RU2366936C2 - Method for diagnostics of operational condition of tuyer or dangerous zone of pyrometallurgical plant - Google Patents
Method for diagnostics of operational condition of tuyer or dangerous zone of pyrometallurgical plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2366936C2 RU2366936C2 RU2007110727/28A RU2007110727A RU2366936C2 RU 2366936 C2 RU2366936 C2 RU 2366936C2 RU 2007110727/28 A RU2007110727/28 A RU 2007110727/28A RU 2007110727 A RU2007110727 A RU 2007110727A RU 2366936 C2 RU2366936 C2 RU 2366936C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- zone
- tuyere
- unit
- thermal imaging
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области технической диагностики, в частности к тепловому неразрушающему контролю по анализу температурных полей фурменной зоны пирометаллургических агрегатов (доменных печей, печей Ванюкова, вертикальных и горизонтальных конверторов и т.д.).The invention relates to the field of technical diagnostics, in particular to thermal non-destructive testing for the analysis of temperature fields of the tuyere zone of pyrometallurgical units (blast furnaces, Vanyukov furnaces, vertical and horizontal converters, etc.).
Из-за изношенности армированных элементов (стенки корпусов и т.д.) оборудования, нарушения технологического регламента футеровочных работ, регламента ведения пирометаллургических процессов в зоне фурм, а также отсутствия надежных способов контроля качества охлаждения элементов фурм пирометаллургических агрегатов, участились случаи разрушения фурменных зон этих агрегатов и выброса неуправляемого потока высокотемпературного расплава наружу. Это сопровождается травмами обслуживающего персонала, крупными затратами на восстановление работоспособности агрегата и потерей производительности всего металлургического комплекса. Поэтому создание эффективного способа своевременного (диагностирующего) способа контроля эксплуатационного состояния фурменной зоны, быстро и наиболее часто разрушающимися элементами, является актуальной и имеющей большое народнохозяйственное значение (см., например, статью Салихова З.Г., Щетинина А.П. и др. Изв. ВУЗов «Цветная металлургия», М., 2003 г., №1, стр.67-70). В этой работе теоретически и экспериментально доказано, что взаимодействие газовых струй фурмы с расплавами (металлическими, шлаковыми и др.) создает опасность в эксплуатации рассматриваемого типа агрегата. Самое главное, дефекты, обуславливающие появление упомянутых опасных режимов, могут появляться в результате некачественного ремонта (футеровки опасных зон печи), перегрева и разрушения элементов футеровки в стадии эксплуатации, прекращения (по любой причине) подачи охлаждающей среды в корпус фурм и/или кессоны стенок агрегата.Due to the deterioration of the reinforced elements (walls of the casings, etc.) of the equipment, violation of the technological regulations for lining works, regulations for pyrometallurgical processes in the tuyere zone, and also the lack of reliable ways to control the quality of cooling of the tuyere elements of pyrometallurgical units, cases of destruction of tuyere zones of aggregates and emission of uncontrolled flow of high-temperature melt to the outside. This is accompanied by injuries to service personnel, large expenses for restoring the unit’s operability and loss of productivity of the entire metallurgical complex. Therefore, the creation of an effective method for the timely (diagnostic) method of monitoring the operational state of the tuyere zone, the fastest and most frequently destroyed elements, is relevant and of great economic importance (see, for example, the article by Salikhova Z.G., Schetinina A.P. and others. Izv. Universities "Non-ferrous metallurgy", Moscow, 2003, No. 1, pp. 67-70). In this work, it is theoretically and experimentally proved that the interaction of gas tuyere jets with melts (metal, slag, etc.) creates a danger in the operation of the type of aggregate under consideration. Most importantly, defects causing the appearance of the above-mentioned hazardous conditions can occur as a result of poor-quality repair (lining of dangerous zones of the furnace), overheating and destruction of the lining elements during operation, interruption (for any reason) of the supply of cooling medium to the tuyere body and / or wall boxes unit.
Как показали исследования, основным признаком дефектности (неудовлетворительного технического состояния фурменной зоны), например, доменной печи является аномалия температурного поля поверхности фурменной зоны. Поэтому целесообразно создание технологии контроля опасной зоны агрегата, как фурменной зоны доменной печи, основанной на анализе температурных полей поверхности опасной зоны.As studies have shown, the main sign of defectiveness (unsatisfactory technical condition of the tuyere zone), for example, a blast furnace is an anomaly in the temperature field of the surface of the tuyere zone. Therefore, it is advisable to create technology for monitoring the hazardous area of the unit, as the tuyere zone of a blast furnace, based on an analysis of the temperature fields of the surface of the hazardous area.
Из уровня техники известен способ диагностики эксплуатационного состояния объектов сложной конструкции, какой, например, является фурменная зона пирометаллургических агрегатов (патент РФ №2219534, Измерение температуры в отдельных точках). Он включает измерение температуры реперных точек наружной поверхности фурменной зоны доменной печи (Ti, i - номер реперной точки) контактными или бесконтактными средствами измерения температуры и оценку технического состояния фурменной зоны путем сравнения текущей или временной температуры Ti с предельно допустимой температурой нагрева i-и реперной точки на контролируемой поверхности Ti(max), например,The prior art method for diagnosing the operational state of objects of complex construction, which, for example, is the tuyere zone of pyrometallurgical units (RF patent No. 2219534, Temperature measurement at individual points). It includes measuring the temperature of the reference points of the outer surface of the tuyere zone of the blast furnace (Ti, i is the number of the reference point) with contact or non-contact temperature measuring devices and assessing the technical condition of the tuyere zone by comparing the current or temporary temperature Ti with the maximum allowable heating temperature of the i-reference point on a controlled surface Ti (max), for example,
Недостаток данного способа заключается в недостаточно высокой для практики достоверности результатов диагностики. Это обусловлено следующим фактором:The disadvantage of this method is not high enough for the practice of the reliability of the diagnostic results. This is due to the following factor:
1) участок поверхности с максимальной аномалией (превышение критического уровня) температуры может не совпадать с расположением реперной точки. В этом случае вероятность достоверной диагностики технического состояния будет равна1) the surface area with the maximum anomaly (exceeding the critical level) of the temperature may not coincide with the location of the reference point. In this case, the probability of a reliable diagnosis of the technical condition will be equal to
где Srp - площадь контролируемой фурменной зоны, с реперной точкой;where Srp is the area of the controlled tuyere zone, with a reference point;
San - площадь аномальной зоны в контролируемой фурменной зоне.San is the area of the anomalous zone in the controlled tuyere zone.
Из изложенного очевидно, что достоверность диагноза или точность контроля будет зависеть от вероятности попадания реперной точки в аномальную зону контролируемой зоны. Безусловно, в этом случае для повышения точности диагностики потребуется бесконечное множество или большое количество датчиков температуры в реперных точках. Это затрудняет техническую реализацию известного способа в пространстве вокруг контролируемой зоны и снижает надежность эксплуатации контрольно-измерительных средств;From the foregoing, it is obvious that the reliability of the diagnosis or the accuracy of the control will depend on the probability of a reference point falling into the anomalous zone of the controlled zone. Of course, in this case, to increase the accuracy of diagnostics, an infinite number or a large number of temperature sensors at reference points will be required. This complicates the technical implementation of the known method in the space around the controlled area and reduces the reliability of the operation of instrumentation;
2) способ не позволяет анализировать пространственное изменение локальных точек изменения температуры на наружной поверхности фурменной зоны и температуры материала внутри контролируемой зоны агрегата.2) the method does not allow to analyze the spatial change of local points of temperature change on the outer surface of the tuyere zone and the temperature of the material inside the controlled area of the unit.
В настоящее время известен также способ контроля температурного поля посредством измерения температуры ручным способом контактными термометрами с заданным шагом (Термометр цифровой, ТЦЗ-МГ4, Руководство по эксплуатации, Паспорт, Сертификат соответствия №0000892, срок действия до 13.05.2009 г., зарегистрирован в реестре средств измерений №040080158, ТУ 1190-009).Currently, there is also a known method of controlling the temperature field by measuring the temperature manually using contact thermometers with a given step (Digital Thermometer, TTsZ-MG4, Operation Manual, Passport, Certificate of Conformity No. 0000892, valid until 13.05.2009, registered in the registry measuring instruments No. 040080158, TU 1190-009).
Недостатки такого способа очевидны: высокая вероятность пропуска дефектных участков (особенно имеющих малые размеры), большая субъективность (влияние состояния оператора, усилия прижима и т.п.), низкая оперативность контроля (малая производительность), затруднения контроля в условиях реальной эксплуатации (загазованность и т.п.) и допустимость развития дефекта до аварийного состояния в промежутках времени между замерами.The disadvantages of this method are obvious: a high probability of skipping defective sections (especially those that are small in size), high subjectivity (the influence of the operator’s condition, pressure, etc.), low control efficiency (low productivity), difficulties in monitoring in real use (gas and etc.) and the admissibility of the development of the defect to an emergency state in the time intervals between measurements.
Существует так же бесконтактный способ теплового метода контроля с использованием специальной пирометрической техники (см. Будадин О.Н., Потапов А.И., Колганов В.И. и др. Тепловой неразрушающий контроль изделий. М., Наука, 2002, 476 с.). Он позволяет исключить субъективные качества замера температуры оператором, связанные, например, с неравномерностью усилий прижима контактных преобразователей, но не решает главных задач; достоверного определения реального технического состояния опасной зоны агрегата как доменная печь и определения причин снижения качества или характеристик дефекта.There is also a non-contact method of the thermal control method using special pyrometric techniques (see Budadin O.N., Potapov A.I., Kolganov V.I. et al. Thermal non-destructive testing of products. M., Nauka, 2002, 476 p. .). It allows you to exclude the subjective quality of temperature measurement by the operator, associated, for example, with the uneven pressure of the contact transducers, but does not solve the main problems; reliable determination of the real technical condition of the danger zone of the unit as a blast furnace and determination of the reasons for the decrease in the quality or characteristics of the defect.
Принципиально качественный скачок в развитии метода диагностики объектов по температурным полям произошел в последнее десятилетие. Это связано, во-первых, с появлением современной портативной тепловизионной техники (например, см. О.Н.Будадин и др., Тепловой неразрушающий контроль изделий, М., Наука, 2002, стр.338-393), а во-вторых, с созданием современного математического аппарата (там же, например, стр.39-89), позволяющего обрабатывать видеоизображения температурных полей (температурные матрицы), что дало возможность перехода от дефектоскопии (обнаружения дефектов) к дефектометрии (распознавания внутренних дефектов, определения их характеристик). Однако и здесь имеют место следующие недостатки: контроль дефекта необходимо проводить в условиях загазованности среды и стесненных условиях; контроль осуществляется только периодически с периодами, между которыми зарождающийся дефект может развиваться до аварийного состояния агрегата.A fundamentally qualitative leap in the development of a method for diagnosing objects by temperature fields has occurred in the last decade. This is due, firstly, with the advent of modern portable thermal imaging equipment (for example, see O.N. Budadin et al., Thermal Non-Destructive Testing of Products, M., Nauka, 2002, pp. 338-393), and secondly , with the creation of a modern mathematical apparatus (in the same place, for example, pages 39-89), which allows processing video images of temperature fields (temperature matrices), which made it possible to switch from flaw detection (defect detection) to defectometry (recognition of internal defects, determination of their characteristics) . However, the following disadvantages also occur here: defect control must be carried out in a gas contaminated environment and in cramped conditions; monitoring is carried out only periodically with periods between which a nascent defect can develop until the emergency state of the unit.
Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи обеспечения постоянного долговременного контроля технического состояния фурменной зоны пирометаллургических агрегатов в реальных условиях эксплуатации, с оперативным представлением результатов и определении причин нештатного функционирования в т.ч. наличия дефектных участков (участков, не соответствующих нормативным документам) на мониторе оператора, находящегося в комфортных условиях, а также оперативного принятия решения для устранения развития выявленного дефектаThe present invention is aimed at solving the problem of ensuring constant long-term monitoring of the technical condition of the tuyere zone of the pyrometallurgical units in real operating conditions, with the operational presentation of the results and determining the causes of abnormal functioning, including the presence of defective areas (areas that do not comply with regulatory documents) on the operator’s monitor in comfortable conditions, as well as prompt decision making to eliminate the development of the identified defect
С целью устранения недостатков известных решений (последнее решение выбрано в качестве прототипа) в предлагаемом способе наружную поверхность опасной зоны агрегата или диагностируемой площади опасной зоны агрегата делят на сопрягающиеся между собой геометрические площади видеоизображения температурных полей Т(x, y), или участки Т(x, y), вводят координаты этих участков в базу априорных данных (БД ПЭВМ) в виде температурной матрицы или оцифрованных в тепловизионной системе видеоизображений температурного поля при бездефектном эксплуатационном состоянии каждого оцифрованного (закодированного) участка, принимают их за эталон и в процессе диагностики в моменты времени t|=(ti) тепловизионной системой последовательно сканируют температурную поверхность Тр(x, y) каждого участка, формируют и регистрируют температурную матрицу каждого участка фурменной зоны агрегата, сравнивают регистрированные в момент времени t|=(ti) матрицы с эталонными матрицами соответствующих участков для поверхностей фурменных зон пирометаллургического агрегата и по разности температурных матриц определяют пространственную область фурменной зоны (x∂, y∂), на которой появились отклонения от нормального (эталонного) эксплуатационного состояния, а полученную величину этого отклонения (ΔT) непрерывно сравнивают с ΔTmin - минимально допустимом изменением температуры на контролируемом участке (x, y), т.е. выявляют отсутствие или наличие дефекта по выражению:In order to eliminate the disadvantages of the known solutions (the last solution was chosen as a prototype) in the proposed method, the outer surface of the danger zone of the unit or the diagnosed area of the danger zone of the unit is divided into mating geometric areas of the video image of the temperature fields T (x, y), or sections T (x , y), the coordinates of these sections are entered into the a priori database (PC database) in the form of a temperature matrix or video images of the temperature field digitized in a thermal imaging system during defect-free operation state of each digitized (encoded) section, take them as a reference and in the process of diagnosis at time t | = (t i ) the thermal imaging system sequentially scans the temperature surface T p (x, y) of each section, forms and records the temperature matrix of each section of the tuyere zone of the unit, compares the values recorded at time t | = (t i ) matrices with reference matrices of the corresponding sections for the surfaces of the tuyere zones of the pyrometallurgical unit and the difference in temperature matrices determine the spatial region of the tuyere zone (x ∂ , y ∂ ), on which deviations from the normal (reference) operational state appeared, and the obtained value of this deviation (ΔT) is continuously compared with ΔT min - the minimum allowable temperature change in the controlled area (x, y), i.e. reveal the absence or presence of a defect in the expression:
Кроме того, для повышения точности диагностики регистрацию температурной матрицы (или сканированного температурного поля каждого участка) тепловизионной системой производят с периодом регистрации не более времени нарастания ΔT до ΔTmin, а геометрическую разрешающую способность тепловизионной системы в плоскости, прилегающей к поверхности контролируемого участка, выбирают из условия не превышения по любой координате размера минимальной площади участка с аномальной температурой ΔТ.In addition, to increase the diagnostic accuracy, the temperature matrix (or the scanned temperature field of each area) is recorded with a thermal imaging system with a recording period of no more than the rise time ΔT to ΔTmin, and the geometric resolution of the thermal imaging system in a plane adjacent to the surface of the area being monitored is selected from the condition not exceeding in any coordinate the size of the minimum area of an area with an anomalous temperature ΔТ.
Под температурной матрицей понимается оцифрованной видеоизображение температурного поля поверхности, представленное в псевдоцветах:Under the temperature matrix is meant the digitized video image of the surface temperature field, presented in pseudo colors:
здесь k, n - размер матрицы - максимальное количество элементов разложения тепловизионного видеоизображения.here k, n is the size of the matrix is the maximum number of decomposition elements of the thermal imaging video image.
Таким образом, появилась реальная возможность решения актуальных для практики задач диагностики технического состояния опасной или фурменной зоны пирометаллургических агрегатов по анализу температурного поля поверхности.Thus, there was a real opportunity to solve the problems of diagnostics of the technical condition of the dangerous or tuyere zone of pyrometallurgical units that are relevant for practice by analyzing the surface temperature field.
Технический результат, который достигается при использовании настоящего изобретения, состоит в повышении безопасности функционирования пирометаллургических агрегатов путем увеличения надежности, достоверности и объективности диагностики технического состояния опасной зоны агрегата, как-то фурменной зоны доменной печи по анализу локальных участков температурного поля поверхности опасной зоны, изображенной на мониторе оператора в диспетчерской.The technical result that is achieved by using the present invention is to increase the safety of the operation of pyrometallurgical units by increasing the reliability, reliability and objectivity of diagnosing the technical condition of the hazardous area of the unit, such as the tuyere zone of a blast furnace, by analyzing local sections of the temperature field of the surface of the hazardous area shown in operator’s monitor in the control room.
Технический результат достигается за счет того, что в предлагаемом изобретении СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО СОСТОЯНИЯ ФУРМЕННОЙ ИЛИ ОПАСНОЙ ЗОНЫ ПИРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКОГО АГРЕГАТА, включающий измерение и сравнение температуры поверхности контролируемой зоны, отличающийся тем, что поверхность контролируемой зоны делят на сопрягающееся между собой геометрические участки (площади) с координатами (xi, yi,), (где i=0, 1, 2, … n), вводят координаты этих участков в базу априорных данных в виде эталонной температурной матрицы Тэi(xi, yi), оцифрованных в тепловизионной системы видеоизображений температурного поля при бездефектном эксплуатационном состоянии каждого участка, последовательно измеряют тепловизионной системой в моменты времени t|=(ti) температуру поверхности каждого участка во время эксплуатации агрегата в рабочем режиме, формируют и регистрируют температурную матрица каждого участка фурменной зоны агрегата Тpj(xij, yij, tj), полученные матрицы сравнивают с эталонными для соответствующих участков и по разности температурных матриц (или одноименных координат) определяют пространственную области фурменной или опасной зоны пирометаллургического агрегата с координатами (x∂i, y∂i,), на которой появились отклонения температурного поля (ΔT) от нормального или эталонного эксплуатационного состояния контролируемой зоны агрегата.The technical result is achieved due to the fact that in the present invention, the METHOD FOR DIAGNOSIS OF THE OPERATIONAL CONDITION OF THE LASER OR DANGEROUS ZONE OF THE PYROMETALLURGIC UNIT, including measuring and comparing the surface temperature of the controlled zone, characterized in that the surface of the controlled zone is divided into mating (geometrical) areas (x i , y i ,), (where i = 0, 1, 2, ... n), enter the coordinates of these sections into the a priori database in the form of a reference temperature matrix Te i (x i , y i ), digit video images of the temperature field in the thermal imaging system with a defect-free operational state of each section are sequentially measured by the thermal imaging system at time t | = (t i ) the surface temperature of each section during operation of the unit in the operating mode, form and record the temperature matrix of each section of the tuyere zone of the unit T pj (x ij , y ij , t j ), the resulting matrix is compared with the reference for the corresponding sections and temperature difference matrices (or of similar coordinates) define a spatial region tuyere or danger zone pyrometallurgical unit with coordinates (x ∂i, y ∂i,) , on which the deflection temperature field appeared (ΔT) from the normal or reference of the operational status of the unit controlled zone.
Кроме того, способ диагностики эксплуатационного состояния фурменной или опасной зоны пирометаллургического агрегата, отличающийся тем, что регистрацию температурной матрицы или текущих координат температурного поля в тепловизионной системе производят с периодом времени Δt, меньше времени нарастания температуры от ΔТ до (0,95…0,9)ΔTmin, где ΔТmin - минимально допустимое изменение температуры на контролируемом участке), а геометрическую разрешающую способность тепловизионной системы в плоскости контролируемой поверхности (площади) выбирают из условия непревышения по любой координате (х и у) размера минимально допустимой или возможной площади участка с аномальной температурой ΔT.In addition, a method for diagnosing the operational state of the tuyere or danger zone of a pyrometallurgical unit, characterized in that the temperature matrix or current coordinates of the temperature field are recorded in the thermal imaging system with a time period Δt, less than the time of the temperature rise from ΔT to (0.95 ... 0.9 ) ΔT min, where? T min - minimum allowable temperature change for the controlled area), and the geometric resolution of the thermal imaging system in the plane of the monitored surface (area) choosing removed from the condition not exceeding at any coordinate (x, y) of size or possible minimum allowable area portion with anomalous temperature ΔT.
Сущность изобретения и возможность достижения технического результата будут более понятны из последующего описания со ссылками на позиции чертежей, где на фиг.1 приведена функциональная схема контроля, на фиг.2 представлена экспериментальная зависимость (гистограмма) распределения площадей (характерных размеров) аномальных зон по поверхности фурменной зоны, на фиг.3 - схема расположения тепловизионной системы относительно объекта контроля, на фиг.4 - термограммы фурменной зоны доменной печи, при этом на фиг.4а приведена эталонная термограмма (нормальное функционирование доменной печи), на рис.4б приведена термограмма с наличием аномальных участков.The invention and the possibility of achieving a technical result will be more clear from the following description with reference to the position of the drawings, in which Fig. 1 shows a functional diagram of the control, Fig. 2 shows the experimental dependence (histogram) of the distribution of areas (characteristic sizes) of anomalous zones over the surface of the tuyere zone, in Fig.3 is a diagram of the location of the thermal imaging system relative to the control object, in Fig.4 is a thermogram of the tuyere zone of the blast furnace, while Fig.4a shows the reference thermog Amma (normal operation of the blast furnace), Fig. 4b shows a thermogram with the presence of abnormal areas.
Функциональная схема контроля приведена на фиг.1.Functional control circuit shown in figure 1.
Контроль осуществляется следующим образом.The control is as follows.
Тепловизионная система (6) размещается перед контролируемой поверхностью на расстоянии, обеспечивающим:The thermal imaging system (6) is placed in front of the controlled surface at a distance that provides:
- во-первых - одновременное наблюдение максимальной площади фурменной зоны (3) или горнового пояса доменной печи (1) с учетом поля обзора (5) тепловизионной системы (6),- firstly, the simultaneous observation of the maximum area of the tuyere zone (3) or the mountain zone of the blast furnace (1) taking into account the field of view (5) of the thermal imaging system (6),
- во-вторых - достоверную регистрацию минимального по размерам локального участка изменения температуры (возможного дефектного участка) поверхности опасной зоны агрегата (3).- secondly, reliable registration of the minimum in size of the local section of the temperature change (possible defective section) of the surface of the dangerous zone of the unit (3).
При этих условиях расстояние от тепловизионной системы (6) до фурменной зоны (3) определяется следующим образом:Under these conditions, the distance from the thermal imaging system (6) to the tuyere zone (3) is determined as follows:
где S - расстояние от тепловизионной системы (6) до фурменной зоны (3),where S is the distance from the thermal imaging system (6) to the tuyere zone (3),
Адеф - характерный размер участка с локальным изменением температуры (дефектный участок),And def is the characteristic size of the area with a local temperature change (defective area),
N - коэффициент, определяющий достоверность регистрации локального участка (обычно на практике принимают N=3-10),N is a coefficient that determines the reliability of registration of a local site (usually in practice they take N = 3-10),
γ - угол мгновенного линейного поля зрения оптической системы тепловизионного прибора (6) (угловая разрешающая способность, обычно, на практике, γ=5-10 угл. мин),γ is the angle of the instantaneous linear field of view of the optical system of the thermal imaging device (6) (angular resolution, usually, in practice, γ = 5-10 ang. min),
tg - тригонометрическая функция «тангенс».tg - trigonometric tangent function.
Перед установкой постоянного (непрерывного) режима контроля технического состояния фурменной зоны (3) пирометаллургических агрегатов производят измерение температурного поля (температурной матрицы) ее поверхности Тэ(х, у) (см., например, фиг.4а). Эта термограмма принимается в качестве эталонной, описывающей функционирование контролируемых зон доменной печи в штатном режиме, затем запоминают эту термограмму в виде матрицы.Before setting a constant (continuous) mode for monitoring the technical condition of the tuyere zone (3) of the pyrometallurgical units, the temperature field (temperature matrix) of its surface Te (x, y) is measured (see, for example, Fig. 4a). This thermogram is taken as a reference, describing the operation of the controlled zones of the blast furnace in the normal mode, then this thermogram is stored in the form of a matrix.
В процессе штатного функционирования пирометаллургического агрегата посредством тепловизонной системы (6) измеряют величину изменения температурного поля (координат температурной матрицы) фурменной зоны пирометаллургического агрегата Тр (х, у, tj) (см. фиг.4б) в моменты времени tj.In the process of the normal functioning of the pyrometallurgical unit by means of a thermal imaging system (6), the magnitude of the change in the temperature field (coordinates of the temperature matrix) of the tuyere zone of the pyrometallurgical unit T p (x, y, tj) is measured (see Fig. 4b) at times tj.
Видеоизображение распределения температурного поля или температурной матрицы Тр (х, у, tj) из тепловизонной системы передается в компьютерную систему (4) сбора и обработки информации в операторской, где осуществляется его обработка в соответствии с заявленным способом посредством программного обеспечения (2). Здесь производится:A video image of the distribution of the temperature field or temperature matrix T p (x, y, tj) from the thermal imaging system is transmitted to a computer system (4) for collecting and processing information in the operator's room, where it is processed in accordance with the claimed method using software (2). Here is made:
1) приведение видеоизображений температурных полей Тэ(х, у) к одному масштабу (Tlэ(x, у) и Тlp(х, у, tj)) специальными математическими методами преобразования видеоизображений;1) converting video images of temperature fields Te (x, y) to one scale (T l e (x, y) and T l p (x, y, tj)) using special mathematical methods for converting video images;
2) определение технического состояния фурменной зоны (3) путем сравнения Tlэ(x, y) и Тlр(х, у, tj) в моменты времени tj, например,2) determination of the technical condition of the tuyere zone (3) by comparing T l e (x, y) and T l p (x, y, tj) at time tj, for example,
где Fj - функционал невязки (квадрат величины среднеквадратичного отклонения),where Fj is the residual functional (the square of the standard deviation),
δ - величина критерия технического состояния фурменной зоны (3). Как правило, эта величина определяется экспериментально по результатам отработки методики контроля.δ is the value of the criterion for the technical condition of the tuyere zone (3). As a rule, this value is determined experimentally from the results of testing the control methodology.
Обычно при определении этой величины используют методы математической статистики и теории вероятности;Usually, methods of mathematical statistics and probability theory are used to determine this quantity;
3) определение координаты локального (дефектного) участка (х∂, у∂) путем сравнения Tlэ(x, y) и Тlр(х, у, tj) по выражению:3) determination of the coordinate of the local (defective) section (x ∂ , y ∂ ) by comparing T l e (x, y) and T l p (x, y, tj) by the expression:
где ΔTmin = минимальное допустимое изменение температуры на локальном участке.where ΔT min = the minimum allowable temperature change in the local area.
Способ диагностики эксплуатационного состояния фурменной или опасной зоны пирометаллургического агрегата, отличающийся тем, что регистрацию температурной матрицы или текущих координат температурного поля в тепловизионной системе производят с периодом времени Δt, меньше времени нарастания температуры от ΔТ до (0,95…0,9)ΔTmin, где ΔTmin - минимально допустимое изменение температуры на контролируемом участке, а геометрическую разрешающую способность тепловизионной системы (6) в плоскости контролируемой поверхности (площади) выбирают из условия непревышения по любой координате (х и у) размера минимально допустимой или возможной площади участка с аномальной температурой ΔT.A method for diagnosing the operational state of the tuyere or danger zone of a pyrometallurgical unit, characterized in that the temperature matrix or the current coordinates of the temperature field are recorded in the thermal imaging system with a time period Δt, less than the rise time of the temperature from ΔT to (0.95 ... 0.9) ΔT min , where ΔT min is the minimum allowable temperature change in the controlled area, and the geometric resolution of the thermal imaging system (6) in the plane of the controlled surface (area) is chosen from the conditions the fact of non-exceeding in any coordinate (x and y) the size of the minimum allowable or possible area of the site with an anomalous temperature ΔT.
Из приведенного описания реализации (работы) предполагаемого способа очевидно, что совокупность отличительных его признаков позволяет устранить недостатки аналогов и прототипа.From the above description of the implementation (work) of the proposed method it is obvious that the combination of its distinctive features eliminates the disadvantages of analogues and prototype.
Испытания предлагаемого способа проводились на опасной зоне или горновом поясе реальной доменной печи ОАО «НТМК».Tests of the proposed method were carried out in the danger zone or hearth belt of a real blast furnace of NTMK OJSC.
Тепловизионная система (FLIR Е-45) располагалась на расстоянии 7 метров от фурменной или опасной зоны доменной печи, что обеспечивало соотношение геометрической разрешающей способности и характерного дефекта не более 0,3 (частное от деления характерного размера геометрической разрешающей способности и характерного размера характерного дефекта).The thermal imaging system (FLIR E-45) was located at a distance of 7 meters from the tuyere or hazardous zone of the blast furnace, which ensured a ratio of geometric resolution and characteristic defect of not more than 0.3 (the quotient of dividing the characteristic size of the geometric resolution and the characteristic size of the characteristic defect) .
Экспериментальное распределение площадей локальных изменений температуры (дефектов) на поверхности контролируемой фурменной зоны приведено на фиг.2.The experimental distribution of the areas of local temperature changes (defects) on the surface of the controlled tuyere zone is shown in Fig.2.
Реальные термограммы контролируемой поверхности фурменной зоны показаны (фиг.4а, 4б) на мониторе оператора, расположенного в комфортных условиях.Real thermograms of the controlled surface of the tuyere zone are shown (figa, 4b) on the monitor of the operator located in comfortable conditions.
Результаты исследований и сравнение результатов экспериментальных исследований со способами контроля, принятыми в качестве прототипа и аналога, приведены в таблице 1.The research results and a comparison of the results of experimental studies with control methods adopted as a prototype and analogue are shown in table 1.
дефектоскописта.Depends on the amount of time of measurements and the physical condition of the operator -
defectoscopist.
Таким образом подтверждено, что предлагаемый способ обеспечивает следующие технические преимущества перед его аналогами и прототипами:Thus, it is confirmed that the proposed method provides the following technical advantages over its analogues and prototypes:
- позволяет оперативно оценить качество футеровочных работ, регистрировать это для оформления юридических документов (акта приемки-сдачи работ субподрядных организаций и т.д.) и последующего анализа причин аварий и сокращает время ремонта, например, доменной печи за счет сокращения сроков оперативного контроля качества ремонта, и повышает качество ремонта за счет повышения ответственности исполнителя работы;- allows you to quickly assess the quality of lining work, register it for legal documents (acceptance certificate of subcontracting organizations, etc.) and subsequent analysis of the causes of accidents and reduces repair time, for example, a blast furnace by reducing the time for operational control of repair quality , and improves the quality of repairs by increasing the responsibility of the contractor;
- повышает производительность доменных печей или пирометаллургических агрегатов за счет сокращения их остановки из-за некачественного ремонта (футеровки и т.д.) и обнаружения дефектов на стадии разогрева пирометаллургического агрегата;- increases the productivity of blast furnaces or pyrometallurgical units by reducing their stop due to poor-quality repairs (linings, etc.) and detecting defects at the stage of heating the pyrometallurgical unit;
- значительно повышает (до 99%) достоверность результатов контроля технического состояния фурменной зоны пирометаллургических агрегатов;- significantly increases (up to 99%) the reliability of the results of monitoring the technical condition of the tuyere zone of pyrometallurgical units;
- снижает возможность аварий (нет статистических данных) пирометаллургических агрегатов за счет своевременного выявления дефектов футеровки и нарушений условий регламентного функционирования фурменной зоны (например, изменение штатного режима подачи охлаждающего агента - воды, жидкого азота футеровки и обмазки фурм и промежутки между ними и т.д.);- reduces the possibility of accidents (there is no statistical data) of pyrometallurgical units due to the timely detection of lining defects and violations of the conditions for the routine functioning of the tuyere zone (for example, changing the normal mode of supply of the cooling agent - water, liquid nitrogen of the lining and coating of tuyeres and gaps between them, etc. .);
- повышает надежность эксплуатации пирометаллургических агрегатов (с последующим выходом на определение остаточного ресурса и рекомендации по повышению надежности эксплуатации);- improves the reliability of operation of pyrometallurgical units (with subsequent access to determine the residual life and recommendations for improving the reliability of operation);
- обеспечивает прогрессивное развитие бесконтактных способов контроля и автоматизации выявления (диагностики) дефектов в опасных зонах пирометаллургического агрегата.- provides the progressive development of non-contact methods for monitoring and automating the identification (diagnosis) of defects in hazardous areas of the pyrometallurgical unit.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007110727/28A RU2366936C2 (en) | 2007-03-23 | 2007-03-23 | Method for diagnostics of operational condition of tuyer or dangerous zone of pyrometallurgical plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007110727/28A RU2366936C2 (en) | 2007-03-23 | 2007-03-23 | Method for diagnostics of operational condition of tuyer or dangerous zone of pyrometallurgical plant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007110727A RU2007110727A (en) | 2008-09-27 |
| RU2366936C2 true RU2366936C2 (en) | 2009-09-10 |
Family
ID=39928733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007110727/28A RU2366936C2 (en) | 2007-03-23 | 2007-03-23 | Method for diagnostics of operational condition of tuyer or dangerous zone of pyrometallurgical plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2366936C2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2442977C1 (en) * | 2011-01-12 | 2012-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") | Method for determination of oleic acid content in olive oil |
| RU2487341C2 (en) * | 2010-11-02 | 2013-07-10 | Закрытое Акционерное Общество "Сем Технолоджи" | Method to display temperature field of object |
| RU2568044C1 (en) * | 2014-08-26 | 2015-11-10 | Олег Тихонович Сидоров | Electrothermal method for detecting and identifying defects in walls of structural members |
| RU2641682C2 (en) * | 2016-04-05 | 2018-01-19 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | Intelligent information system of mobile mixers technical diagnostics |
| RU2724135C2 (en) * | 2017-07-05 | 2020-06-22 | Товарищество с ограниченной ответственностью "GN Energy" | Method for determination of residual life of thermal enclosures of high-temperature units |
| RU2773869C1 (en) * | 2021-07-12 | 2022-06-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Method for assessing the residual life of setting, taking into account operating conditions |
-
2007
- 2007-03-23 RU RU2007110727/28A patent/RU2366936C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2487341C2 (en) * | 2010-11-02 | 2013-07-10 | Закрытое Акционерное Общество "Сем Технолоджи" | Method to display temperature field of object |
| RU2442977C1 (en) * | 2011-01-12 | 2012-02-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") | Method for determination of oleic acid content in olive oil |
| RU2568044C1 (en) * | 2014-08-26 | 2015-11-10 | Олег Тихонович Сидоров | Electrothermal method for detecting and identifying defects in walls of structural members |
| RU2641682C2 (en) * | 2016-04-05 | 2018-01-19 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | Intelligent information system of mobile mixers technical diagnostics |
| RU2724135C2 (en) * | 2017-07-05 | 2020-06-22 | Товарищество с ограниченной ответственностью "GN Energy" | Method for determination of residual life of thermal enclosures of high-temperature units |
| RU2773869C1 (en) * | 2021-07-12 | 2022-06-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Method for assessing the residual life of setting, taking into account operating conditions |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2007110727A (en) | 2008-09-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2780663B1 (en) | Process for monitoring the integrity of containers | |
| RU2366936C2 (en) | Method for diagnostics of operational condition of tuyer or dangerous zone of pyrometallurgical plant | |
| US9279773B2 (en) | Crack detection and measurement in a metallurgical vessels | |
| US10935320B2 (en) | Method for determining the state of a refractory lining of a metallurgical vessel for molten metal in particular | |
| US20240085114A1 (en) | System and method for prediction of operational safety of manufacturing vessels | |
| Petrova et al. | DECISION SUPPORT SYSTEM FOR CONDITION BASED MAINTANCE OF STEEL CASTING LADLES. | |
| Petrova et al. | DETERMINATION OF DEFECTS PARAMETERS IN INFRARED DIAGNOSIS OF STEEL LADLE WALL. | |
| JP3079345B2 (en) | Metallographic evaluation method and system | |
| JPWO2021095595A1 (en) | Operation method and operation system of production equipment | |
| US20230289625A1 (en) | System and method for prediction of operational safety of metallurgical vessels | |
| CN110673563A (en) | Monitoring, early warning and alarming system for high-temperature molten metal container and implementation method | |
| Bohórquez et al. | Before and After Refurbishment: A Thermography Analysis for the Monitoring of an Electric Furnace’s Refractory Walls | |
| RU2800300C1 (en) | Method of control of production facilities, device of control of production facilities and method of operation of production facilities | |
| Aripova et al. | Assessment of Reliability and Technical Risks in the Operation of Heat Engineering Units | |
| JP5310149B2 (en) | Thick steel plate quality assurance equipment | |
| Mihailov et al. | CONDITION BASED ASSESSMENT FOR PREDICTIVE MAINTENANCE OF METALLURGICAL EQUIPMENT | |
| Green | Condition monitoring: its impact on plant performance at British Steel, Scunthorpe works | |
| Ishmet'ev et al. | Automatic diagnostics of the state of hazardous zones in pyrometallurgical systems | |
| JP5391758B2 (en) | Thick steel plate quality assurance equipment | |
| JP5310150B2 (en) | Thick steel plate quality assurance equipment | |
| Araque et al. | Correlating Coke Drum Profiles With Observed Surface Damage | |
| Kriwall et al. | Optical measurements and force measurements as a basis for predicting the tool life of forging dies | |
| JP2011140030A (en) | Material assurance equipment for steel sheet | |
| KR20240000156A (en) | System and method for quantitative assessment of againg deterioration of nuclear reactor buildings | |
| RU2354708C1 (en) | Method of determining of optimal assignment of gas stream by radius of blast furnace |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140324 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20160320 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180324 |