摘要：高爐作為煉鐵的主要設備之一，其運行過程中的溫度監控對于確保生產安全和提高效率具有重要意義。傳統的測溫方法往往依賴于有線傳感器，但由于高爐環境的特殊性，有線測溫系統存在布線困難、維護成本高、易受干擾等問題。因此，無線測溫技術因其靈活性、便捷性和低成本等優點，逐漸在高爐爐殼溫度檢測中得到了廣泛應用。

關鍵詞：無線測溫；爐殼；無線探頭；局域網；熱成像；

0.引言

2021年，首鋼長治鋼鐵有限公司（以下簡稱長鋼）煉鐵廠貫徹長鋼本質化安全管理精神，全力推進各級本質化安全管理的實施，圍繞“無人安全、提高效率、降低風險、危險隔離”的本質化安全理念，推進高風險環節和事故高風險點的本質化安全改造，不斷改進，實現作業現場風險的有效控制。為此，煉鐵廠技術人員對熱成像和無線溫度測量技術的應用進行了研究，取得了良好的效果。

一、高爐爐底隱患及對策

在高爐缸區相鄰冷卻壁之間的“弱冷區”中，冷卻壁的水溫差熱負荷監測屬于“表面”監測，而爐缸的燃燒一般在某一點燃燒。因此，爐缸區相鄰冷卻壁之間的“弱冷區”屬于監測區。事實證明，一旦爐缸在弱冷區燃燒，水溫差就不能及時預警。因此，除了通過冷卻壁之間的水溫差進行“表面”監測外，還需要通過爐皮溫度監測系統進行“點”監測，以實現爐缸安全狀態的監測。

爐中后期，僅靠測溫熱電偶無法監測爐缸的溫度變化:當爐缸侵蝕嚴重時(尤其是爐中后期)，隨著內襯溫度的升高(大于800℃)，測溫熱電偶本身的溫度檢測功能受到高溫的影響，溫度檢測的穩定性和準確性降低，溫度檢測功能可能喪失。在爐的中后期，隨著爐缸侵蝕的加劇，一些測溫熱電偶開始損壞，導致無法監測爐缸的溫度。因此引入了無線測溫裝置。

二、無線測溫技術概述

無線測溫技術基于無線通信技術，通過無線傳感器網絡實現對高爐爐殼溫度的實時監測。無線傳感器節點通常包括溫度傳感器、無線收發器和電源模塊等部分，可以實時監測并無線傳輸溫度數據。這些數據經過處理后，可以實時顯示高爐爐殼的溫度分布和變化趨勢，為生產管理人員提供決策支持。

三、無線高爐爐皮溫在線監測預警系統的特點

3.1網絡方面

雖然是無線傳輸，由于高爐生產現場環境差，有蒸汽、水、高溫、煤氣、灰塵，大型設備施工會導致信號干擾，所以我們采用無線有線模式，值班室遠離現場，如果無線傳輸距離遠且不可靠，我們在三個不同方向的柱上安裝了三個無線接收器，柱與本體有一定距離，環境良好，適合布線，附近的溫度測量探頭接近。

采用ZLAN長鋼八串口服務器，將現場三個無線接收器信號連接到二樓配電室，通過以太網傳輸到值班室終端。與服務器一樣，每個接收器采用不同的頻帶，可同時接收128個溫度測量探頭，如圖1所示。

3.2硬件方面

1)擴大溫度探頭類型，低溫區0～+80℃采用吸附安裝方式，高溫區80℃采用吸附安裝方式～+500℃采用發射器吸附和熱電偶螺紋固定，提高了傳感器的使用壽命。

2）無線溫度自動監測是指在爐殼上安裝專用接觸式爐皮溫度在線監測設備（爐皮溫度傳感器），通過無線通信網絡將監測點溫度數據實時發送到計算機系統的爐皮溫度監測系統。計算機系統24小時實時監測各測溫點的溫度數據變化，自動計算分析，根據設定閾值進行預警，指導高爐操作人員進行有針對性的操作，提高爐膛保護效果，防止高爐缸燃燒事故的發生。

3)無線通信爐皮溫度傳感器采用無線數字通信，擺脫電纜約束，溫度測量點可任意布置（同時，每個溫度測量點相對獨立，即使溫度測量點故障，也不會影響整個系統的運行）。

4)爐皮溫度傳感器采用磁吸式安裝方式，拆裝方便，5s即可完成一個傳感器的拆裝。

5)原吸附傳感器安裝后，后期可能發生消磁或振動，導致傳感器脫落，對原傳感器進行技術改造，申請實用新型專利(ZL20202738420.3)。

通過對高爐爐缸2-3段、爐腰爐體7-9段監測點的監測，結合生產驗證，項目監測功能完善，運行可靠，滿足高爐爐殼工藝監測要求。同時，該系統有1、2、11-146個無線頻段，每個頻段可安裝128個探頭。目前，1號無線站使用8個點，2號站使用18個點，11號，12號使用30個點，13號使用8個點，14號使用10個點。目前，監測點和無線頻段冗余量較大，項目可進一步擴展到其他監測區域。因此，結合監測點的屬性特點，將項目冗余推廣應用于9號熱風爐爐殼、拱頂等關鍵部位的溫度監測，擴大項目的使用效率。

在熱風爐熱風總管、熱風爐熱風支管、熱風爐殼、熱風爐拱頂等關鍵部位安裝8個無線可移動測溫熱電阻，共104個。

3.3軟件方面

1)溫度監測準確，無線發射，控制室集中顯示。

2)獨立C#語言開發采集單元分析回收數據的轉換和顯示格式，將采集到的數據發回WINCC系統平臺，充分利用WINCC工作平臺實現計算和顯示功能。

3)使用microsoft免費文字轉語音開發包Interopp.SpeslibSDS.1、自主開發語音朗讀功設置語音報警，豐富報警模式。

4)實現監控源多點監控，高爐采用三個接收器統一接收，現場分屏循環顯示，避免反復增加接收器造成的成本浪費。

5)實現多監測點的溫度聲光和語音報警；獨立存儲運行趨勢，便于復盤分析，查根。

6)利用CAD三維繪圖技術恢復爐殼內部結構，準確確定安裝位置，使溫度測量點與結構圖一一對應，用不同顏色標記不同溫度點，根據不同顯示顏色判斷監測部位溫度，直觀清晰，監測方便。

7)通過實時監控，確保高爐工藝要求和安全生產，通過監控圖片檢測，方便檢查，設置預警系統，如：氣缸溫度小于50℃安全運行狀態，溫度在50~55℃黃色預警，人員到預警點現場檢查，檢查原因，溫度大于55℃紅色報警，報警響起，人員需要采取爐噴水作業，改善高壓水加強冷卻，控制冶煉強度、出風口等措施，確保安全。

8)系統爐殼趨勢、熱風爐趨勢等操作圖，便于監控，實時記錄歷史數據，可存儲3個月的溫度變化數據，便于追溯歷史運行趨勢，分析原因，發現問題，制定有效的高爐操作和爐保護方案。

四、安科瑞溫度在線監測系統解決方案

4.1概述

電氣接觸在線溫度測量裝置適用于高低壓開關柜內電纜接頭、斷路器接頭、閘門開關、高壓電纜中間頭、干變壓器、低壓大電流等設備的溫度監測，防止氧化、松動、灰塵等因素導致接觸電阻過大，提高設備安全，及時、持續、準確地反映設備運行狀態，降低設備事故率。

Acrel-2000T無線測溫監測系統通過RS485總線或以太網與間隔層的設備直接通信，系統設計遵循國際標準-RTU、Modbus-TCP等傳輸規則大大提高了安全性、可靠性和開放性。該系統具有遙信、遙控、遙控、遙控、遙控、事件報警、曲線、棒圖、報告和用戶管理功能，可監控無線溫度測量系統的設備運行狀態，實現快速報警響應，防止嚴重故障。

4.2應用場所

適用于電力物聯網、鋼廠、化工、水泥、數據中心、醫院、機場、電廠、煤礦等電力設備的溫度監測。

4.3系統結構

4.4系統功能

測溫系統主機Acrel-2000T安裝于值班監控室，可以遠程監視系統內所有開關設備運行溫度狀態。系統具有以下主要功能：

1）溫度顯示：顯示配電系統內每個測溫點的實時值，也可實現電腦WEB/手機APP遠程查看數據。

2）溫度曲線：查看每個測溫點的溫度趨勢曲線。

3）運行報表：查詢及打印各測溫點時間的溫度數據。

4）實時告警：系統能夠對各測溫點異常溫度發出告警。系統具有實時語音報警功能，能夠對所有事件發出語音告警，告警方式有彈窗、語音告警等，還可以短信/APP推送告警消息，及時提醒值班人員。

5）歷史事件查詢：能夠溫度越限等事件記錄進行存儲和管理，方便用戶對系統事件和報警進行歷史追溯，查詢統計、事故分析等。

4.5系統硬件配置

五、典型組網方式

六、結論與展望

無線測溫技術在高爐爐殼溫度檢測中的應用具有重要的現實意義和廣闊的應用前景。通過實時監測和分析高爐爐殼的溫度數據，可以為生產管理人員提供決策支持，提高生產安全性和效率。然而，在實際應用中仍需解決無線測溫系統的穩定性和可靠性問題。未來，隨著無線通信技術的不斷發展和進步，相信無線測溫技術將在高爐爐殼溫度檢測中發揮更大的作用。

審核編輯 黃宇