示。

(1)客户端系统

包括手动确认模块、图像声音报警模块、历史查询模块，主要用于将后台诊断结果以图形、数据的形式直观显示给用户并报警，并提供历史查询功能。用户也可与客户端系统进行手动确认交互操作。

(2)后台诊断系统

如图3所示，后台诊断系统包括数据有效性判断模块、数据库存储、技术计算模块、风口漏损诊断模块、自动确认模块、停水判断模块、供水判断模块，以风口漏损诊断模块为核心，主要功能是实时监视每个风口的工作状况，一旦出现漏损，则发出报警提示，同时可对漏损发生和风口更换进行自动确认，实现无须人工干预的全自动模式。

(3)参数设置和数据存储

主要进行各种参数的设置，包括：软件初始化时高炉风口数量、检测数据有效范围、报警门槛值等的设置；历史诊断结果数据利用ORACLE数据库进行存储，便于客户端进行提取和查询。

Claims (7)

1.一种高炉风口漏损监测报警系统，包括高炉风口冷却水温度和水流量检测设备和处理模块，其特征在于：处理模块包括数据采集模块、数据有效性判断模块、数据库存储、技术计算模块、风口漏损诊断模块、手动确认模块、自动确认模块、停水判断模块、供水判断模块、图像声音报警模块、历史记录查询模块；处理模块都运行在工控机上；

风口漏损诊断模块以数据采集模块、数据有效性判断模块、技术计算模块为基础，对各风口的漏损情况进行实时判断报警，判断过程和实现方法如下：

(1)以30秒为周期判断温差大突变，当温差值30秒内升高2摄氏度，认为出现温差大突变，并记录最新突变时间及幅值；

(2)以30s为周期计算近1小时与前1小时温差均值的差值，如果差值大于1摄氏度，认为温差整体水平升高了；

(3)在判断温差整体水平提高条件满足的同时，查看温差大突变条件满足的时间是否在近1小时内，若两者均满足，则判断风口发生漏损。

2.根据权利要求1所述的一种高炉风口漏损监测报警系统，其特征在于：所述的手动确认模块在漏损诊断模块的基础上，与操作人员进行交互，由操作人员对报警结果进行确认，手动确认过程分为漏损发生确认和是否更换风口确认两个步骤，漏损确认完成后，才能进行更换风口确认，必须按先后顺序进行；实现方法如下：

(1)人工进行了漏水确认后，系统自动记录相应确认时间、漏水发生时间并提示输入风口损坏部位；

(2)人工确认更换风口后，自动记录更换风口时间，并重新启动该风口漏水判断程序。

3.根据权利要求1所述的一种高炉风口漏损监测报警系统，其特征在于：所述的自动确认模块是在风口漏损诊断模块、手动确认模块的基础上建立的，以停水判断模块、供水判断模块为核心，在手动确认不能及时的情况下，对风口漏损进行自动确认，无须人工干预；具体实现方法如下：

(1)如果漏水已经发生且一直未被人工确认，则系统间歇连续报警提示；

(2)在没有手动确认更换风口之前，系统中的停水判断模块会自动判断是否停水更换风口，一旦判断出停水更换风口，则该风口漏损判断子模块终止；

(3)利用供水判断模块判断是否恢复送水，如果恢复送水则表示风口已更换，则此时重新启动漏损诊断模块进行。

4.根据权利要求1或3所述的一种高炉风口漏损监测报警系统，其特征在于：所述的停水判断模块是在漏损诊断模块的基础上，通过各风口冷却水流量变化，判断停水状态，如果捕捉到了停水现象，则自动停止系统报警提示并记录漏水发生时间。

5.根据权利要求1或3所述的一种高炉风口漏损监测报警系统，其特征在于：所述的供水判断模块是在停水判断模块的基础上，通过各风口冷却水流量变化，判断供水状态，如果停水状态确认后捕捉到了供水现象，则重新启动漏损诊断模块。

6.根据权利要求1所述的一种高炉风口漏损监测报警系统，其特征在于：所述的图像声音报警模块是在漏损诊断模块的基础上，对漏损诊断结果以图像、声音和数据的形式进行报警，及时提示高炉操作者采取有效措施；实现方法如下：

(1)各风口以高炉横剖图的形式显示，标出风口号、铁口位置，图形包括炉壳、冷却壁、砖衬、风口回旋区示意图；

(2)当某号风口发生漏损，则图形闪烁报警，同时显示风口漏损情况。

7.根据权利要求1所述的一种高炉风口漏损监测报警系统，其特征在于：所述的历史查询模块是对各风口漏损发生的时间、手动确认时间、自动确认时间等信息进行历史查询。

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