颜霄飞  邱桂芸

（广西柳州钢铁集团有限公司炼铁厂）

摘  要  介绍柳钢炼铁厂1号A高炉炉役后期的炉缸安全监控现状，阐述了通过在炉缸重新钻孔安装热电偶和完善监控系统的具体改造方法和实现过程，有效恢复了高炉炉缸安全在线监控手段，为高炉安全生产创造了条件。

关键词  控制系统  热电偶  高炉  炉缸  安全  监控

1  前言

近几年高炉炉缸烧穿事故时有发生，对生产安全产生了严重影响。高炉炉缸安全与否是决定高炉寿命长短的最主要因素，热电偶是判断高炉炉缸侵蚀状态的常用监控手段。炼铁厂1号A高炉于2010年投产，至今已生产10年，在投产前预埋的炉缸温度检测热电偶数量少，损坏率超过70%，且无法修复，致使高炉失去了炉缸安全监控的“眼睛”，对炉役后期的生产安全产生极大威胁。为了及时掌握高炉炉缸的实时侵蚀状态，炼铁厂通过利用高炉年修或计划检修机会，对炉缸进行钻孔重新埋设热电偶，以恢复高炉炉缸的安全监控系统，为安全生产提供保障。

2  改造方案

2.1  重新钻孔埋设热电偶

根据1号A高炉的炉缸现状，为了满足对炉缸侵蚀情况的监控要求，确定炉缸热电偶的安装数量、插入深度和选型方案。

（1）开孔位置：优先在原有已损坏的热电偶孔处安装，如数量不够或位置不合适，则在冷却壁与冷却壁之间接缝开孔，具体开孔位置由高炉和工艺技术科共同确定。

（2）安装数量：在铁口下方第六层至第十层碳砖位置，每层重新钻孔16点，共计80点。每个角度的纵剖面内新钻孔位置如图1所示：图中“●”为重新钻孔新增的热电偶位置。

（3）钻孔深度。经过分析讨论，明确炉缸热电偶钻入碳砖深度为50mm，即：

钻孔深度=炉壳+灌浆料+冷却壁+碳素捣打料+50=60+40+160+80+50=390mm；

炉底钻入碳砖深度为150mm，即：

钻孔深度=炉壳+灌浆料+冷却壁+碳素捣打料+150=60+40+160+80+150=490mm。

（4）热电偶选型。为了提高炉缸安全监控的可靠性，提高热电偶的使用寿命和测量精度，热电偶选用柔性热电偶，K型，直径￠3mm，长度统一为1000mm，采用无保护管直接接触的安装方式，且要在热电偶安装好后，采用高导热性碳素灌浆料对新开孔重新灌浆，以保证检测数据响应及时，测量精确。

（5）安装方法及时间。利用检修时间，采用磁力钻在炉壳上开孔，然后采用冲击钻对碳砖钻至设计深度。在准备充分情况下，开孔时间需要约0.5小时/个，焊接外护管，安装热电偶，重新灌浆，约需1小时/个。如能够采用两套以上钻孔设备同时作业，保证人力充足情况下，可在年修期间约40小时内完成80点的钻孔和埋设热电偶任务。

2.2  搭建炉缸安全监控系统

为了监控方便，采用在高炉原PLC控制系统上新增扩展机架的方式，完成新增热电偶监控点的接入，并通过以太网方式实现扩展机架与主机架CPU的通讯，如图2所示，以实现监控系统的整合。

2.2.1  模块选型

为了实现与高炉原PLC控制系统整合，提高系统搭建的效率，满足现场长期工作的要求，采用AB的1738系列模块能较好的满足需求。主要使用的模块包括：

（1）1738-AENTR：以太网通讯模块，带2个以太网通讯接口；

（2）1738-IE4CM12：4通道模拟量输入模块，支持4~20mA信号；

（3）1738-OE2CM12：2通道模拟量输入模块，支持4~20mA信号；

（4）1738-TT2IM12：2通道热电偶模块信号输入模块，支持各种热电偶信号；

（5）1738-IR2M12：2通道热电阻模块信号输入模块，支持各种热电阻信号；

（6）1738-OB8EM12：8通道开关量输出模块；

（7）1738-IB8M128通道开关量输入模块。

2.2.2  系统架构

炉缸安全监控系统的网络架构如图3所示。在高炉炉底安全位置，安装1738模块现场控制机柜4个，新增的热电偶平均接入附近机柜内，1738机柜与现场交换机形成环网以提高网络的可靠性，并通过现场交换机接入高炉原PLC控制系统。在原监控系统上进行组态和编程后，即可在工长操作计算机上显示。

3  改造过程

3.1  热电偶安装

（1）材料准备。检修前把热电偶的外护管制作完毕（使用DN50无缝钢管制作，预留灌浆孔）；将施工机具及热电偶拉到现场。

（2）施工过程。在选定位置的炉壳上使用磁力钻开孔后，焊接好热电偶外护管；按照每层设计好的安装深度，插入柔性热电偶，使用卡套固定好；最后从灌浆外护管堵头处打入灌浆料。

（3）接线。采用补偿导线将热电偶接入现场控制机柜内。

3.2  控制系统调试

（1）硬件参数配置。主要是1738-AENTR模块的配置。要求1738-AENTR固件版本与RsLogix 5000版本一致，静态IP设置要求把拨码开关拨大于255。再通过BooT IP设置IP，所设置的IP地址必须与1756-ENBT的IP地址在同一网段内。IP地址设置完毕后，可通过计算机浏览器直接输入IP地址对该模块进行访问，查看或修改参数，其中用户名是admin，密码是password。1756-ENBT模块要保证固件版本为4.5或更高，否则在RsLogix 5000软件下载完硬件后，1738模块会显示不可识别的状态。

（2）系统组态。使用RsLogix 5000软件打开原使用项目，在硬件组态处进行配置，在1756主背板的1756-EN2TR处添加1738-AENTR模块，并设置IP地址，修改版本号，根据现场机架实际位置添加全部的IO模块，添加完毕，对模块属性参数进行设置，保存项目，下载到CPU后即可使用。

（3）热电偶打点。控制系统配置完成后，可结合监控画面对新安装的热电偶进行打点，确保位置显示准确，温度数值显示正常。

3.3  注意事项

（1）软件硬件配置：由于目前在线使用的RsLogix 5000软件的版本普遍都是16.0，在模块配置中没有1738系列模块的硬件库，RsLogix 5000软件必须要升级到17.0以上版本才能使用；还要注意硬件与软件的版本是否匹配，硬件版本过低时可使用RsLogix 5000软件自带的ControlFLASH程序刷硬件版本。

（2）灌浆注意事项：焊接好定制的热电偶灌浆外护管，安装好热电偶后，就可灌浆作业；注意好灌浆料的打入量，以防过多溢出。

（3）热电偶不锈钢标牌：在每支热电偶上套上不锈钢标牌（仪表位号镂空）；有效的解决了因环境影响，腐蚀标牌看不清楚位号的问题。

（4）钻孔深度确认检查：为保证每个点位的热电偶插入长度一致，在钻头处做好相应长度的标记；安装孔钻好，再使用尺子插入确认检查。

4  结语

通过对1号A高炉的炉缸进行重新钻孔安装热电偶的方式，在不影响高炉生产的情况下，恢复了炉缸温度监控系统，实现了对炉缸的劣化趋势监控手段，为高炉的安全生产、进一步优化操作、提高产量、降低消耗创造了有利条件。