高爐煉鐵自動(dòng)化技術(shù)前言…………………….A根底自動(dòng)化簡(jiǎn)介………………B過程自動(dòng)化簡(jiǎn)介………………C信息化和自動(dòng)化的開展、現(xiàn)狀和趨勢(shì)煉鐵消費(fèi)根底自動(dòng)化………………高爐專用檢測(cè)儀表………………..概述…………爐內(nèi)狀況檢測(cè)………………渣鐵狀態(tài)檢測(cè)………………各風(fēng)口熱風(fēng)流量分布檢測(cè)…………………熱風(fēng)溫度檢測(cè)………………風(fēng)口及冷卻壁等漏水檢測(cè)…………………爐襯、爐底耐火材料燒損檢測(cè)焦炭水分檢測(cè)………………煤粉噴吹量檢測(cè)……………儀表控制系統(tǒng)……………………..高爐本體檢測(cè)儀表及控制系統(tǒng)……………熱風(fēng)爐檢測(cè)儀表及控制系統(tǒng)……………….噴吹煤粉檢測(cè)儀表及控制系統(tǒng)……………煤氣清洗檢測(cè)和自動(dòng)控制系統(tǒng)……………原料檢測(cè)儀表及控制系統(tǒng)…………………高爐水渣檢測(cè)及自動(dòng)控制系統(tǒng)……………給排水檢測(cè)及自動(dòng)控制系統(tǒng)………………TRT發(fā)電裝置檢測(cè)及自動(dòng)控制系統(tǒng)鼓風(fēng)機(jī)檢測(cè)儀表及自動(dòng)控制系統(tǒng)…………電氣傳動(dòng)及控制………………….上料設(shè)備順序控制系統(tǒng)……………………無料鐘爐頂自動(dòng)控制系統(tǒng)…………………熱風(fēng)爐換爐自動(dòng)控制系統(tǒng)…………………煤粉噴吹電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)………………布袋凈化系統(tǒng)電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)…………給排水電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)…………………出鐵場(chǎng)除塵電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)……………TRT電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)出鐵廠機(jī)械吹笛控制………1.4人機(jī)接口HMI煉鐵消費(fèi)過程自動(dòng)化……………過程自動(dòng)化級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能……………….寶鋼高爐過程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功能…………….羅德洛基公司赫拉廠過程機(jī)算機(jī)系統(tǒng)功能……………….過程自動(dòng)化級(jí)的數(shù)學(xué)模型及其理論…………….數(shù)據(jù)有效性和可靠性檢驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?配料計(jì)算與優(yōu)化數(shù)學(xué)模型…………………爐熱斷定模型………………鐵水［Si］預(yù)報(bào)模型高爐爐況預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型……………………無料鐘布料控制數(shù)學(xué)模型…………………熱風(fēng)爐控制數(shù)學(xué)模型………軟熔帶形狀推斷數(shù)學(xué)模型…………………高爐爐底侵蝕推斷模型……………………2.2.10碳-直接復(fù)原率C-DDC〕模擬模型高爐操作預(yù)測(cè)模型………..熱風(fēng)爐操作預(yù)測(cè)模型……………………..人工智能在煉鐵消費(fèi)中的應(yīng)用…………….概述…………人工智能系統(tǒng)開發(fā)工具……………………專家系統(tǒng)知識(shí)獲取和規(guī)那么編制及數(shù)據(jù)預(yù)處…理…………日本鋼管公司BAISY高爐操作專家系統(tǒng)日本鋼管公司君津廠ALIS系統(tǒng)日本川崎鋼鐵公司AI系統(tǒng).日本住友金屬工業(yè)公司高爐操作混合專家系…統(tǒng)………2.3.8日本神戶鋼鐵公司3#高爐爐熱預(yù)扌艮系統(tǒng)2.3.9日本鋼鐵公司大分rSAFAIA系統(tǒng)2.3.10武鋼4#高爐專家系統(tǒng)2.3.11鞍鋼11#高爐人工智能系統(tǒng)2.3.12瑞典鋼鐵公司鐵水Si］預(yù)扌艮神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng).?2.3.13日本川崎鋼鐵公司千葉76#高爐熱風(fēng)爐燃燒模糊控制系統(tǒng)…….?2.3.14日本川崎鋼鐵公司水島73#高爐熱風(fēng)爐燃燒AI控制系統(tǒng)高爐長(zhǎng)壽及監(jiān)控…………………煉鐵消費(fèi)管理自動(dòng)化……………3.1消費(fèi)管理自動(dòng)化的必要性和類型………………3.2煉鐵制造執(zhí)行系統(tǒng)簡(jiǎn)介…………3.3管理自動(dòng)化數(shù)學(xué)模型及其建立…………………前言煉鐵是通過冶煉礦石，從中得到金屬鐵的過程。現(xiàn)代煉鐵法不外高爐煉鐵法和非高爐煉鐵法。高爐煉鐵法，即傳統(tǒng)以焦炭為能源的煉鐵法。由于高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)好，工藝簡(jiǎn)單、可靠，產(chǎn)量大，效率高，能耗低，此方法消費(fèi)的鐵占世界生鐵產(chǎn)量90％以上，并且這種主導(dǎo)地位在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變，但一些缺乏焦炭資源的國(guó)家和地區(qū)也使用不同形式的非高爐煉鐵法?；谝韵略颍孩艧掕F工業(yè)是能耗大戶，高爐煉鐵占整個(gè)鋼鐵行業(yè)能耗的60％，因此煉鐵過程有效節(jié)能經(jīng)濟(jì)意義很大，是關(guān)系鋼鐵行業(yè)穩(wěn)定開展的必不可少的因素，而自動(dòng)化技術(shù)對(duì)節(jié)能起到關(guān)鍵作用。⑵設(shè)備大型化?，F(xiàn)代高爐容積已超4000m3,稍有意外損失重大。一座2000m3高爐爐況不順每懸料一次減產(chǎn)103t/d，每崩料一次減產(chǎn)16t/d，而以計(jì)算機(jī)為中心的異常爐況預(yù)報(bào)系統(tǒng)命中率達(dá)90％,使工長(zhǎng)預(yù)先采取措施,防止事故。⑶工藝連續(xù)化與前后工藝關(guān)聯(lián)化。無論高爐還是非高爐煉鐵都是為后續(xù)煉鋼提供及時(shí)的、優(yōu)質(zhì)的鋼水，后續(xù)工序產(chǎn)品質(zhì)量、操作都受前列工序影響，沒有自動(dòng)化和信息化系統(tǒng)，難以為后續(xù)工序提供及時(shí)的質(zhì)量均一的原料。⑷工藝操作復(fù)雜。要求產(chǎn)品質(zhì)量高、高效率、高收得率和低耗。例如高爐消費(fèi)需要：正確地配料和及時(shí)的裝入爐內(nèi)、保持煤氣流和爐料良好的接觸，使?fàn)t料均勻下降，維持一定的爐缸熱狀態(tài)，人工操作時(shí)很難到達(dá)。此外，高爐是密閉的，必須借助許多檢測(cè)儀表才能判斷其內(nèi)部情況，故自動(dòng)化必不可少。(5)原料用量和運(yùn)輸量大。例如一個(gè)2500m3高爐，每晝夜要裝料4200-6000t,且要嚴(yán)格按照配比和順序裝入，沒有自動(dòng)裝料配料和批重以及水分補(bǔ)正系統(tǒng)就不僅消耗人力，而且無法獲得良好技術(shù)指標(biāo)。⑹設(shè)備要有高的運(yùn)轉(zhuǎn)率同時(shí)要長(zhǎng)壽。例如要減少高爐休風(fēng)率，就得自動(dòng)監(jiān)視設(shè)備狀態(tài)，出現(xiàn)故障前兆時(shí)設(shè)法排除。要使高爐長(zhǎng)壽，就得監(jiān)視砌體燒損情況、爐體溫度和煤氣流分布，并依次及時(shí)調(diào)整。因此，高爐自動(dòng)化已成趨勢(shì)，不僅是煉鐵現(xiàn)代化標(biāo)志，且投入產(chǎn)出比顯著。據(jù)奧鋼聯(lián)報(bào)道其高爐自動(dòng)化系統(tǒng)VAIRON在林茨廠和南非ISCOR廠運(yùn)行結(jié)果獲得良好結(jié)果和效益：①消費(fèi)效率平均進(jìn)步5%;②煤氣利用率至少進(jìn)步1%;③總?cè)剂舷牧繙p少3kg/t;④噴煤率進(jìn)步10kg/t;⑤硅標(biāo)準(zhǔn)偏向減少0.15%;⑥投資回收期不到4個(gè)月〔以年產(chǎn)2百萬t鐵水高爐為根底。其中①經(jīng)濟(jì)效益500萬美元/年，③150萬美元/年，④200萬美元/年?？傆?jì)850萬美元/年。現(xiàn)代煉鐵工業(yè)自動(dòng)化有根底自動(dòng)化、過程自動(dòng)化、管理自動(dòng)化及眾所周知的三級(jí)構(gòu)造的CIMS系統(tǒng)〔計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，流程工業(yè)稱CIPS,國(guó)內(nèi)在鋼鐵工業(yè)有學(xué)者稱綜合管理控制系統(tǒng)〕三級(jí)構(gòu)造是把CIMS分為BPS/MES/PCS三級(jí)，其中BPS〔BusinessPlanningSystem］級(jí)是單純考慮企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理問題的企業(yè)資源規(guī)劃〔ERP］，主要利用以財(cái)務(wù)分析決策為核心的整體資源優(yōu)化技術(shù)，MES級(jí)是考慮消費(fèi)和管理結(jié)合問題的中間層制造執(zhí)行系統(tǒng)，主要利用以產(chǎn)品質(zhì)量和工藝要求為指標(biāo)的消費(fèi)過程優(yōu)化運(yùn)行、優(yōu)化控制和優(yōu)化管理技術(shù)，PCS級(jí)是單純考慮消費(fèi)過程問題的過程控制系統(tǒng)，即過程自動(dòng)化和根底自動(dòng)化系統(tǒng)。近年由于要適應(yīng)劇烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)需要，互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)開展，全球化趨勢(shì)，鋼鐵公司信息化和自動(dòng)化以從鋼鐵公司內(nèi)部到顧客和社會(huì)。實(shí)行消費(fèi)－物流－銷售一體化，不僅消費(fèi)和銷售部門聯(lián)網(wǎng)，而且與外界貿(mào)易公司、最終用戶〔汽車、家電、機(jī)電制造等工廠］以及稅務(wù)部門和海關(guān)聯(lián)網(wǎng)甚至和國(guó)外有關(guān)部門通信，使信息更廣域化和高效化，甚至通過衛(wèi)星監(jiān)視船舶到達(dá)地點(diǎn)，以向用戶報(bào)告使之作承受準(zhǔn)備。此外，電子商務(wù)等要求信息化、自動(dòng)化系統(tǒng)能適應(yīng)這些進(jìn)展，為此出現(xiàn)WIM〔網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng)〕。WIM功能遠(yuǎn)超CIMS功能，是以Web和智能技術(shù)為根底。能充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源，實(shí)現(xiàn)全球化供銷鏈、遠(yuǎn)程技術(shù)支持和遠(yuǎn)程診斷等，包括常規(guī)和智能控制、監(jiān)控、復(fù)雜的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型和人工智能模型等運(yùn)算、智能信息處理〔運(yùn)行消費(fèi)經(jīng)營(yíng)管理軟件如ERP、MES等〕以及電子商務(wù)等。現(xiàn)代大型高爐消費(fèi)工藝包括本體和輔助系統(tǒng)，有高爐本體、貯礦槽、出鐵場(chǎng)、除塵器和熱風(fēng)爐五部分。輔助系統(tǒng)有煤氣清洗、爐頂煤氣余壓發(fā)電〔TRT〕、水渣、水處理和制煤粉塵車間等。煉鐵中，爐料〔礦石、燃料和熔劑〕從爐頂裝入，從鼓風(fēng)機(jī)來的冷風(fēng)經(jīng)熱風(fēng)爐形成熱風(fēng)從風(fēng)口鼓入，隨焦炭燃燒，產(chǎn)生煤氣從下而上運(yùn)動(dòng)，而爐料由上而下，互相接觸進(jìn)展熱交換，逐步復(fù)原，最后在爐底復(fù)原成生鐵，形成爐渣，積聚在爐缸的鐵水和爐渣分別由鐵口和渣口流出。高爐操作主要解決以下問題：⑴正確配料并以一定順序裝入爐內(nèi)；⑵控制爐料均勻下降；⑶調(diào)節(jié)料柱中爐料分布及保持與煤氣的良好接觸；⑷保持適宜的熱狀態(tài)。⑵、⑶、⑷歸結(jié)為要求爐況順行穩(wěn)定。只有在爐況順行穩(wěn)定狀態(tài)下，才能到達(dá)優(yōu)質(zhì)、低耗、高產(chǎn)目的，為確保高爐爐況穩(wěn)定必須隨時(shí)掌握爐內(nèi)的各參數(shù)的變化情況，及時(shí)予以調(diào)整，這就有賴于自動(dòng)控制技術(shù)。高爐自動(dòng)化主要是指儀表檢測(cè)及控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)，即根底自動(dòng)化、過程自動(dòng)化和管理自動(dòng)化。儀表控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)通常由PLC和DCS自動(dòng)完成。A根底自動(dòng)化根底自動(dòng)化四種形式：⑴電氣邏輯順序控制與儀表連續(xù)調(diào)節(jié)控制功能分別由不同類型控制器進(jìn)展控制的PLC＋DCS形式。寶鋼1#高爐大修工程三電控制系統(tǒng)配置是國(guó)內(nèi)最典型的例子，電控由日本安川公司消費(fèi)的PLC執(zhí)行，PLC01供原料與裝入控制之用，PLC02供熱風(fēng)爐用，PLC03供輔助設(shè)施用，PLC04供煤粉噴吹用。I/O共5681點(diǎn)，其中AI152點(diǎn)，AO52點(diǎn)，DI4224點(diǎn)，DO1248點(diǎn)，PI5點(diǎn)。儀表由日本橫河公司消費(fèi)的DCS執(zhí)行,FCS01為高爐本體控制站,FCS02為爐頂/煤氣清洗/TRT控制站，F(xiàn)CS03為出鐵場(chǎng)/重油噴吹控制站，F(xiàn)CS04為熱風(fēng)爐/余熱回收/送風(fēng)控制站，F(xiàn)CS05為溫度監(jiān)控站，F(xiàn)CS01為煤粉噴吹控制站，I/O共約3497點(diǎn)，其中AI662點(diǎn)，AO201點(diǎn)，DI1041點(diǎn)，DO593點(diǎn)。V-NET傳輸速度10OMb/s。優(yōu)點(diǎn)是電控和儀表各自采用最適宜的控制裝置，且電控用的PLC專作為順序控制等功能而不必估計(jì)較復(fù)雜的回路控制，設(shè)備較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是電控和儀表設(shè)備不同，備件要多些。⑵電氣邏輯順序控制功能與儀表連續(xù)調(diào)節(jié)控制功能都是由DCS進(jìn)展控制的全DCS形式。過去DCS主要作為回路控制用，其后大力開展電氣邏輯順序控制功能，使電氣順序控制功能與儀表連續(xù)調(diào)節(jié)控制功能均由DCS控制。如美國(guó)西屋〔Westinghouse〕公司W(wǎng)DPF,OVATION系統(tǒng)，美國(guó)貝利公司Infi-90、德國(guó)SimensPCS7控制系統(tǒng)等。原上鋼一廠2500m3高爐三電控制系統(tǒng)是典型例子，寶鋼3#高爐、宜鋼1260m3高爐自動(dòng)化系統(tǒng)都是全DCS形式。⑶電氣邏輯順序控制功能與儀表連續(xù)調(diào)節(jié)控制功能都是由PLC進(jìn)展控制的全PLC形式。由于PLC大力開展儀表連續(xù)調(diào)節(jié)控制功能，而且比DCS廉價(jià)，故上海梅山冶金公司2#1250m3高爐使用全PLC系統(tǒng)并投產(chǎn)后，國(guó)內(nèi)近年來新建或大修的大、中、小高爐使用全PLC形式已成為潮流。03年投產(chǎn)的天津鋼鐵公司2000m3高爐三電控制系統(tǒng)就是一個(gè)典型例子。系統(tǒng)包括13套SimensS7-400型PLC，13臺(tái)RS2工業(yè)交換機(jī)SWITCH〔SX〕，20套配置Citect軟件包的HMI，4臺(tái)EWS工程師站，1臺(tái)效勞器Server,主環(huán)網(wǎng)和級(jí)聯(lián)網(wǎng)均為100Mb/s工業(yè)光纖以太網(wǎng)，網(wǎng)中遠(yuǎn)程站與PLC相連用Profibus總線。中控室的10臺(tái)HMI按工藝機(jī)組分為兩組，每5臺(tái)共享幾臺(tái)PLC數(shù)據(jù)，連接網(wǎng)絡(luò)的5臺(tái)HMI可利用Citect的網(wǎng)絡(luò)功能將其中兩臺(tái)設(shè)置為互為熱備I/OServer，而另外3臺(tái)設(shè)為Client以減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷和增加速度，保證HMI與PLC間數(shù)據(jù)交換穩(wěn)定性和同步性。系統(tǒng)說明全PLC形式的系統(tǒng)過去主要用于小高爐，而如今得到越來越多的大高爐應(yīng)用。⑷電氣邏輯順序控制功能與儀表連續(xù)調(diào)節(jié)控制功能都由工控機(jī)執(zhí)行的工控機(jī)形式。該方式本錢低，過去主要用于小高爐〔如安鋼水冶3#高爐〕，但近年由于工控機(jī)支持軟件開展，如美國(guó)Entivity、ThinkandDo等公司的許多工控機(jī)支持軟件使工控機(jī)能使用商品I/O〔如SimensET2000〕，并能執(zhí)行電氣邏輯順序控制功能與儀表連續(xù)調(diào)節(jié)控制功能及監(jiān)控功能等，而大大擴(kuò)展其使用范圍和方便性，為在大型高爐上應(yīng)用創(chuàng)造條件。上述四種根底自動(dòng)化構(gòu)造各有優(yōu)缺點(diǎn)，使用哪種形式要視詳細(xì)情況而定，包括爐容、技術(shù)要求、工廠自動(dòng)化程度、備件等、熟知程度、維護(hù)和投資多少等。四種形式在國(guó)內(nèi)外都曾使用，但國(guó)外大型高爐，包括韓國(guó)、日本、德國(guó)、盧森堡采用PLC+DCS形式，為使PLC和DCS聯(lián)網(wǎng)，廠家大都彼此協(xié)調(diào)和采用開放式網(wǎng)絡(luò)，例如美國(guó)霍尼韋爾公司儀表連續(xù)調(diào)節(jié)控制HMP與美國(guó)GE公司電氣邏輯順序控制PLC共同組成TotalPlant控制系統(tǒng)、日本橫河公司儀表連續(xù)調(diào)節(jié)控制器FCS與日本安川公司電氣邏輯順序控制CP-3500H共同組成的控制系統(tǒng)等〔日本橫河公司DCS和日本安川公司PC系列PLC過去的網(wǎng)絡(luò)難以直接連接，像寶鋼二期工程中的1900mm連鑄系統(tǒng)，彼此要分送過程機(jī)算計(jì)通信〕。美國(guó)霍尼韋爾

公司更消費(fèi)本身包括能進(jìn)展儀表連續(xù)調(diào)節(jié)控制和電氣邏輯順序控制的TotalPlant控制系統(tǒng)，但它包括用儀表連續(xù)調(diào)節(jié)控制的APM通用控制站和用作電氣邏輯順序控制的LM順控站，故形式上還是PLC+DCS。表1國(guó)內(nèi)高爐三電系統(tǒng)配置簡(jiǎn)況廠名容積點(diǎn)火時(shí)間儀表系統(tǒng)電控系統(tǒng)過程機(jī)數(shù)學(xué)模型寶鋼武鋼武鋼武鋼鞍鋼鞍鋼本鋼馬鋼包鋼昆鋼本鋼唐鋼重鋼太鋼邯鄲梅山攀鋼1#2#3#1#4#5#11105#1#4#6#1、21#2#5#1#3#4#4063m34063m34350m32200m32516m33200m32580m32580m32560m32500m32200m32000m33801260m31260m31200m31350m31260m31250m31350m3橫河Centum橫河Centum西屋WDPF1999199620011993霍尼韋爾TDC3000霍尼韋爾TDC3000霍尼韋爾TDC3000AB系統(tǒng)安CP-3500H安M-BF500西屋WDPFPLC984PLC984SimensS5-150UModiCom系MODICON公司的PLC984MODICON公司的PLC984B西屋WDPF霍尼韋爾TDC3000霍尼韋爾TDC3000GE9070PLC西T-M-DCS橫河Centum橫河Centum西T-M-DCS西T-M-DCS橫河Centum西S5-PLC安川U84PLCGE-S8型PLC西S5-PLC西S5-PLC安川U84PLC西5XS5-115H+1XS5-115H西屋WDPF西屋WDPF惠普HP9000廠名容積點(diǎn)火時(shí)間儀表系統(tǒng)電控系統(tǒng)過程機(jī)數(shù)學(xué)模型寶鋼武鋼武鋼武鋼鞍鋼鞍鋼本鋼馬鋼包鋼昆鋼本鋼唐鋼重鋼太鋼邯鄲梅山攀鋼1#2#3#1#4#5#11105#1#4#6#1、21#2#5#1#3#4#4063m34063m34350m32200m32516m33200m32580m32580m32560m32500m32200m32000m33801260m31260m31200m31350m31260m31250m31350m3橫河Centum橫河Centum西屋WDPF1999199620011993霍尼韋爾TDC3000霍尼韋爾TDC3000霍尼韋爾TDC3000AB系統(tǒng)安CP-3500H安M-BF500西屋WDPFPLC984PLC984SimensS5-150UModiCom系MODICON公司的PLC984MODICON公司的PLC984B西屋WDPF霍尼韋爾TDC3000霍尼韋爾TDC3000GE9070PLC西T-M-DCS橫河Centum橫河Centum西T-M-DCS西T-M-DCS橫河Centum西S5-PLC安川U84PLCGE-S8型PLC西S5-PLC西S5-PLC安川U84PLC西5XS5-115H+1XS5-115H西屋WDPF西屋WDPF惠普HP9000橫河Y-8000VAX4000-300AlphaServerAlphaServerSolarSPS5/70效勞器VAX4400,3100^VAXn,486VAX-4700橫河Y-7000惠普HP-9000yVAXH橫河Y-80003臺(tái)770即486yVAXHGO-STOP,爐熱、熱風(fēng)爐燃燒、布料、高爐及熱風(fēng)爐操作預(yù)測(cè)、軟熔帶推斷、爐底侵蝕推斷、一代爐齡數(shù)據(jù)庫國(guó)內(nèi)攻關(guān)研究監(jiān)控及專家系統(tǒng)Rautaruukki川崎ESARBED模型預(yù)測(cè)鐵水等參數(shù)人工智能系統(tǒng)爐況，爐熱預(yù)報(bào)模型及人工智能Rautaruukki川崎ES后增加GO-STOP爐況預(yù)報(bào)AI方案上爐況推斷及熱風(fēng)爐控制模型等無數(shù)學(xué)模型無數(shù)學(xué)模型無數(shù)學(xué)模型無數(shù)學(xué)模型無數(shù)學(xué)模型無數(shù)學(xué)模型無數(shù)學(xué)模型表2國(guó)內(nèi)高爐三電系統(tǒng)配置簡(jiǎn)況廠名及高爐容積儀表系統(tǒng)電控系統(tǒng)過程機(jī)數(shù)學(xué)模型

韓國(guó)浦項(xiàng)廠1#1660m3橫河Centum安川公司CP系列PLC美國(guó)DEC公司VAX6310監(jiān)控及各類數(shù)學(xué)模型〔爐熱、熱風(fēng)爐燃燒、布料控制、軟熔帶推斷、爐底侵蝕推斷數(shù)模等〕韓國(guó)浦項(xiàng)廠2#2550m3橫河Centum韓國(guó)浦項(xiàng)廠3#3795m3橫河Centum韓國(guó)浦項(xiàng)廠4#3796m3橫河Centum韓國(guó)光陽廠1#3800m3PDP11/83,TCS6000PDP11/83+PLC美國(guó)DEC公司VAX11/360韓國(guó)光陽廠2#3800m3安PLC,CP320韓國(guó)光陽廠3#3800m3CP320+CP3500VAX8250,AI用yVAXH監(jiān)控及各類數(shù)學(xué)模型及專家系統(tǒng)等韓國(guó)光陽廠4#3800m3SC184VAX6130,AI用VAX3100日鋼管福山4#4288m3TDCS3000CP3500+CP5500富士通A500監(jiān)控及各類數(shù)模及專家系統(tǒng)日鋼管福山5#4664m3CP320FAC0MS3500d新日鐵君津3#2884m3橫河Centum安川PLC,CP320日立H80EH-V90/50E監(jiān)控及各類數(shù)模及專家系統(tǒng)新日鐵君津4#4063m3橫河CentumCP320+CP3500日立H80M川崎千葉廠5#1839m3橫河Centum-XLCP3500+CP5500富士通A80監(jiān)控及數(shù)模川崎千葉廠6#2584m3橫河CentumSC184橫YODICI1000監(jiān)控及各類數(shù)模及專家系統(tǒng)川崎水島廠3#4500m3橫河Centum-XLCP3500+CP5500日H-V90/50E住友鹿島廠2#4800m3橫河Centum-XLCP3500+CP5500YEWCOM9000監(jiān)控及各類數(shù)模及專家系統(tǒng)住友鹿島廠3#5050m3橫河Centum-XLCP3500+CP5500YEWCOM9000B過程自動(dòng)化過程自動(dòng)化的構(gòu)成也有四種形式⑴單機(jī)集中控制型。過去因設(shè)備昂貴，且高爐煉鐵是較緩慢過程，其操作關(guān)鍵包括關(guān)鍵監(jiān)控功能，在根底自動(dòng)化大部分獲得解決，過程自動(dòng)化級(jí)包括數(shù)學(xué)模型大都是操作指導(dǎo)形式，此外硬件和支持軟件才能有限，都采用1臺(tái)過程機(jī)算計(jì)承當(dāng)過程自動(dòng)化級(jí)全部功能，包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和技術(shù)計(jì)算，數(shù)學(xué)模型運(yùn)算、監(jiān)控、操作值設(shè)定、數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)記錄等。采用這種構(gòu)造的高爐有包鋼1#高爐、二期2#高爐，武鋼6#高爐，馬鋼2500m3高爐，攀鋼4#高爐等，這種形式優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，加以工控機(jī)功能，運(yùn)算速度都會(huì)大大增強(qiáng)，故今后，特別是一些中小高爐預(yù)計(jì)還會(huì)使用這種方式。⑵雙機(jī)集中控制型。由于高爐大型化，如寶鋼1、2、3#高爐容積都超過4000m3，操作稍有不正常，損失就會(huì)彳艮大，過程計(jì)算機(jī)功能越來越多，越來越重要，數(shù)學(xué)模型也趨向閉環(huán)〔如奧鋼聯(lián)專家系統(tǒng)〕，許多數(shù)據(jù)不容喪失，加之中型計(jì)算機(jī)的價(jià)格也在下降。故集中型大多是雙機(jī)集中控制形式。采用這種構(gòu)造的有寶鋼3#高爐〔1994年點(diǎn)火〕，1997年大修后重新點(diǎn)火的1#高爐，采用高可開的二重化構(gòu)造，，過程計(jì)算機(jī)雙機(jī)系統(tǒng)，MMI可互為備件等。過程機(jī)算計(jì)功能有：原料料倉數(shù)據(jù)處理、稱料和裝入數(shù)據(jù)管理、熱風(fēng)爐數(shù)據(jù)處理及模型、出鐵渣數(shù)據(jù)處理、工藝設(shè)備管理、高爐本體數(shù)據(jù)處理、噴煤過程數(shù)據(jù)處理、報(bào)表處理、畫面顯示及輸入處理、系統(tǒng)外部數(shù)據(jù)通信處理、過程數(shù)據(jù)輸入輸出處理、高爐數(shù)學(xué)模型、日以上數(shù)據(jù)處理和人工智能等子系統(tǒng)及根據(jù)計(jì)算式集、系統(tǒng)應(yīng)用子程序集和各子系統(tǒng)共用子程序集等進(jìn)展計(jì)算或編制等。采用178cm大屏幕。兩臺(tái)過程計(jì)算機(jī)〔HP-9000系列800E級(jí)效勞器，內(nèi)存192M〕互相間用監(jiān)控器連接，采用鏡像磁盤，分別與以太網(wǎng)和V-NET相連，備用機(jī)時(shí)刻監(jiān)視主機(jī)，一旦主機(jī)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換到備用機(jī)上。⑶分散控制型。即過程自動(dòng)化級(jí)的功能由多臺(tái)計(jì)算機(jī)分擔(dān)，采用這種構(gòu)造的有梅山冶金公司的3#1250m3高爐〔3臺(tái)Simens工控機(jī)〕、上鋼一廠2500m3高爐等。180工作站承當(dāng)原料上料管理功能，181站承當(dāng)高爐本體數(shù)據(jù)管理功能，182站承當(dāng)渣鐵數(shù)據(jù)管理功能，160站承當(dāng)熱風(fēng)爐數(shù)據(jù)管理及打印機(jī)管理功能，4臺(tái)工作站擁有獨(dú)立的ORACLE數(shù)據(jù)庫，獨(dú)立進(jìn)展各自的程序，互不干擾。當(dāng)一臺(tái)工作站需要對(duì)另一臺(tái)工作站的數(shù)據(jù)進(jìn)展查詢時(shí)可遠(yuǎn)程登陸另一站的數(shù)據(jù)庫，并不影響另一臺(tái)的程序運(yùn)行。每臺(tái)工作站前臺(tái)運(yùn)行畫面程序，進(jìn)展人機(jī)接口，后臺(tái)運(yùn)行應(yīng)用程序，進(jìn)展數(shù)據(jù)采集、處理、分類入庫、查詢等并定時(shí)生成打印報(bào)表數(shù)據(jù)。這種配置特點(diǎn)是由于整個(gè)系統(tǒng)由4個(gè)根本子系統(tǒng)組成，互相關(guān)聯(lián)少，其中一臺(tái)故障，不會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)癱瘓。此外，一臺(tái)SUNSPAC5工作站〔175MHz，內(nèi)存64M,,操作系統(tǒng)為UNIX，數(shù)據(jù)庫采用ORACLE，畫面和報(bào)表開發(fā)工具采用Developer2000，應(yīng)用程序與數(shù)據(jù)庫接口采用Proc、Profortran］性能高于VAX4200，價(jià)格卻廉價(jià)許多〔假設(shè)采用工控機(jī)，價(jià)格要更廉價(jià)〕。缺點(diǎn)是以后要開發(fā)管理級(jí)計(jì)算機(jī)，由于要從4個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)，略嫌費(fèi)事。⑷客戶機(jī)和效勞器〔Client-Server〕型。典型例子是昆鋼2000m3高爐。效勞器是惠普HP9000、Microsoft的WindowsNT操作系統(tǒng)，客戶機(jī)是3臺(tái)高性能PC，配置17in彩顯，數(shù)據(jù)庫是Sybase,畫面與報(bào)表開發(fā)工具為VB。WindowsNT操作系統(tǒng)平安性好，性能穩(wěn)定，采用圖形化用戶界面，有漢化版本，易于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和管理。Sybase為一個(gè)成熟的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，VB不同于過去面向過程的編程語言，是面向?qū)ο蟮木幊誊浖?，支持?duì)多種數(shù)據(jù)庫調(diào)用，用它開發(fā)畫面和報(bào)表較容易。此系統(tǒng)僅1個(gè)數(shù)據(jù)庫，整個(gè)后臺(tái)應(yīng)用程序〔包括原料、上料數(shù)據(jù)管理、高爐本體數(shù)據(jù)管理、鐵渣數(shù)據(jù)管理、熱風(fēng)爐數(shù)據(jù)管理功能等〕也運(yùn)行于效勞器，進(jìn)展數(shù)據(jù)采集、處理、分類、入庫等。畫面程序運(yùn)行于3臺(tái)客戶PC機(jī)，向數(shù)據(jù)庫效勞器提交查詢和修改懇求，由效勞器執(zhí)行向客戶機(jī)返回執(zhí)行結(jié)果。報(bào)表格式存于PC機(jī)，需打印時(shí)，由PC機(jī)向數(shù)據(jù)庫效勞器提交查詢懇求得到查詢結(jié)果后，生成報(bào)表，在打印機(jī)上輸出。系統(tǒng)采用流行的Client-Server構(gòu)造，造價(jià)廉價(jià)，易于擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫Sybase及開發(fā)軟件VB,開發(fā)與維護(hù)方便〔假設(shè)采用MicrosoftOPC-OLEforProcessControl標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)更容易〕，在此根底上開發(fā)管理機(jī)較為容易。另外，如今硬件技術(shù)進(jìn)步，假設(shè)經(jīng)濟(jì)允許，可增設(shè)一臺(tái)備用效勞器，因此可認(rèn)為Client-Server型是現(xiàn)階段較合適大中型高爐過程計(jì)算機(jī)體系構(gòu)造。C信息化和自動(dòng)化的開展、現(xiàn)狀和趨勢(shì)可以說高爐是最早開展自動(dòng)化的機(jī)組。早在1755年瓦特創(chuàng)造蒸氣機(jī)及其調(diào)速器，不久就有人把蒸氣機(jī)作為推動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)的動(dòng)力源連同調(diào)速器一起用于高爐，此后陸續(xù)有些簡(jiǎn)單的儀表和電控裝置裝上高爐，但真正意義上使用自動(dòng)化技術(shù)和裝置是在第二次世界大戰(zhàn)前后，當(dāng)時(shí)自動(dòng)化主要是指過程量〔熱工參數(shù)〕的檢測(cè)和控制，即使用儀表作為保證消費(fèi)正常和節(jié)約原料為目的的熱管理并使用一些單回路控制器，電氣傳動(dòng)那么只是遠(yuǎn)間隔控制和繼電器聯(lián)鎖，以后才作為上料、配料等的控制。至此自動(dòng)化實(shí)際上包括儀測(cè)儀控和電氣傳動(dòng)兩大部分，但彼此分立，很少關(guān)聯(lián)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，儀表方面開展為電氣的、氣動(dòng)的和液壓的多種技術(shù)，并為統(tǒng)一信號(hào)而轉(zhuǎn)向單元組合形式，在電氣傳動(dòng)方面那么由于器件進(jìn)步，由繼電系統(tǒng)，簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)進(jìn)而為使用交磁放大機(jī)、磁放大機(jī)、快速磁放大機(jī)、晶閘管等。在控制電路方面，其元件由電子管、晶體管、磁邏輯元件、固體邏輯元件、大中小規(guī)模集成電路、分立元件計(jì)算機(jī)、大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)和微型機(jī)等。國(guó)內(nèi)高爐也經(jīng)歷了這樣的系統(tǒng)和技術(shù)變化，上世紀(jì)60年代以前的高爐是硬線邏輯順序控制系統(tǒng)；60年代末，首鋼使用磁邏輯元件上料系統(tǒng)；70年代中期，上海梅山冶金公司的高爐首次使用鍺晶體管構(gòu)成的分立元件邏輯電路的上料系統(tǒng)，其后攀鋼等廠使用計(jì)算機(jī)控制上料；直到70年代末80年代初才開場(chǎng)使用PLC執(zhí)行現(xiàn)代控制理論的自適應(yīng)、卡爾曼濾波、自校正、最優(yōu)、狀態(tài)空間、多輸入多輸出。協(xié)調(diào)控制以及具有復(fù)雜數(shù)學(xué)模型等控制方法。由傳統(tǒng)的模擬就是轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字技術(shù)，由古典控制理論轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代控制理論，由傳統(tǒng)的物化現(xiàn)象非電量電測(cè)法轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌娜缂す?、超聲以及各種新的物化現(xiàn)象組成儀表，并開展為機(jī)電一體化的測(cè)量技術(shù)和裝置，使高爐許多過去無法測(cè)量的參數(shù)得以解決，這些新裝置有爐身、爐喉、軟熔帶探測(cè)器和垂直探測(cè)器，料面形狀和溫度儀等。1958年鋼鐵業(yè)首次利用電腦，開場(chǎng)也用在高爐，當(dāng)時(shí)只作數(shù)據(jù)解析、顯示、打印報(bào)表，以后把工藝過程數(shù)?；?，并作為操作指導(dǎo)和設(shè)定，也有用電腦進(jìn)展直接數(shù)字控制〔DDC，如60年代日本把電腦用于上料、配料〕，由于電腦需要更多信息和輸出控制，導(dǎo)致儀表、電控和電腦嚴(yán)密結(jié)合，電腦系統(tǒng)且在英國(guó)Speneer廠實(shí)現(xiàn)，并在國(guó)際自控委〔IFAC〕第二次全會(huì)上提出，60年代新日鐵君津廠實(shí)現(xiàn)AOL系統(tǒng)，至此建立多級(jí)電腦系統(tǒng)〔CIMS雛形〕形成管控一體化。70年代數(shù)據(jù)大道出現(xiàn)，微型機(jī)工業(yè)化，以微機(jī)為核心的PLC開展，代替?zhèn)鹘y(tǒng)硬線邏輯系統(tǒng)，至此電力傳動(dòng)改用PLC控制。一方面，PLC〔我國(guó)稱集散系統(tǒng)，近來稱DCS〕出現(xiàn)，也逐步代替模擬式儀表作為數(shù)據(jù)采集和自動(dòng)控制之用。到80年代初PLC已開展成為功能齊全、抗干擾才能高，MTBF〔平均無故障時(shí)間〕達(dá)數(shù)萬小時(shí)，使用面向用戶語言，帶有CRT并能連接打字機(jī)，PPC更開展成為有近百種模塊，供過程量控制和處理，如開方、滯后補(bǔ)償、PID算法、限位等，開發(fā)操作員操作顯示裝置，內(nèi)存＞12M，顯示功能極強(qiáng)，可分級(jí)顯示，包括全貌、區(qū)、組和回路等四級(jí)，易于顯示工藝流程及易懂、易解析的畫面。今天鋼鐵廠自動(dòng)化系統(tǒng)已不再由模擬儀表盤、繼電邏輯系統(tǒng)和許多操作臺(tái)分散式控制，而是根本上在中控室集中操作，以大型圖像監(jiān)視器監(jiān)視全廠情況，廠長(zhǎng)可直接在廠長(zhǎng)室甚至在家中〔通過撥號(hào)〕監(jiān)視消費(fèi)或發(fā)出指令和開會(huì)議，方案可由上位機(jī)下達(dá)，由電腦控制與組織消費(fèi)而到達(dá)高效、高產(chǎn)、高質(zhì)、低耗的綜合管理控制一體化。由于計(jì)算技術(shù)進(jìn)步，使大規(guī)模處理工作得以進(jìn)展，冶金理論、控制理論、機(jī)械制造技術(shù)、圖像處理技術(shù)等的進(jìn)步，使常規(guī)控制轉(zhuǎn)為模型控制、智能控制，常規(guī)數(shù)學(xué)模型進(jìn)而由控制模型擴(kuò)展和預(yù)測(cè)模型、平安模型、控制模型和其他一般模型的多目的控制和操作指導(dǎo)并與智能控制結(jié)合而形成多學(xué)科穿插的模型和控制方法，智能控制除模糊控制、專家系統(tǒng)、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，更進(jìn)而使用遺傳算法，專家系統(tǒng)更進(jìn)入閉環(huán)控制階段〔如奧鋼聯(lián)高爐VAIRON系統(tǒng)〕，使高爐進(jìn)入第三代操作。數(shù)學(xué)模型、傳感器和測(cè)量技術(shù)進(jìn)步，使密閉的高爐成為可視化高爐，設(shè)備診斷技術(shù)進(jìn)步不僅可實(shí)行全廠監(jiān)測(cè)，而且可使用人工免疫系統(tǒng)使設(shè)備更長(zhǎng)壽。高爐自動(dòng)化包括根底自動(dòng)化、過程自動(dòng)化、管理自動(dòng)化，成為全公司CIMS和WIMS〔網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng)〕一部分?？傊?，高爐自動(dòng)化的趨勢(shì)是邁向“無人化〞，這并非幻夢(mèng)，日本鋼管公司燒結(jié)廠已實(shí)現(xiàn)無人化，其5#高爐應(yīng)用專家系統(tǒng)操作已實(shí)現(xiàn)兩周無人自動(dòng)操作，新日鐵也在改善其專家系統(tǒng)，把最難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和崗位人員最多的出鐵場(chǎng)研制成一人操作多個(gè)機(jī)械的聲音控制系統(tǒng)，把崗位工人由三人降為一人。初步看，我國(guó)高爐自動(dòng)化程度已達(dá)國(guó)際先進(jìn)程度，然而除根底自動(dòng)化外，差距仍很大，主要表現(xiàn)為普遍性、功能和功能投入率的差距，特別是在數(shù)學(xué)模型方面差距尤為明顯。中國(guó)鋼鐵協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，計(jì)算機(jī)控制根底自動(dòng)化率為高爐100％，轉(zhuǎn)爐95.43%，電爐95.9%，連鑄99.42%，軋機(jī)99.68%；過程自動(dòng)化率為：高爐57.54%，轉(zhuǎn)爐56.39%，電爐58.56%，連鑄60.08%，軋機(jī)74.5%；管理自動(dòng)化率為高爐5.97%，轉(zhuǎn)爐23.03%，電爐26.12%，連鑄20.64%，軋機(jī)41.68%。這僅是計(jì)算機(jī)控制采用率，就是根底自動(dòng)化在功能以及功能投入率仍有差距，如熱風(fēng)爐燃燒控制，比利時(shí)等歐洲大多數(shù)國(guó)家都是增強(qiáng)型自動(dòng)化系統(tǒng)，即包括廢氣溫度控制和殘氧控制，國(guó)內(nèi)那么很少有熱風(fēng)爐設(shè)有此系統(tǒng)，再那么國(guó)內(nèi)不少熱風(fēng)爐仍采用人工換爐，就是設(shè)有自動(dòng)化系統(tǒng)的熱風(fēng)爐因難以做到無波動(dòng)換爐而只能采用半自動(dòng)換爐。在過程自動(dòng)化方面差距更明顯，除寶鋼有完備的數(shù)學(xué)模型及武鋼、鞍鋼等大型鋼鐵廠有部分模型外，大多數(shù)無數(shù)學(xué)模型的一般監(jiān)控，無法起到優(yōu)化作用。至于人工智能除從芬蘭引進(jìn)的專家系統(tǒng)外，大都功能有限。從芬蘭引進(jìn)的專家系統(tǒng)因操作、原料等不同，只能引進(jìn)部分〔未引進(jìn)包括多個(gè)模型的監(jiān)控系統(tǒng)〕，故效果有限。至于管理自動(dòng)化如MES還在起步階段，而且大多為MIS性質(zhì)，很少有有效的業(yè)務(wù)模型。煉鐵消費(fèi)自動(dòng)化最低配置僅對(duì)高爐規(guī)定，原冶金工業(yè)部規(guī)定高爐自動(dòng)化標(biāo)

準(zhǔn)，如下表，并令設(shè)計(jì)和消費(fèi)單位執(zhí)行，高爐信息化自動(dòng)化系統(tǒng)功能應(yīng)參照?qǐng)?zhí)行。表3自動(dòng)化在高爐中的應(yīng)用自動(dòng)化工程高爐規(guī)模大型>1500m3中型750-1500m3小型v750m31.平安參數(shù)監(jiān)控〔采集、記錄、報(bào)警或控制〕㈠高爐本體⑴冷卻水壓力流量檢測(cè)及水壓過低報(bào)警VVV⑵爐頂超溫灑水控制VVV⑶爐內(nèi)壓力及放散控制VV根底⑷冷卻系統(tǒng)流量、壓力、溫度、進(jìn)出水差檢測(cè)及檢漏VV⑸爐身、爐缸砌體燒損情況檢測(cè)VV自動(dòng)㈡熱風(fēng)爐化⑴拱頂溫度過高時(shí)報(bào)警VVV⑵煤氣壓力檢測(cè)和控制，低壓時(shí)報(bào)警聯(lián)鎖VVV⑶冷卻水壓力、溫度、水溫差檢測(cè)及檢漏，異常報(bào)警VO⑷預(yù)熱煤氣溫度檢測(cè)VV2.過程量檢測(cè)及控制㈠高爐本體

⑴爐頂壓力檢測(cè)及控制〔高壓爐頂〕VVV⑵一、二次均壓控制〔高壓爐頂〕VVV⑶爐喉煤氣十字測(cè)溫VVO⑷爐頂和爐喉煤氣、爐身爐底和爐基溫度檢測(cè)VVV⑸料線及下料速度VVV⑹無料鐘爐頂溜槽轉(zhuǎn)角、傾角、料空、稱量等VVV⑺無料鐘爐頂氣密箱三叉口溫度等檢測(cè)VVV⑻爐頂總煤氣成分分析VVO⑼爐身靜壓力VVO⑽鐵水溫度、重量VVO(11)各風(fēng)口支管流量檢測(cè)VO(12)各風(fēng)口前端溫度檢測(cè)VO㈡熱風(fēng)爐⑴)熱風(fēng)壓力VVV⑵熱風(fēng)溫度控制VVV⑶熱風(fēng)溫度、富氧控制〔當(dāng)加濕、富氧鼓風(fēng)時(shí)〕VVO⑷助燃空氣、煤氣、煙道廢氣溫度檢測(cè)VVV⑸熱風(fēng)爐助燃控制VVV⑹冷風(fēng)流量、壓力、溫度檢測(cè)VV⑺預(yù)熱器前后溫度檢測(cè)VVV3.各種傳動(dòng)設(shè)備控制⑴上料、裝料控制〔含無料鐘或料鐘爐頂控制〕VVV⑵槽下稱重、放料、批重和水分補(bǔ)正控制VVV⑶熱風(fēng)爐自動(dòng)換爐VV⑴數(shù)據(jù)采集、整理、顯示、記錄VVV過程⑵各類技術(shù)計(jì)算VVO自動(dòng)⑶異常爐況預(yù)報(bào)數(shù)學(xué)模型VVO化⑷爐熱預(yù)報(bào)數(shù)學(xué)模型VVO⑸布料數(shù)學(xué)模型VV

⑹熱風(fēng)爐流量設(shè)定模型VV⑺軟熔帶形狀推斷模型V⑻爐底侵蝕預(yù)報(bào)數(shù)學(xué)模型VV⑼高爐操作綜合預(yù)扌艮模型OO⑽熱風(fēng)爐操作綜合預(yù)扌艮模型OO(11)多目的管理模型VO(12)技術(shù)通信VVO(13)渣鐵數(shù)據(jù)管理VVO管理⑴在線作業(yè)方案與調(diào)度管理VO⑵高爐一代爐齡數(shù)據(jù)庫VO注：“V"表示必須裝備的，“O"表示可選裝備的第一章煉鐵消費(fèi)根底自動(dòng)化高爐專用檢測(cè)儀表概述高爐是密閉機(jī)組，檢測(cè)儀表相當(dāng)重要，如下圖，高爐檢測(cè)儀表和傳感器大致分為：⑴檢測(cè)高爐排出氣體成分、溫度、壓力等常規(guī)傳感器；⑵檢測(cè)爐頂處裝入原料的分布、溫度、壓力和氣體的成分等傳感器；⑶檢測(cè)爐喉處原料、氣體的流動(dòng)、溫度、壓力、成分等傳感器；⑷檢測(cè)爐腹的風(fēng)口部位的焦炭、熔融物、氣體流動(dòng)、溫度、壓力、成分等傳感器；⑸檢測(cè)渣、鐵溫度和成分傳感器?，F(xiàn)代高爐作業(yè)不同于以前，需要在維持煉鐵廠煤氣平衡根底上以總本錢最低為目的：第一，必須迅速適應(yīng)煉鐵廠整體煤氣平衡；第二，大量應(yīng)用廉價(jià)材料；第三，減輕煉鋼過程的負(fù)擔(dān)需要消費(fèi)低硅生鐵；因此，對(duì)今后高爐儀表和傳感器的要求不可缺少的是要迅速測(cè)出高爐內(nèi)動(dòng)態(tài)狀態(tài)，得到準(zhǔn)確信息以便進(jìn)展高效率的多方面分析和評(píng)價(jià)。但如今的儀表和傳感器要直接得到信息還有很大間隔，許多檢測(cè)問題還未解決，見下表。故儀表和傳感器研制今后工作是進(jìn)步現(xiàn)有傳感器信息的質(zhì)量，包括進(jìn)步信息可靠性和獲取次數(shù)；為有效利用儀表和傳感器，要強(qiáng)化支持機(jī)構(gòu)〔維護(hù)部門〕；開發(fā)新型傳感器，特別是測(cè)量高爐內(nèi)部的傳感器。表1.1煉鐵消費(fèi)過程正在使用和待開發(fā)的傳感器檢測(cè)內(nèi)容要求精度檢測(cè)目的階段目前檢測(cè)方法現(xiàn)狀與待開發(fā)用待爐內(nèi)煤氣流動(dòng)狀況溫度:60-3000°C精度:±20°C流速:0-10m/s控制氣流分布狀態(tài)O可測(cè)量爐喉部位，要開發(fā)能連續(xù)檢測(cè)爐內(nèi)狀況的傳感器爐內(nèi)固體流動(dòng)狀況溫度:0-2000°C精度:±20°C控制熱流比O要開發(fā)能連續(xù)測(cè)量爐內(nèi)狀況的傳感器爐內(nèi)液體流動(dòng)狀況溫度:1500-1600°C精度:±20°C掌握鐵水和熔渣流動(dòng)狀況O要開發(fā)能連續(xù)測(cè)量爐內(nèi)狀況的傳感器

爐內(nèi)煤氣、固體、液體溫度狀況溫度:0-3000°C精度:±20°C對(duì)爐內(nèi)進(jìn)展立體和靈敏監(jiān)視△O垂直程度探測(cè)器熱電偶測(cè)量要開發(fā)能連續(xù)測(cè)量的傳感器爐內(nèi)煤氣、固體、液體復(fù)原狀況C0:20%-40%CO:0-25%H:0-20%2對(duì)爐內(nèi)進(jìn)展立體和靈敏監(jiān)視△O垂直程度探測(cè)器熱電偶測(cè)量開發(fā)能連續(xù)取樣和連續(xù)測(cè)量的傳感器軟熔帶位置料線開場(chǎng)：10-30m精度:±20cm消費(fèi)過程解釋△O送入式垂直探測(cè)器要開發(fā)能連續(xù)測(cè)量的傳感器鐵水液位及分布精度:±20cm進(jìn)步初鐵量預(yù)測(cè)精度O熔渣流量范圍:O-1Ot/h精度:±10%節(jié)能，進(jìn)步熔渣品味△O光學(xué)方法要開發(fā)能連續(xù)測(cè)量的傳感器鐵水[Si]范圍:0-1.0%精度:±0.02%減少脫硅劑消耗量△O開發(fā)快速分析，連續(xù)測(cè)量廉價(jià)傳感器連續(xù)測(cè)量鐵水溫度范圍:1400-3000°C精度：±10t作業(yè)管理△O輻射式高溫計(jì)開發(fā)能連續(xù)測(cè)量的廉價(jià)傳感器爐壁厚度范圍:0-2.0cm精度：±2cm延長(zhǎng)爐齡△OTDR或FMT傳感器能定點(diǎn)和推斷，開發(fā)全面測(cè)量傳感器爐外原料粒度分布范圍:0-100mm精度：±3cm控制裝料分布O取樣方式分批測(cè)量，開發(fā)能全面測(cè)量的傳感器原料水分范圍：0-10%精度：±0.1%補(bǔ)正爐料水分△O焦:中子水分儀礦:取樣方式開發(fā)能連續(xù)測(cè)量的廉價(jià)傳感器焦炭、礦石厚范圍：0-2.0cm精度：±10cm控制裝入物料層厚O電磁式焦炭盤旋區(qū)形狀精度：±10cm過程分析△O風(fēng)口探測(cè)器開發(fā)能連續(xù)測(cè)量的廉價(jià)傳感器爐內(nèi)焦炭溫度、粒度范圍:1000-3000°C精度：±20t掌握透氣性O(shè)開發(fā)能在作業(yè)過程中測(cè)量的傳感器爐喉料面形狀精度：±5cm控制爐料分布O旋轉(zhuǎn)微波或激光測(cè)量法出鐵口深度范圍:2-4cm精度：±10cm鐵渣作業(yè)高效化O研制高精度傳感器爐內(nèi)燃燒區(qū)形狀檢測(cè)條件：1000-3000°C透氣性及爐缸溫度管理△O風(fēng)口探測(cè)器開發(fā)能在作業(yè)過程中測(cè)量的傳感器滴下帶液流分布范圍:0-700mm/h精度：±20mm/h鐵水、熔渣流量分布控制O開發(fā)能連續(xù)測(cè)量的傳感器爐頂煤氣成分分析煤氣成分CO、CO、H、CH、224O、NO色譜，紅外線分析儀表爐身靜壓范圍：0-作業(yè)監(jiān)視O爐頂、爐身、爐底溫度計(jì)范圍：0-1300°C作業(yè)監(jiān)視O風(fēng)支管流量條件：800-1300°C作業(yè)監(jiān)視O風(fēng)口前溫度范圍：0-500t作業(yè)監(jiān)視O注：使用中的“O〃表示使用中無問題；“△〃表示需要改善精度、可維護(hù)性功能等；待開發(fā)的表示要開發(fā)無標(biāo)記表示目前無傳感器。爐內(nèi)狀況檢測(cè)料面高度檢測(cè)現(xiàn)代高爐均裝有2-5根探尺，裝料時(shí)由卷揚(yáng)機(jī)提起，檢測(cè)時(shí)下放或隨料面自然下降，探尺位移信號(hào)經(jīng)自整角發(fā)送器帶動(dòng)控制室內(nèi)的自整角接收器，后者帶動(dòng)記錄儀表指針進(jìn)展記錄，或帶脈沖發(fā)射器，送DCS進(jìn)展測(cè)量。此外，還設(shè)有另一臺(tái)自整角機(jī)觀測(cè)下料速度。因自整角機(jī)接收器有跟隨誤差，為此近年采用S/D變換方式，即直接把自整角機(jī)轉(zhuǎn)角〔料線值〕變換成數(shù)字量，指示料線值，經(jīng)時(shí)間處理后還可以輸出下料速度值，該儀表還設(shè)有最高最低料線報(bào)警功能。傳統(tǒng)上，料線測(cè)定都是使用機(jī)械式探尺，但機(jī)械式探尺長(zhǎng)久后使用易損，特別是當(dāng)?shù)土暇€時(shí)，探尺重錘還可能被高溫煤氣燒毀而掉入爐內(nèi)，為解決該問題，美國(guó)伯利恒鋼鐵公司伯恩斯廠研制微波式探尺〔簡(jiǎn)稱MBHMS〕，澳大利亞BHP公司也開發(fā)了一種激光式探尺〔簡(jiǎn)稱OPSTOCK〕。微波式探尺〔又稱微波料位儀，日本安川電機(jī)，荷蘭Philips及德國(guó)DDS公司也消費(fèi)這種儀表〕，其原理是調(diào)頻微波的一部分經(jīng)過通道送檢波器，另一部分經(jīng)過另一通道到達(dá)檢波器，由于行走間隔不同而出現(xiàn)時(shí)差。假設(shè)檢波器檢出兩個(gè)混合波，那么所測(cè)間隔R與頻率f成線性關(guān)系。bR二(T/AF)x(C/2)x(1/T)-L/2ab式中：AF為頻率偏移；T為有效調(diào)劑周期；C是光速；aT為頻率差的周期，T=1/f；L為兩通道長(zhǎng)度差。bba-17.9GHz。因料面形狀不規(guī)那么，而且不斷運(yùn)動(dòng)，因此反射波除主波外還有一些副波，用普通計(jì)算方法確定頻率差很復(fù)雜，使用快速傅立葉變換將時(shí)域變換成頻域，可方便確定頻率差，信號(hào)處理在一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)微機(jī)上進(jìn)展，將雷達(dá)反射波頻譜分析轉(zhuǎn)換為料位高度，為進(jìn)步分辨率使用頻率較高的K波段。這樣從天u線發(fā)出的微波束較窄，而且振動(dòng)器掃描頻率范圍較寬，還在反射波傳播途中增加一臺(tái)放大器，為大幅度減少調(diào)整天線和窗口相對(duì)位置時(shí)間，使用雙天線，一個(gè)發(fā)射，另一個(gè)承受，此外還增設(shè)1個(gè)壓力傳感器。1個(gè)溫度傳感器和11個(gè)遠(yuǎn)程多功能檢測(cè)點(diǎn)，以監(jiān)視雷達(dá)裝置內(nèi)外和窗口的電源參數(shù)和溫度變化，一旦發(fā)現(xiàn)異常就會(huì)在CRT上報(bào)警。MBHMS由雷達(dá)測(cè)頭和進(jìn)算計(jì)兩部分組成，雷達(dá)探頭包括微波模塊、雙天線和多功能檢測(cè)點(diǎn)，安裝在一個(gè)外面有保護(hù)套的圓柱形鋼筒內(nèi)。天線位于料線零位的上方。使用結(jié)果說明，MBHMS測(cè)定的料線和探尺測(cè)定結(jié)果根本一致，但當(dāng)爐內(nèi)煙塵較大時(shí)結(jié)果就會(huì)不準(zhǔn)。澳大利亞激光料位儀原理是所謂“飛翔時(shí)間技術(shù)〃〔TOF〕，從激光源發(fā)出短促激光脈沖在照到目的物體后被反射到聚光鏡上，然后被接收器測(cè)得。光線從光源到接收器所經(jīng)歷的時(shí)間再被轉(zhuǎn)變?yōu)槟康暮凸庠撮g的間隔。料面儀主要包括三個(gè)系統(tǒng)：⑴激光發(fā)射器；⑵激光承受系統(tǒng)〔包括1臺(tái)望遠(yuǎn)鏡和1臺(tái)裝有高速激光檢測(cè)器的紅外檢測(cè)器〕；⑶可允許直徑為12mm的發(fā)射和反射激光穿過的不易積灰的窗口。此外，包括遠(yuǎn)程信號(hào)處理、供電l^m,激光器輸出強(qiáng)度300呵，脈沖長(zhǎng)度大約7ns。接收器帶低噪聲放大器，而雙色濾光片將激光波長(zhǎng)從紅外線別離，此點(diǎn)能將激光“飛行〃時(shí)間和輻射計(jì)量分開處理。采樣頻率109次/s，以使激光脈沖數(shù)字化。因煤氣含大量粉塵，所以接收的脈沖信號(hào)散射，設(shè)計(jì)采用“常數(shù)比例區(qū)分〞技術(shù)和多種擬和算法，使接收器“看不到〞近場(chǎng)散射光，而只能“看見〞真是的目的所反射回的脈沖。料面形狀檢測(cè)測(cè)量整個(gè)料面形狀，通常采用機(jī)械式、微波式、激光式和放射線式四種方法：⑴機(jī)械式料面形狀檢測(cè)儀有兩種形式：?jiǎn)五N式和多錘式。單錘式可以測(cè)量半徑上6點(diǎn)料位，測(cè)量范圍0-5m，精度土50cm，測(cè)量6個(gè)點(diǎn)時(shí)間為60s。這種料面形狀檢測(cè)儀在川崎鋼鐵公司千葉廠、水島廠，法國(guó)薩西洛爾、索爾梅和索拉克等公司均有應(yīng)用。由于單錘式料面形狀儀每測(cè)一點(diǎn)都要啟動(dòng)槍、步進(jìn)、停槍、放錘、測(cè)量等多個(gè)步驟，故要增加測(cè)點(diǎn)并縮短時(shí)間非常困難，而采用多錘式料面形狀儀可顯著縮短測(cè)量時(shí)間，大多是爐喉探測(cè)器一部分，爐喉徑向探測(cè)器有固定和挪動(dòng)式兩種，德國(guó)蒂森鋼鐵公司施威根廠3500m3高爐裝設(shè)的是盧森堡制造的水冷固定爐喉徑向探測(cè)器，共4根，用以測(cè)量截面十字方向4個(gè)半徑離墻m處及每隔m各點(diǎn)〔共5點(diǎn)〕煤氣溫度、壓力和成分，可在這5點(diǎn)落下重錘〔由5個(gè)電機(jī)分別帶動(dòng)〕測(cè)量料面形狀。德國(guó)德靈根廠那么裝設(shè)Danga&Dienenthal公司〔DDC〕制造的挪動(dòng)式爐喉探測(cè)器，先插到爐喉中心，然后向后，分10個(gè)位置依次測(cè)量半徑方向上各點(diǎn)煤氣溫度、壓力、成分和用重錘方法測(cè)量料面形狀。⑵微波式料面形狀測(cè)量?jī)x。與微波料位儀區(qū)別在于前者測(cè)量整個(gè)料面，故雷達(dá)頭要旋轉(zhuǎn)以便掃描整個(gè)料面，因此安裝位置不同。新日鐵名古屋廠1#高爐微波式料面形狀檢測(cè)儀信號(hào)用微機(jī)處理，處理工程有：差頻信號(hào)濾波和整形；差頻信號(hào)狀態(tài)檢測(cè)及判斷是否進(jìn)展測(cè)量；差頻型號(hào)測(cè)量；計(jì)算間隔；除去裝料時(shí)干擾，檢出崩料等料線急劇變化的信號(hào)并報(bào)警、濾波和數(shù)模變換。⑶激光式料面形狀檢測(cè)儀。與激光式料位儀區(qū)別是前者測(cè)量整個(gè)料面，因此安裝位置不同。澳大利亞的激光式料面形狀檢測(cè)儀激光發(fā)射系統(tǒng)需在料位檢測(cè)的根底上設(shè)一套能旋轉(zhuǎn)90°視場(chǎng)向圓周方向任一角度投射激光束的掃描器，激光承受系統(tǒng)需裝設(shè)可測(cè)量掃描區(qū)域溫度的紅外檢測(cè)儀。日本的料面形狀檢測(cè)儀利用三角測(cè)量原理，方向角可調(diào)的旋轉(zhuǎn)光束掃描器向料面投射氬激光，在另一面用攝像機(jī)測(cè)量料面發(fā)光處的光學(xué)像而得到各光點(diǎn)二維坐標(biāo)，再根據(jù)光線斷面程度方位角9,找出該點(diǎn)三維坐標(biāo)，然后在彩色CRT上顯示整個(gè)料面形狀，該儀表測(cè)量時(shí)間10s，精度±50mm。⑷放射線式料面形狀測(cè)量?jī)x。這種裝置在前蘇聯(lián)和一些西方國(guó)家使用。機(jī)械式料位儀、微波式料位儀都有價(jià)格高、易損壞、需經(jīng)常維護(hù)等共同缺點(diǎn)。且由于高溫煤氣含塵量大和料面的經(jīng)常變化影響微波和激光的穿透和反射，使測(cè)量精度下降，而同位素的放射線頻率比之激光和微波的頻率都要高得多，波長(zhǎng)也較短，而且不受粉塵和高溫的影響，有較高的精度。此外，它無需發(fā)生器，故構(gòu)造及電子線路非常簡(jiǎn)單，價(jià)格廉價(jià)，缺點(diǎn)是有輻射，需要加強(qiáng)防護(hù)。瑞典鋼鐵公司律勒歐場(chǎng)2#高爐丫-射線料面形狀檢測(cè)儀包括料面溫度的測(cè)量。Y-射線發(fā)射裝置內(nèi)有放射輻射源，向料面發(fā)射出一條狹窄的光帶；承受裝置的探頭為裝有伺服電機(jī)的輻射探測(cè)器，它以70mm/min的速度掃描光帶。掃描探頭運(yùn)動(dòng)由一臺(tái)角度傳感器檢測(cè)和得出掃描點(diǎn)的空間坐標(biāo)。角度傳感器在探頭的起始位置會(huì)自動(dòng)進(jìn)展標(biāo)定。實(shí)際應(yīng)用結(jié)果證實(shí)，雖然料面儀總誤差為60-90mm,但其中只有20-30mm是料面計(jì)本身系統(tǒng)誤差。每批料測(cè)定兩次，測(cè)定一次一般需要15-20s。使用兩套發(fā)射器-接收器，可測(cè)一條直徑料面形狀。測(cè)量一條以上直徑料面形狀，需安裝更多發(fā)射-承受裝置。信號(hào)被接收器承受后送往計(jì)算機(jī)，信號(hào)處理后可保存在數(shù)據(jù)文件中或顯示在屏幕上。屏幕顯示：最近一批料料面形狀；32個(gè)點(diǎn)爐料下降速度〔根據(jù)本次裝料后和下次裝料前兩個(gè)時(shí)刻測(cè)定的料面計(jì)算〕；最近8批料料面形狀〔厚度是根據(jù)裝料前后的料面位置和裝料期間爐料的下降確定〕；礦/焦比分布。料面儀在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了輻射防護(hù)問題，包括：①高度可靠放射源容器；②放射源設(shè)有溫度、供水和供電的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；③放射源開閉一般用電動(dòng)〔需要時(shí)也可以手動(dòng)〕。實(shí)測(cè)結(jié)果說明，，因此不會(huì)對(duì)短暫作業(yè)的操作人員造成傷害。放射源翻開工作時(shí)，，相當(dāng)于1.8mSv/日歷年和0.3mSv/工作年輻射劑量〔1工作年定義是每年工作45周，每周工作49h〕，遠(yuǎn)低于每年15mSv極限輻射劑量的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，更低于每年50mSv極限輻射劑量的醫(yī)療控制標(biāo)準(zhǔn)。在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)輸和貯存時(shí)，因?yàn)殂U容器必須置于特殊運(yùn)輸箱并加平安栓，故不會(huì)對(duì)人造成傷害。前蘇聯(lián)新下塔吉冶金廠、伊里奇冶金廠和捷爾任斯基冶金廠高爐My-32型32路放射性同位素料面形狀檢測(cè)儀原理是：，在其對(duì)方分別在鋼磚不同高度放置8個(gè)cn-ir型計(jì)數(shù)管，再接一個(gè)Y-繼電器連到色燈信號(hào)盤中去，當(dāng)爐料擋住某個(gè)計(jì)數(shù)管時(shí)，丫-繼電器就開場(chǎng)動(dòng)作，指示相應(yīng)信號(hào)燈亮，經(jīng)處理后成為料面形狀。爐喉溫度檢測(cè)按所測(cè)的結(jié)果可以推斷爐內(nèi)煤氣流分布，以監(jiān)視高爐狀況。一般沿爐喉料面上半徑方向的不同部位裝設(shè)熱電偶以測(cè)量徑向各點(diǎn)溫度，為了防止磨損而專門設(shè)計(jì)了保護(hù)裝置。一般在高爐的四個(gè)方向上各裝一根，其中一根稍長(zhǎng)，可以測(cè)量中心溫度，這種裝置被稱為十字測(cè)溫裝置，十字測(cè)溫裝置一般共測(cè)17點(diǎn)〔小高爐〕或21、25點(diǎn)〔大、中型高爐〕。前蘇聯(lián)馬格尼托哥爾斯克鋼鐵公司的高爐更利用已有的爐喉四根電動(dòng)取樣裝置裝上熱電偶和程控裝置以便自動(dòng)定期伸入爐內(nèi)測(cè)量料面煤氣流分布情況。澳大利亞高爐那么使用輕型無冷卻水的爐喉半徑測(cè)溫裝置，它的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、廉價(jià)，使用期1約半年到一年，特別合適容積為1000m3以下高爐使用。國(guó)內(nèi)上世紀(jì)90年代十字測(cè)溫裝置大都是水冷的，并加角鋼保護(hù)，水冷的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)高爐出現(xiàn)設(shè)備故障，不能上料或低料線時(shí)，爐喉上部的煤氣溫度可達(dá)800-900°C〔一般約200°C〕，不致燒壞十字測(cè)溫裝置，缺點(diǎn)是笨大，需要引入冷卻水，且往往在休風(fēng)后復(fù)風(fēng)因忘記開冷卻水導(dǎo)致燒壞設(shè)備，如今除少數(shù)大型高爐外，都已使用由耐熱鋼制成的無水冷十字測(cè)溫裝置了。高爐十字測(cè)溫裝置能使高爐工長(zhǎng)理解爐內(nèi)煤氣流分布，指導(dǎo)高爐操作，但在消費(fèi)理論中也有弊端。安裝在爐喉十字測(cè)溫桿阻擋爐料下落，使料面形成十字形溝槽，影響高爐布料圓周方向均勻性。此外。十字測(cè)溫測(cè)量料面以上煤氣流溫度，由于煤氣流上升過程中發(fā)生混合，與料面對(duì)應(yīng)位置的溫度有差異，十字測(cè)溫裝置不僅存在溫度變化滯后，而且只能測(cè)量爐喉兩條直徑上溫度分布狀況，不能檢測(cè)其他位置狀況，且設(shè)備龐大，安裝維護(hù)困難，投資和維護(hù)費(fèi)用較大。因此，近年來多使用紅外攝像的熱成像儀測(cè)量爐頂料面溫度分布。早在70年代中期，比利時(shí)冶金研究所〔CRM〕就已成功使用紅外攝像技術(shù)測(cè)定爐喉料面溫度分布并發(fā)現(xiàn)管道等異常行程，并制成熱攝像儀，在比利時(shí)、瑞典、德國(guó)等高爐使用，效果良好。同時(shí)，日本鋼鐵公司與捷里〔JEOL〕公司共同研制熱攝像儀，并于74年4月在君津廠3#高爐上使用。其后，在4#高爐上和大分廠和日本其他鋼鐵公司高爐上使用，是近年測(cè)量爐頂料面溫度分布的流行方法，并已商品化，此儀表日本NEC和比利時(shí)CRM均有消費(fèi)，國(guó)內(nèi)也有消費(fèi)，其原理是在爐頂通過硅鏡接收從熱爐料外表發(fā)出的紅外線，經(jīng)程度和垂直掃描反射到電子冷卻的鎘-汞-碲元件上，由它檢出信號(hào)并作數(shù)據(jù)處理和顯示結(jié)果。CRM早期產(chǎn)品是將料面分成許多小區(qū)域，區(qū)域不同溫度以不同顏色表示〔每隔50°C以不同顏色表示〕，這種顯示方法，圖像處理簡(jiǎn)單。NEC產(chǎn)品將320-600°C間的溫度每隔40°C用不同顏色表示，并給出等溫曲線圖譜，而且是連續(xù)的。國(guó)內(nèi)也以開發(fā)并商品化類似原理的SW3型高爐料面紅外攝像儀，其突出特點(diǎn)是功能更多，不僅能看到料面情況，中心煤氣流與邊緣煤氣流分布狀況，看到管道、塌料、坐料和料面偏斜等爐內(nèi)現(xiàn)象，而且可看到溜槽運(yùn)動(dòng)和布料過程。此外，在降低料線情況下，還可以觀察爐內(nèi)磚襯和冷卻設(shè)備工況及結(jié)瘤、結(jié)厚等現(xiàn)象。該紅外攝像儀及計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)與已有熱圖像儀采用機(jī)械掃描方法測(cè)量爐內(nèi)料面上每點(diǎn)溫度，然后合成整個(gè)料面的溫度分布圖像不同，該系統(tǒng)攝像機(jī)獲得溫度間相應(yīng)關(guān)系，把圖像各點(diǎn)灰度值轉(zhuǎn)為溫度值，用偽彩圖、數(shù)值圖、曲線圖等形式在彩色監(jiān)視器上顯示料面溫度或煤氣流分布。該攝像機(jī)特點(diǎn)是攝像儀將微型攝像機(jī)插入爐內(nèi)，體積小，爐殼開孔直徑僅133mm,休風(fēng)就可安裝。攝像機(jī)CCD芯片具有可見光和紅外雙重功能，穩(wěn)定可靠，壽命長(zhǎng)。攝像機(jī)鏡頭視角達(dá)110°,不用調(diào)焦,無機(jī)械和電氣部件,每座高爐只需裝1臺(tái)。攝像儀采用球閥和密封套兩道密封,可在消費(fèi)中維護(hù)和更換,簡(jiǎn)便快捷,省時(shí)省力。攝像機(jī)用N或凈煤氣氣幕防護(hù),可使攝像頭在高溫、高壓、高塵、高濕的爐內(nèi)長(zhǎng)期穩(wěn)定2的在線工作,并且所需的N和凈煤氣壓力低、用氣量少,運(yùn)行費(fèi)用低。該高爐2料面紅外攝像儀以在國(guó)內(nèi)44座高爐上安裝使用,效果良好。爐喉煤氣流速檢測(cè)儀表爐喉煤氣流速檢測(cè)儀表主要有以下三種類型：⑴皮托管-熱線式氣體流速儀。該儀表對(duì)于高粉塵,低流速的高爐煤氣測(cè)量非常有效，測(cè)量誤差不超過30Pa。工作原理是：關(guān)閉閥門1和4以切斷吹掃N2氣，翻開閥門2和3，因皮托管內(nèi)存在壓差，所以在測(cè)定管路內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生其流量與爐內(nèi)煤氣流速相對(duì)應(yīng)的微小N流。為保證測(cè)量精度，需要把熱線儀置于恒溫2槽里，結(jié)果要用爐頂煤氣壓力進(jìn)展校正。熱線儀的輸出電勢(shì)和氣體流速有以下關(guān)系：U二T1/2(E-K)/(Kpi/3p)58式中：U為氣體流速；E為輸出電勢(shì)；p為氣體密度；p為氣體壓力；T為氣體溫度；K、K為常數(shù)。58⑵熱線式相關(guān)煤氣流速儀。其原理是：流速儀插入爐內(nèi)兩根細(xì)導(dǎo)線分別用直流電加熱，導(dǎo)線間的間隔為L(zhǎng),通過測(cè)定兩導(dǎo)線間的溫降完全一樣時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間，就可用以下公式計(jì)算煤氣流量：L/1式中：U為煤氣流速；L為兩導(dǎo)線之間的間隔；t為溫降時(shí)間。流速儀在料面上方處進(jìn)展掃描，可得煤氣流速分布。風(fēng)洞試驗(yàn)證明，熱線式相關(guān)煤氣流速儀的測(cè)量精度可達(dá)±3%。前蘇聯(lián)馬格尼托哥爾斯克公司7#高爐使用類似煤氣流速儀。但在爐內(nèi)裝設(shè)熱電偶代替細(xì)導(dǎo)線，將熱電偶直接通電加熱并升溫到規(guī)定值以后停頓通電，這時(shí)通過的煤氣流就會(huì)使熱電偶冷卻，測(cè)定測(cè)溫點(diǎn)的冷卻速度，并補(bǔ)正煤氣成分、溫度和壓力的影響，即可求得煤氣流速。⑶超聲波煤氣流速儀。在流體中設(shè)兩個(gè)超聲發(fā)射-換能器T和T及兩個(gè)接12收換能器R和Rov代表氣體流速，v代表流體靜止時(shí)超聲波聲速。當(dāng)流體靜12UC止時(shí)，兩個(gè)通道中升速一樣，因此兩個(gè)接收器接收到的信號(hào)就無差異；當(dāng)流體以

流速流動(dòng)V時(shí)，兩個(gè)通道中超身波聲速都將變化，順流通道為V+v，逆流通道UCU為v-vo這樣兩個(gè)接收器接收的信號(hào)將產(chǎn)生與流速有關(guān)的偏向。測(cè)量偏向的方CU法有時(shí)差法、相差法和頻差法，其中相差法比擬合適高爐煤氣流速測(cè)量，其原理是讓T和T同時(shí)發(fā)射脈沖波，然后測(cè)定R和R接收到的脈沖時(shí)差。1212川崎鋼鐵公司千葉廠6#高爐使用的超聲波煤氣流速儀安裝在直徑4000mm大口徑煤氣管道上，測(cè)量結(jié)果需對(duì)溫度、相對(duì)濕度等修正。經(jīng)連續(xù)650h與N2平衡法計(jì)算得到的流量進(jìn)展比照檢驗(yàn)，確認(rèn)超聲波法精度可達(dá)±2％。料面上爐料粒度的檢測(cè)川崎鋼鐵公司開發(fā)了一種檢測(cè)爐料粒度分布的傳感器，并裝在千葉廠5#高爐上。該系統(tǒng)光纖裝在一根通N冷卻的保護(hù)管內(nèi)，保護(hù)管外繞有水冷膠管，水2冷膠管外面是一根柔性探尺。探尺裝在一根剛性支持探尺中，粒度儀光源發(fā)出的光線通過光纖照射在料面上，被料面反射的光線通過的圖像經(jīng)纖維送往TV攝像機(jī)并在CRT上顯示，利用圖像分析方法可確定單個(gè)爐料粒度，探尺由電機(jī)驅(qū)動(dòng)掃描整個(gè)料面。顆粒平均粒度按下式計(jì)算：D=工nd3/工nd2Piiii式中：D為顆粒平均直徑；d為顆粒直徑；n為直徑為d的顆粒個(gè)數(shù)。Piii粒度儀可檢測(cè)料面上爐料粒度分布，還有以下用處：⑴監(jiān)視料面形狀；⑵發(fā)現(xiàn)高爐中心有無流態(tài)化現(xiàn)象；⑶監(jiān)視高爐中心紅熱焦炭狀況。主要技術(shù)性能：探頭為3000mm光纖、物距100-200mm、觀察視距70-100mm、分辨才能2-5mm、光源為Xe〔氖〕燈、柔性探尺直徑60.5mm、柔性探尺彎曲半徑150-200mm。冷卻系統(tǒng)：剛性頭為水冷，柔性管為N+水冷，探頭溫度檢測(cè)為K熱電偶。2高爐爐頂煤氣成分分析爐頂煤氣成分通常為H1-2%,C020-30%,CO15-20%,N50-60%。溫度約222150-300°C，含塵量約5-10g/m3。一般要分析煤氣中CO?、CO和巴含量即可理解爐內(nèi)反響情況，假設(shè)H含量過大還可借此發(fā)現(xiàn)風(fēng)口或冷卻系統(tǒng)漏水等情況。2故上世紀(jì)50年代，國(guó)內(nèi)鞍鋼、首鋼等就使用從蘇聯(lián)引進(jìn)的斯特哈諾夫式CO分2析器在線分析高爐煤氣成分，但該分析儀采用吸收方式，分析時(shí)間長(zhǎng)，NaOH吸收液更換頻繁，本錢高，只能分析一種成分，此后雖使用紅外線聲光氣體分析儀分析CO、CO等含量，并用熱導(dǎo)式儀表分析H含量，但因取樣口常堵，影響分22析精度，只有定期借助爐喉十字取樣機(jī)取樣分析，獲得徑向煤氣成分分析曲線，故在線分析高爐總煤氣成分不是太迫切而是較少使用，直到要開展高爐數(shù)學(xué)模型，煤氣成分參數(shù)是爐熱數(shù)學(xué)模型必不可少的，加以性能良好的色譜儀實(shí)用化，特別是寶鋼從日本引進(jìn)成套大型高爐設(shè)備，包括自動(dòng)化及數(shù)學(xué)模型，同時(shí)國(guó)內(nèi)高爐也趨向大型化，故在線連續(xù)分析高爐總煤氣成為迫切問題。目前普遍使用高精度色譜儀同時(shí)分析上述三種成分。假設(shè)應(yīng)急，可用紅外線分析儀連續(xù)分析CO2和CO含量，用熱導(dǎo)式儀表分析H含量，近年用質(zhì)譜儀分析煤氣成分，精度更2高。煤氣成分分析關(guān)鍵是防堵，故取樣裝置最重要，分一次和二次兩級(jí)，一次采樣器裝在煤氣管道上，內(nèi)置過濾器，可除＞40卩m灰塵，每個(gè)取樣周期都用N反2吹，以延長(zhǎng)過濾器壽命。鑒于環(huán)境惡劣，設(shè)置兩套一次采樣裝置以備切換。二次采樣器是將煤氣進(jìn)一步凈化以到達(dá)分析要求，一般裝在分析儀附近。由于煤氣化學(xué)成分分析誤差對(duì)高爐數(shù)學(xué)模型計(jì)算結(jié)果影響較大，經(jīng)歷證CO2和CO的0.1%誤差，將分別引起［Si］預(yù)報(bào)值0.025%和0.05%絕對(duì)誤差。為使數(shù)學(xué)模型計(jì)算誤差可以承受，爐頂煤氣分析值最大標(biāo)準(zhǔn)差應(yīng)＜0.05%，分析系統(tǒng)作業(yè)率應(yīng)盡可能接近100%。故國(guó)外各鋼鐵公司及儀表制造商紛紛研發(fā)高精度爐頂煤氣成分分析系統(tǒng)。如日本住友技術(shù)公司采用穩(wěn)定樣氣壓力、流量、溫度，使用準(zhǔn)確的體積法標(biāo)定等，使分析精度＞0.05%。CRM/IRM公司也開發(fā)類似高精度的爐頂煤氣成分分析系統(tǒng)CIGAS，并在英國(guó)、芬蘭、加拿大等國(guó)高爐上使用。由于質(zhì)譜儀的分析精度高于氣相色譜儀，故近年來國(guó)內(nèi)外鋼鐵廠紛紛開場(chǎng)使用質(zhì)譜儀分析爐頂煤氣成分，如武鋼最近從美國(guó)PE公司引進(jìn)一套可連續(xù)分析18種氣體組分的質(zhì)譜儀〔對(duì)爐頂煤氣而言，只需分析CO、CO、H、N、O、CH22224等幾種組分〕本鋼、太鋼也從英國(guó)VG公司引進(jìn)VGPRIMA8B型質(zhì)譜儀。質(zhì)譜是按照物質(zhì)的質(zhì)量與其所帶電荷的比值〔質(zhì)荷比M/e〕依次編排的圖譜。質(zhì)譜分析是測(cè)量同位素或化學(xué)成分的質(zhì)量核豐度的離子光學(xué)方法。質(zhì)譜分析的過程是，首先將樣品導(dǎo)入質(zhì)譜儀的離子源并使其形成帶電的粒子即離子，質(zhì)譜儀隨后根據(jù)質(zhì)荷比或質(zhì)量將它們別離，這樣儀器的離子探測(cè)系統(tǒng)可以選擇不同類型的氣體，根據(jù)高穩(wěn)定的、能被測(cè)量的質(zhì)譜就可以確定氣體混合物的成分。質(zhì)譜技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是靈敏度和準(zhǔn)確度高，完全可以滿足高精度分析的要求。爐身靜壓力檢測(cè)在高爐不同高度測(cè)量爐身靜壓力可盡早得知爐況變化，并準(zhǔn)確判斷部分管道和懸料位置，以便及時(shí)應(yīng)對(duì)?，F(xiàn)代高爐一般在3-5個(gè)程度面上裝2-4個(gè)取壓口測(cè)量爐身靜壓力，為推斷熔融帶位置，德國(guó)蒂森鋼鐵公司施威根廠高爐增至14層。爐身靜壓力檢測(cè)主要困難在于取壓口不可靠。爐身不僅高溫、多灰，且易結(jié)焦堵塞，近來較成功的是采用連續(xù)吹掃取壓口，利用爐身壓力p等于恒流閥后取壓口處壓力p減去取壓口至爐身壓力損失Ap[Ap測(cè)量方法，可用吹氣時(shí)測(cè)得的p減關(guān)閉吹氣時(shí)測(cè)得的p即可，用指示針指示儀時(shí)可按此撥零位〕，測(cè)量p111就可求出爐內(nèi)壓力P，但Ap將與流過吹掃叫的流速成比例關(guān)系，故首先必須使吹掃N流量恒定而需設(shè)置恒流閥，此恒流閥是一個(gè)自力式流量調(diào)節(jié)器，流量可2任意在30-300L/min間選取，過小，取樣口易堵塞；過大，測(cè)量誤差會(huì)隨之增大。風(fēng)口前端溫度測(cè)量爐缸熱狀態(tài)難以直接測(cè)量，故利用嵌入風(fēng)口前端上部溝槽里的鎳鉻-鎳硅鎧裝熱電偶測(cè)量風(fēng)口前端附近的熱狀態(tài)，根據(jù)風(fēng)口水箱壁前端溫度X,按以下統(tǒng)計(jì)回歸公式〔式中常數(shù)是重鋼630m3高爐的回歸數(shù)字〕，求出對(duì)應(yīng)風(fēng)口區(qū)溫度Y：Y二608.5+6.79X風(fēng)口盤旋區(qū)狀況監(jiān)測(cè)日本鋼管公司監(jiān)測(cè)方法是在風(fēng)口窺視孔前設(shè)置工業(yè)電視或亮度計(jì)，并在中控室遠(yuǎn)程控制，使該裝置沿軌道挪動(dòng)，并可任意選擇風(fēng)口進(jìn)展監(jiān)測(cè)，還可經(jīng)數(shù)據(jù)處理，分析吹入燃料量和黑色區(qū)面積關(guān)系以得出評(píng)價(jià)噴吹燃燒好壞和風(fēng)口前焦炭直徑分布以及焦炭狀態(tài)等信息。軟熔帶高度控制高爐軟熔帶位置和形狀是理解爐況的重要參數(shù)，目前主要用數(shù)字模型推斷。日本鋼管公司使用時(shí)域反射〔TDR〕原理來直接測(cè)量軟熔帶高度。在電纜一端加上一個(gè)電脈沖，傳輸?shù)讲迦霠t內(nèi)的另一端就反射，由于端部接觸阻抗不同，反射波形也不同，分析波形和反射時(shí)間就可得出電纜長(zhǎng)度即軟熔帶高度。一般從爐頂插入電纜，其端部下降到軟熔帶而被燒毀，由計(jì)算機(jī)讀取反射波求其高度，這種方法的測(cè)量精度為土30mm。軟熔帶位置和形狀的測(cè)量還有半模型方法，蒂森鋼鐵公司施威根廠高爐利用12層爐身靜壓力及環(huán)管風(fēng)壓和爐頂壓力記錄曲線，推斷軟熔帶位置和形狀。日本那么使用分析煤氣成分的新型檢測(cè)系統(tǒng)來推斷軟熔帶的根部位置；沿爐子的高度方向設(shè)置7個(gè)可以同時(shí)測(cè)定煤氣靜壓力和煤氣取樣的測(cè)量孔。用氣相色譜儀連續(xù)分析煤氣中CO和CO的含量，繪制煤氣利用率沿高度方向上的分布曲線，再2利用外插法估計(jì)n為零的位置，即認(rèn)為該點(diǎn)就是軟熔帶根部。計(jì)算公式為：coLCX二exp(1.2669—0.034351仃。)+LCX式中：L為從風(fēng)口算起的軟熔帶位置；L為補(bǔ)正間隔；CXi1寫為第i個(gè)測(cè)點(diǎn)的煤氣利用率，只使用5%-30%的數(shù)據(jù)。理論證明，用分析氣體成分的方法測(cè)定的軟熔帶與TDR法結(jié)果相符合。測(cè)量爐內(nèi)狀況的各種探測(cè)器為理解爐內(nèi)狀況要測(cè)量爐內(nèi)軸向徑向各個(gè)程度的煤氣成分，溫度等參數(shù)，以便為改善高爐操作提供根據(jù)。它在高爐的各個(gè)部位裝設(shè)可挪動(dòng)的探測(cè)器，平時(shí)在爐外，每班或需要時(shí)進(jìn)展檢測(cè)。⑴爐喉徑向探測(cè)器。有固定式和挪動(dòng)式兩種。蒂森鋼鐵公司制造的水冷式固定式爐喉徑向探測(cè)器共四根，用以測(cè)量截面十字方向四個(gè)半徑離墻200mm處以及每隔960mm各點(diǎn)〔共5點(diǎn)〕煤氣溫度、壓力和氣體成分，可在這5點(diǎn)落下重錘〔由5個(gè)電機(jī)帶動(dòng)〕以測(cè)量料面形狀。德國(guó)德靈根廠裝設(shè)的DDC公司制造的挪動(dòng)式爐喉探測(cè)器，先插到爐喉中心，然后向后分10個(gè)位置依次測(cè)量半徑方向各點(diǎn)的煤氣溫度、壓力和氣體成分以及用重錘方法測(cè)量料面形狀。日本住友金屬公司鹿島廠高爐使用兩種探測(cè)器的組合。(2)爐身探測(cè)器SDP〔ShaftDiameterProbe］，是在料面下某個(gè)間隔裝設(shè)水冷探測(cè)器以測(cè)量料面下半徑方向煤氣溫度、壓力和成分，也可裝入纖維鏡觀察爐內(nèi)狀況，目前SDP大都由DDC公司消費(fèi)?；顒?dòng)式SDP由微機(jī)或PLC控制，有前進(jìn)和后退兩種工作方式，在爐外準(zhǔn)備位置用N吹掃，當(dāng)用后退方式時(shí)，SDP插2入爐內(nèi)用少量N吹掃。到達(dá)中心第一測(cè)點(diǎn)后，停吹、取樣，當(dāng)參數(shù)響應(yīng)近100%2時(shí)讀入數(shù)據(jù)，SDP向下一點(diǎn)后退，直到全部測(cè)完從爐中抽出。當(dāng)SDP外表溫度異?；螂娫垂收蠒r(shí)，探測(cè)器自動(dòng)緊急退出。寶鋼1#高爐SDP控制系統(tǒng)，其煤氣取樣系統(tǒng)的CO和CO分析器采用重慶儀表九廠由德國(guó)HB公司引進(jìn)的工業(yè)光度2計(jì)，H分析儀采用南京分析儀器廠消費(fèi)的熱導(dǎo)式H分析儀，煤氣預(yù)處理系統(tǒng)采22用復(fù)合式二次過濾裝置和三次精過濾裝置有效地解決取樣氣路堵塞問題，還設(shè)有抽氣泵，以保證爐內(nèi)低壓時(shí)也能正常取樣分析。⑶立體探測(cè)器。是從爐頂插入一根水冷銅管，以測(cè)量從爐頂?shù)綘t內(nèi)10m處各高度的溫度和煤氣成分等的變化，能探測(cè)縱深5-10m范圍內(nèi)爐內(nèi)情況，在爐身下部能觀察到直徑5mm以下顆粒和赤熱帶下側(cè)低溫帶。立體式探測(cè)器操作因構(gòu)造不同而異，有探測(cè)器在其不同高度設(shè)置熱電偶和取樣口，伸入爐內(nèi)一次就可測(cè)量不同高度參數(shù)；另一些探測(cè)器只在頭部裝測(cè)量元件，在完全伸入爐內(nèi)后逐步退出才能測(cè)量各點(diǎn)的各參數(shù)。裝設(shè)探測(cè)器根數(shù)也不一樣，有高爐只裝一個(gè)，有高爐在臨近上升管連線中心處各裝一個(gè)共四個(gè)立式探測(cè)器，以探測(cè)四個(gè)方位不同高度的情況。立式探測(cè)器長(zhǎng)度將因高爐容積不同而異，蒂森公司施威根廠3796m3高爐立式探測(cè)器總長(zhǎng)25m，而德國(guó)林根廠5#高爐立式探測(cè)器總長(zhǎng)僅11m，插入料面深度約6m。日本室蘭廠1#高爐立式探測(cè)器外徑114mm,長(zhǎng)23m,它那裝3000個(gè)純硅像素纖維鏡〔直徑18mm，長(zhǎng)23mm〕以及熱電偶和兩個(gè)煤氣取樣管，借此可觀察高爐內(nèi)部情況，利用頂部容器可在爐內(nèi)任何高度進(jìn)展?fàn)t料取樣。⑷爐腹探測(cè)器又名鐘形探測(cè)器，用以探測(cè)高爐鐘形區(qū)〔塊狀帶和軟熔帶〕狀態(tài)。如日本大分廠2#高爐爐腹探測(cè)器在料線下處裝設(shè)爐腹探測(cè)器，該探測(cè)器用液壓驅(qū)動(dòng)，最大推力30t,推進(jìn)速度5-18m/min，推進(jìn)角25°，探測(cè)器外徑114mm,,水冷式，探測(cè)器可插入爐內(nèi)約4m,內(nèi)裝纖維鏡〔鏡像纖維15m，測(cè)溫纖維15m〕、熱電偶、光纖輻射高溫計(jì)和煤氣取樣管等設(shè)備。⑸風(fēng)口探測(cè)器是在風(fēng)口區(qū)插入探測(cè)器，測(cè)定風(fēng)口前氣體的溫度、壓力、觀察內(nèi)部情況等。例如日本君津廠3#高，外徑100mm,水冷，前端裝有一個(gè)直徑21mm的內(nèi)視鏡。當(dāng)探測(cè)器插入時(shí)可觀察風(fēng)口前循環(huán)區(qū)內(nèi)焦炭燃燒情況，并用一個(gè)超高速電子快門〔1/10-6S〕的照相機(jī)把循環(huán)區(qū)內(nèi)部的情況每隔1/60s拍攝一次，再用圖像分析儀來分析，便可得知盤旋區(qū)內(nèi)亮度變化情況和在盤旋區(qū)內(nèi)旋轉(zhuǎn)燃燒ss的焦炭粒度分布情況。日本住友金屬公司鹿島廠風(fēng)口探測(cè)器由三重水冷管、檢測(cè)槍及驅(qū)動(dòng)器組成，能測(cè)定盤旋區(qū)深度、溫度及采樣。主要規(guī)格為：插入推力389-1200kg，-6.3m/min，行程7170mm,,冷卻水170L/min,槍徑400mm,帶冷卻水量和溫度越限報(bào)警，深度檢測(cè)方法是使用槍尾端的負(fù)載傳感器負(fù)載進(jìn)展，煤氣取樣是用手動(dòng)采到儲(chǔ)氣罐中,測(cè)溫由于受冷卻水影響要進(jìn)展補(bǔ)正。傳統(tǒng)風(fēng)口探測(cè)器從窺視孔送入,不但不方便,而且在送風(fēng)管道插入水冷探測(cè)器影響送風(fēng)量和風(fēng)溫,并干擾盤旋區(qū),為此川崎鋼鐵公司千葉廠在其5#高爐上設(shè)置傾斜風(fēng)口探測(cè)器，該探測(cè)器可插入爐內(nèi)3m，用鏈條傳動(dòng)，最大推力130KN,有水冷,帶有觀測(cè)用光纖鏡,光纖測(cè)溫,煤氣、熔融物和塵粒取樣等。⑹爐身邊緣探測(cè)器〔ShaftWallProbe］又稱料厚計(jì)，是用以測(cè)塊狀礦區(qū)、焦炭下降情況的設(shè)備，并可借此理解圓周方向平衡狀態(tài)，以便獲得爐料分布、熔融狀態(tài)以及煤氣分布最正確化信息，它有電磁式、電阻式和微波式幾種。電磁式層厚儀原理是焦、礦層導(dǎo)磁率不同而引起磁場(chǎng)分布交替改變，從而直觀地檢測(cè)爐料動(dòng)態(tài)。它是一個(gè)水冷探測(cè)器，固定式，伸入爐內(nèi)約600mm，內(nèi)裝磁芯、永磁鐵和振蕩電路，探測(cè)器本身是無磁屏蔽特征的不銹鋼體，一般裝在料線下3-5m處〔日本堺廠高爐〕，上下兩層，相距約400mm,最好是在圓周4-6個(gè)方向均安裝。爐料下降速度可如下計(jì)算：u二L/Ats式中：u表示爐料下降速度，m/s；L'為上下兩個(gè)磁性儀之間的間隔，m；sAt為礦焦層分界通過上下兩個(gè)磁性儀的時(shí)間差，s；測(cè)定料層的傾斜角度，需要在某一高度的不同半徑方向設(shè)置兩個(gè)或多個(gè)磁性儀，傾斜角度計(jì)算公式如下：tana二uAt/L式中：?為料層傾角；L為相鄰兩個(gè)磁性儀間距，m；電阻式層厚儀是在爐身砌體內(nèi)裝設(shè)兩個(gè)電極測(cè)量電阻，利用焦炭與礦石電阻的不同，從而知道層厚情況，這種方法在德國(guó)的高爐中使用。微波式層厚儀。永久磁鐵在高溫下會(huì)失磁，為測(cè)高溫區(qū)料厚，日本君津廠3#高爐使用微波層厚儀，由一根水冷耐熱鋼探尺，微波發(fā)射器、微波接收器和信號(hào)處理單元組成。探尺頂端有三根垂直安裝的狹縫式天線。微波從中間天線進(jìn)入高爐，穿越爐料時(shí)將發(fā)生散射。散射波被上、下兩根天線接收。散射信號(hào)S、S及從發(fā)射天線正前方反射回的信號(hào)R等被送往信號(hào)處理單元計(jì)算。12對(duì)頻率為10GHz的X波段的微波，礦石吸收才能大約是焦炭2倍，這就能區(qū)分礦石層和焦炭層分界面和爐料下降速度。當(dāng)焦炭層降至探測(cè)器位置時(shí)，將出現(xiàn)S、S兩個(gè)峰值。爐料下降速度由下式計(jì)算：11u=aL/At式中：a是與探測(cè)器幾何形狀有關(guān)常數(shù)；At是S和S出現(xiàn)的時(shí)間差，S；12L是上下兩根天線間的間隔。焦炭層厚度和礦石層厚度分別由以下兩個(gè)公式計(jì)算求出h二tuh二tuccoo式中：h為焦炭層厚度；t為焦炭層信號(hào)持續(xù)時(shí)間；cch為礦石層厚度；t為礦石層信號(hào)持續(xù)時(shí)間。oo發(fā)射天線發(fā)出微波一部分被天線近旁的爐料反射回發(fā)射天線中。當(dāng)爐料顆粒在天線正前方時(shí)，反射波就會(huì)增強(qiáng)；當(dāng)天線正前方是空隙時(shí)反射波就會(huì)較弱。這樣通過測(cè)量反射波強(qiáng)度，就可檢測(cè)通過天線正前方爐料顆粒個(gè)數(shù)及尺寸。渣鐵狀態(tài)檢測(cè).1熔渣流量檢測(cè)假設(shè)水冷式高爐流渣槽外形截面S不變，那么渣流量Q可用下式計(jì)算：Q二KxSxuav式中：u為渣的平均流速；K為總校正常數(shù)；S=(A+Hcos9)xHsin9。av外表熔渣流速u和平均流速u關(guān)系為：u/u二0.67savavs熔渣流量方塊圖分三部分：①渣高測(cè)量部分。在熔渣流槽附近裝一個(gè)帶水冷外殼的CCD元件檢測(cè)渣液位，利用熔渣交界處亮度不同，按測(cè)量輸出界面變化點(diǎn)得渣面高度H。該CCD元件共512位，測(cè)量范圍512mm,分辨率±1mm。②流速測(cè)量部分。利用裝在渣槽上方水冷防熱箱內(nèi)兩個(gè)發(fā)光二極管，按相關(guān)原理測(cè)出流速。③信號(hào)處理部分。包括控制單元和運(yùn)算單元，均由微機(jī)操作。此儀表已在日本鋼管廠福山廠和鹿島廠高爐上使用，誤差＜10％，小于一般磅秤。.2鐵水溫度測(cè)量⑴間歇式測(cè)量。大多使用消耗式快速微型熱電偶間歇測(cè)溫。寶鋼高爐是具有四個(gè)出鐵口的大型高爐，采用這種方式測(cè)試鐵水溫度。操作員把熱電偶插入鐵水中，溫度立即上升，待升至報(bào)警設(shè)定的上限值時(shí)，其接