基于工业无线检测的高炉炉缸炉底侵蚀的应用研究

发布时间：2020-09-16 19:26

　　 高炉内衬长期受到各种侵蚀破坏,主要包括铁水冲刷、热应力等,是影响高炉长寿的重要因素,内衬侵蚀的研究对于延长炉龄和安全生产皆有着重要的意义。本文以某炼铁厂高炉冷却系统为研究背景,建立恒温差变流量冷却控制系统,将高炉侵蚀分析转化为三维稳态传热问题,并利用有限元分析软件对其分析,实现了对高炉侵蚀情况的检测和安全预警的功能。本文设计开发了一种基于Simplici TI网络协议的高精度无线温度监测系统,应用于高炉内衬的侵蚀分析。检测终端与节点均以CC1110为主控单元,结合AD7799与Pt1000工作特性设计了一种新型检测电路,采用最小二乘法对温度转换结果进行拟合,完成了水温的高精度检测,并通过软件设计实现了水温采集节点的低耗能。选用RS485和网络通信完成终端和ARM采集器以及采集器和上位机的数据传输,最终完成结果的实时显示。本文以恒温差变流量供水方式为指导思想,设计了高炉冷却壁热负荷控制算法,其实质就是控制冷却壁水温差及其流量。文章对被控冷却系统进行建模,主要包括冷却壁传热模型的建立,并结合时滞环节设计了自适应模糊PID控制器调节冷却水流量,实现控制冷却水温差的目的。本文以热力学分析为基础,结合检测的冷却壁水温差以及炉衬热电偶数据,利用有限元分析软件ANSYS搭建了高炉内衬的三维稳态传热模型,结合冷却壁检测数据与热电偶数据对炉内温度场进行分析,推断出1350℃侵蚀线。分析表明采用系统检测的冷却壁热流强度数据进行侵蚀分析能够比较准确的分析出对应区域侵蚀状况,若结合高炉热电偶数据可以比较精确的反映高炉内衬侵蚀情况。
【学位单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG115.28;TF57
【部分图文】：

炉 炉容（m3） 投产日期 停炉日期 炉役寿命 单位产量（/ t·m-3）钢 5 号 3200 91.10.19 07.05.28 15 年 7 个月 11097钢 2 号 4063 91.06.01 06.08.31 15年 2 个月 11679钢 1 号 4063 85.09.15 97.04.01 10年 6 个月 7950钢 3 号 2536 93.06.02 10.12.21 17年 7 个月 13991山 2 号 1250 86.12.27 97.09.21 10年 9 个月 7022叶 6 号 4500 77.06.17 98.03.24 20年 9 个月 13385敷 2 号 2857 79.03.20 03.08.30 24年 6 个月 15600阳 2 号 3800 88.07 05.03.14 16 年 8个月 13555影响高炉长寿的诸多因素中炉缸炉底占据了很重要的地位，在高炉炼炉缸炉底的烧穿也是最为严重，炉缸炉底的烧穿不同于其他部位例如穿，后者出现的事故可以在较短时间内得到修复，得以恢复生产对高响不是太大，前者一旦烧穿则很有可能造成严重的爆炸事故，这就好楼的地基一旦坍塌则整座大楼也就难逃厄运。即使炉缸炉底烧穿损害很严重，其停炉检修会对高炉的长寿造成一定的影响，除了经济损失命财产安全才是极为惨痛的代价。

(a) 炉壁侵蚀图 (b) 冷却壁破损图图 1. 2 高炉侵蚀破损图壁热负荷控制的实质就是控制冷却壁进出口水温差及流量研究和观点如下：邹德余、何生平[16-18]等 2001 年到 2004温差变流量的供水方式进行冷却，通过改变冷却水流量，最终达到控制进出口水温差的目的。铁公司于 2003 年在其第 2 号高炉的第五段 21 至 25 号冷却调节阀，经过一段时间测试后在其 3 号炼铁高炉总计 72

第一章 绪论平研究状况炼生铁的密闭反应容器，其具有高温高压对炉内反应情况进行实时准确监控的技术壁热负荷或者预先埋设在炉衬特定位置热料参数特性，运用传热学知识对高炉炉内以及热流强度的检测主要有以下三种方式冷却壁里的热电偶测的温度数据计算出热

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 孙金铎;黄晓煜;杜续恩;;高炉炉缸破损的原因与控制[J];钢铁;2015年06期

2 李士宁;罗国佳;;工业物联网技术及应用概述[J];电信网技术;2014年03期

3 袁国翠;丁跃华;代林晴;;高炉炉衬侵蚀机理的研究[J];矿冶;2013年04期

4 熊锦玲;;无线传感网络在工业生产检测系统中的应用[J];传感器世界;2013年07期

5 曲秋江;于连胜;;模糊pid控制器在复杂控制中的应用[J];电子世界;2013年13期

6 雷鸣;杜屏;刘建波;田口整司;;沙钢2500m~3高炉炉缸侧壁三角形侵蚀的原因分析[J];上海金属;2013年03期

7 陈贺林;;高炉炉缸侵蚀监控方法研究[J];宝钢技术;2013年01期

8 潘峰;;工业无线国际标准及其应用介绍[J];仪器仪表用户;2012年06期

9 杜小杰;蔡照鹏;;WIA-PA多路径路由设计与研究[J];电脑知识与技术;2012年32期

10 侯晓虎;汤伟;许保华;游彦卿;王孟效;董继先;郝玉苗;;基于模糊自整定PID的置换蒸煮锅温差控制系统的设计[J];造纸科学与技术;2012年04期

相关会议论文 前1条

1 申世武;;高炉冷却壁热负荷及水温差监测系统研究[A];2008全国第十三届自动化应用技术学术交流会论文集[C];2008年

相关硕士学位论文 前9条

1 周绪;高炉炉缸内衬三维侵蚀诊断计算系统的研究[D];东北大学;2014年

2 孟雪海;高炉冷却壁运行管理及优化设计[D];燕山大学;2014年

3 李文吉;基于热应力的多物理量MCM封装可靠性研究[D];西安电子科技大学;2013年

4 佟操;高炉炉缸侵蚀数值计算几个问题的研究[D];东北大学;2012年

5 李东彪;高炉炉缸侵蚀的传热降维分析[D];东北大学;2012年

6 李成成;高炉炉缸内衬轴截面侵蚀的准三维分析法[D];东北大学;2012年

7 张帆;高炉炉缸三维传热侵蚀模型的参数化技术[D];东北大学;2012年

8 吴爱建;高炉炉缸内衬三维传热降维法及其实现[D];东北大学;2011年

9 任晖;基于ARM7嵌入式系统的无线通信平台设计[D];武汉理工大学;2006年

本文编号：2820276