中鋼使用NI PXI與LabVIEW搭建燒結(jié)臺(tái)車的漏氣檢測(cè)系統(tǒng)

中鋼使用NI產(chǎn)品，將對(duì)環(huán)境的影響較小化，增加產(chǎn)能、降低成本。

"我們的解決方案能夠明顯有效地提高人員安全保障、節(jié)約能源、減少二氧化碳排放量，并增加產(chǎn)量。"

- 王 智中, 中國(guó)鋼鐵股份有限公司

挑戰(zhàn):
為了提高燒結(jié)工廠的產(chǎn)能，我們需要采用一種有效的漏氣檢測(cè)方式，以探測(cè)漏氣量以及漏氣來源，并分析漏氣數(shù)據(jù)，作為燒結(jié)臺(tái)車定期檢修更換的依據(jù)。

解決方案:
采用聲壓麥克風(fēng)，在空氣噪音學(xué)和NI軟硬件的基礎(chǔ)上，開發(fā)檢測(cè)系統(tǒng)，快速檢測(cè)臺(tái)車的漏氣情況，達(dá)到節(jié)能、減碳、增產(chǎn)以及提升品質(zhì)的目標(biāo)。

作者:
王 智中 - 中國(guó)鋼鐵股份有限公司
Dr. Wang Chih-Chung - China Steel Corporation (Taiwan)

煉鐵廠主要提供煉鋼時(shí)所需的鐵水和原材料，而煉焦?fàn)t與燒結(jié)工廠分別供應(yīng)高爐煉鐵所需的煉鐵原料，焦碳和燒結(jié)礦。 燒結(jié)工廠主要生產(chǎn)燒結(jié)礦，它是高爐煉鐵的原料。 其主要制作過程是將各種鐵礦石(Iron Ore)、助熔劑(Flux如石灰石)、焦碳屑(Coke Breeze)等原料按規(guī)定比例混合，經(jīng)勻拌滾筒加水?dāng)嚢柙炝：�，送至燒結(jié)廠進(jìn)行煅燒。 燒結(jié)完成的燒結(jié)礦經(jīng)軋碎篩選后，5~50mm合格粒度的燒結(jié)礦會(huì)送至高爐作為煉鐵的主要原料。

燒結(jié)廠面臨的困難

燒結(jié)過程中一項(xiàng)重要的檢測(cè)燒結(jié)狀況好壞的指標(biāo)是燒結(jié)透氣性（JPU）。 生成過程中透氣性的好壞，則是取決于排氣系統(tǒng)的通風(fēng)量。 燒結(jié)機(jī)是排氣系統(tǒng)中較直接與原料接觸且較容易發(fā)生漏氣的部位。

燒結(jié)機(jī)結(jié)構(gòu)由多個(gè)燒結(jié)臺(tái)車組成，每部臺(tái)車前后的密封裝置與臺(tái)車橫梁底部和風(fēng)箱側(cè)邊堅(jiān)硬的金屬材質(zhì)平板接觸。為了防止與鋒利的燒結(jié)料摩擦，進(jìn)而產(chǎn)生刮痕和漏氣，燒結(jié)過程中需留有一定的膨脹空間。 一旦燒結(jié)機(jī)臺(tái)車發(fā)生漏氣，將導(dǎo)致通風(fēng)量減少，直接造成粒子難以形成，降低燒結(jié)礦的產(chǎn)量。

完好的燒結(jié)臺(tái)車沒有漏氣狀況，排氣系統(tǒng)的風(fēng)扇負(fù)擔(dān)較低，用電量較少。 對(duì)于發(fā)生漏氣的燒結(jié)臺(tái)車，風(fēng)扇必須以較高的轉(zhuǎn)速來維持一定的通風(fēng)量，此時(shí)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇的馬達(dá)會(huì)提供較高的驅(qū)動(dòng)電流，因而消耗較多的電量。 為了提高燒結(jié)工廠的產(chǎn)能，我們需要采用一種有效的漏氣檢測(cè)方式，以探測(cè)漏氣量以及漏氣來源，并分析漏氣數(shù)據(jù)，作為燒結(jié)臺(tái)車定期檢修更換的依據(jù)。

以往的漏氣檢測(cè)方法

以往我們依靠人力在燒結(jié)機(jī)操作過程中進(jìn)行檢測(cè)，人員必須長(zhǎng)時(shí)間暴露在高粉塵及高噪音（約90-110分貝）的環(huán)境下，利用自己的眼力、聽力作出判斷。 然而，漏氣來源可能是料面或臺(tái)車本身等各個(gè)不同的部位，人力難以追蹤漏氣發(fā)生的地方。

以往我們依靠人力在燒結(jié)機(jī)操作過程中進(jìn)行檢測(cè)，人員必須長(zhǎng)時(shí)間暴露在高粉塵及高噪音（約90-110分貝）的環(huán)境下，利用自己的眼力、聽力作出判斷。 然而，漏氣來源可能是料面或臺(tái)車本身等各個(gè)不同的部位，人力難以追蹤漏氣發(fā)生的地方。

以往我們依靠人力在燒結(jié)機(jī)操作過程中進(jìn)行檢測(cè)，人員必須長(zhǎng)時(shí)間暴露在高粉塵及高噪音（約90-110分貝）的環(huán)境下，利用自己的眼力、聽力作出判斷。 然而，漏氣來源可能是料面或臺(tái)車本身等各個(gè)不同的部位，人力難以追蹤漏氣發(fā)生的地方。

為何選用NI產(chǎn)品

IT的價(jià)值在于能將分析問題予以定性和定量，達(dá)到將問題視覺化呈現(xiàn)的目的。 在搭建燒結(jié)臺(tái)車漏氣時(shí)，我們必須知道如何識(shí)別漏氣現(xiàn)象，如何識(shí)別不同的漏氣形態(tài)并量化其影響程度，且基于計(jì)算性維護(hù)及工作能力考量，如何選擇較需要維護(hù)的臺(tái)車。

在選擇信號(hào)采集和分析儀器平臺(tái)上，我們則需要考慮平臺(tái)編程語(yǔ)言的方便性、計(jì)算能力、硬件溝通性及長(zhǎng)期使用下的可靠性等因素。 NI針對(duì)各種不同測(cè)量需求推出各種可靠的模組化硬件，搭配NI LabVIEW與各種函數(shù)工具箱，可以快速開發(fā)靈活、高整合度的自定制系統(tǒng)，能夠完全滿足以上考量需求。 該系統(tǒng)結(jié)合聲音陣列、RFID技術(shù)與NI-PXI平臺(tái)，為自動(dòng)化漏氣測(cè)試系統(tǒng)提供了一個(gè)良好的解決方案。

解決方案介紹

我們采用聲壓麥克風(fēng)，在空氣噪音學(xué)的基礎(chǔ)上，開發(fā)較佳檢測(cè)法則，以檢測(cè)臺(tái)車的漏氣情況。 同時(shí)利用陣列架構(gòu)，全方位檢測(cè)臺(tái)車每個(gè)部位的漏氣情況，再搭配NI PXI機(jī)箱、PXI-8106嵌入式控制器和PXI-4472動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集模塊 來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。 我們將LabVIEW作為開發(fā)平臺(tái)，加速檢測(cè)及驗(yàn)證方法的可行性，并檢測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 提供即時(shí)臺(tái)車漏氣信息，通過適當(dāng)?shù)木S護(hù)，達(dá)到節(jié)能、減碳、增產(chǎn)及提升品質(zhì)的目標(biāo)。

測(cè)試結(jié)果

我們將開發(fā)完畢的自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)置于中鋼一號(hào)燒結(jié)廠中，測(cè)試并記錄各臺(tái)臺(tái)車的漏氣情況。 我們依照測(cè)量結(jié)果對(duì)漏氣情況較嚴(yán)重的20臺(tái)臺(tái)車進(jìn)行檢修，獲得了良好的結(jié)果。 定修前的平均產(chǎn)量為6205頓/日，定修后平均產(chǎn)量為6292頓/日，產(chǎn)量約增加87頓/日，平均產(chǎn)率約增加0.65%。

燒結(jié)臺(tái)車系統(tǒng)除定期檢修時(shí)間外，24小時(shí)不斷運(yùn)作，因此我們僅對(duì)20臺(tái)臺(tái)車進(jìn)修了檢修，產(chǎn)量就有明顯提升。 在固定產(chǎn)量目標(biāo)下，減少燒結(jié)臺(tái)車的漏氣，試圖增加通過燒結(jié)臺(tái)車的有效風(fēng)量，可減少驅(qū)動(dòng)燒結(jié)臺(tái)車風(fēng)扇的負(fù)擔(dān)，進(jìn)而降低驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)電流。

改善前的耗電量為3282千瓦/小時(shí)，改善后的耗電量約為3245千瓦/小時(shí)，由此平均每年可節(jié)省約54萬臺(tái)幣的電費(fèi)。 而在整體燒結(jié)過程中，以每度電會(huì)產(chǎn)生0.637公斤的二氧化碳計(jì)算，使用該系統(tǒng)后，每年將可減少約198頓的二氧化碳排放量。 此外，低漏氣量將提高燒結(jié)礦的合格率。 因粒徑不合格而必須回收的燒結(jié)礦數(shù)量減少，可降低回收成本并避免重復(fù)燒結(jié)所造成的能源浪費(fèi)。 

改善前的耗電量為3282千瓦/小時(shí)，改善后的耗電量約為3245千瓦/小時(shí)，由此平均每年可節(jié)省約54萬臺(tái)幣的電費(fèi)。 而在整體燒結(jié)過程中，以每度電會(huì)產(chǎn)生0.637公斤的二氧化碳計(jì)算，使用該系統(tǒng)后，每年將可減少約198頓的二氧化碳排放量。 此外，低漏氣量將提高燒結(jié)礦的合格率。 因粒徑不合格而必須回收的燒結(jié)礦數(shù)量減少，可降低回收成本并避免重復(fù)燒結(jié)所造成的能源浪費(fèi)。 

選擇NI軟硬件的益處

在此方案中，NI提供系統(tǒng)開發(fā)的咨詢及支持，幫助我們加速開發(fā)及驗(yàn)證整個(gè)綠色能源工程方案的可行性，未來將導(dǎo)入此技術(shù)在其他燒結(jié)工廠使用。 我們的解決方案能夠明顯有效地提高人員安全保障、節(jié)約能源、減少二氧化碳排放量，并增加產(chǎn)量。

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