無線測溫裝置在長鋼的應用

陳紅俊，張建國，張海魚，宣中忠

（首鋼長治鋼鐵集團有限公司，山西 長治 046031）

首鋼長治鋼鐵有限公司（簡稱長鋼）煉鐵廠現有二套高爐鼓風系統（AV63-14）為兩座高爐冶煉生產系統進行制風、送風的配套服務。在生產實踐中，高壓控制柜接觸器在大電流、長周期運行條件下，室內高溫與運行柜內真空斷路器熱量疊加，動、靜觸頭會出現高溫氧化現象，導致動觸頭上的綁扎彈簧劣化，彈性減弱，從而造成動、靜觸頭接合點出現貼合度變松，造成動、靜觸點接觸不良，大電流在該接合點部位產生高溫集聚，直接造成動、靜觸點接合部位出現燒損坑洞，進而引起真空斷路器觸頭臂出現燒損，引起斷路器故障跳閘，造成風機主電機斷電停機，從而出現高爐停產的生產惡性事故。

這個問題的存在嚴重制約了高爐的連續穩定運行。為了保證高爐的穩定運行，煉鐵廠從生產實際出發，從解決問題入手，開始對風機高壓供電系統真空斷路器頻繁燒損這一問題進行研究和探討，以期尋找和探索先進、科學的溫度監控技術，解決斷路器溫度監控難題。

1 傳統措施

1）措施一。在斷路器動觸頭臂內部粘貼測溫膠片。當觸頭溫度高于變色額定溫度時，變色示溫片即由原始白色變成過熱后的黑色（顏色變化后不可恢復，不可逆的，具有記憶功能）。這種方法的弊端是只能在風機停機時，把斷路器退出才能觀察到觸頭溫度最高升到什么范圍，不能在線實時監測，也就是對溫度的監測滯后于生產運行實際，不能實現對斷路器故障進行預知預判。

2）措施二。利用紅外測溫槍，通過測量運行柜和進線柜內真空斷路器殼體的溫度，來間接推斷斷路器內部動、靜觸頭溫度變化情況，進而評判得出真空斷路器運行狀態的優劣。這種方法的弊端是工作強度大，測溫不準確，人為因素多不能很好地做出判斷。

2 無線溫度在線監控技術實施

通過上網查資料，摸索分析，長鋼引進了無線測溫技術，就是利用現有資源，把Wincc無線測溫裝置集成到現DCS系統中，利用DCS顯示數據功能，在主控室電腦上顯示真空斷路器觸頭的溫度變化趨勢，取得了良好效果。圖1是WinCC應用圖。

圖1 WinCC應用圖

KEPServerEX是行業領先的連接平臺，為所有應用程序提供單一來源的工業自動化數據。該平臺的設計使用戶能夠通過一個直觀的用戶界面來連接、管理、監視和控制不同的自動化設備和軟件應用程序。KEPServerEX利用OPC（自動化產業的互操作性標準）和以IT為中心的通信協議（如SNMP、ODBC和Web服務），來為用戶提供單一來源的工業數據。此平臺是為滿足客戶對性能、可靠性和易用性的要求而開發和測試的。系統中利用它和測溫儀表通訊把值交給WinCC。

WinCC是一套功能非常強大的組態軟件，但它不可能滿足所有的要求。有些功能可以用編程技巧來實現。內置所有操作和管理功能，可簡單、有效地進行組態；可基于Web持續延展，采用開放性標準，集成簡便；用來畫面的顯示和趨勢曲線的生成，通過WinCC應用C腳本把溫度值寫入PLC系統。

溫度檢測模塊安裝到真空斷路器觸頭臂上，當斷路器沒有推入配電柜時，溫度接收模塊能高效地接收到溫度變化信號并及時顯示，可是當把斷路器推入配電柜工作位，并關上配電柜門后，溫度信號逐漸減弱，并且出現時斷時續現象，最后就出現斷線，完全沒有溫度信號顯示。

2.1 安裝方式失敗的主要根源

1）當真空斷路器推至工作位后，實現動、靜觸頭的結合后，其觸頭內部周圍會有一道金屬屏蔽層，屏蔽掉一部分無線信號；再把高壓柜門進行關閉后，又增加了一道屏蔽層，又對無線信號進行了一次屏蔽，造成信號發射量的二次衰減，溫度信號強度再次減弱，導致信號中斷。

2）無線測溫接收裝置安裝在三樓值班室，高壓配電室在一樓，由于一樓與三樓之間受建筑物隔離影響，信號穿墻能力有限，再加上從一樓配電室到三樓值班室電氣、自動化控制信號的干擾，無線測溫裝置接收到測溫信號的強度也受到影響，變得很弱，并導致出現信號間斷現象。

3）無線信號的傳輸也有可能會與電氣儀表等控制信號進行互相干擾，給自動控制系統帶來負面影響，造成自動控制系統信號誤動作，也會引起不必要的設備故障。

2.2 安裝方式的優化

1）把無線測溫裝置的溫度檢測發射單元安裝在運行柜（或進線柜）內真空斷路器動觸頭臂上，類似于生活中佩戴手表的方式，實現與被測溫部位的近距離貼合，以圖檢測到更真實的溫度變化情況，并以無線信號傳輸的方式發射出去。

2）把無線測溫裝置的無線信號接收裝置安裝在運行柜內二次儀表盤面背后，一方面便于信號接收裝置進行電源接線，另一方面溫度檢測發射單元和信號接收裝置兩個單元均在配電柜內，中間只隔一層屏蔽阻擋，盡可能地減少了配電柜門等屏蔽物對信號強度的影響，保證無線信號的衰減量，提高無線信號接收量，使溫度信號更準確。

3）改變觀察方式，引進網絡技術，把無線測溫裝置的信號接收裝置運算后的溫度數值利用網絡等通訊方式引入操作電腦畫面，通過在風機值班電腦內部植入溫度轉換軟件程序，并對程序進行修改寫入溫度變化趨勢曲線，實現對斷路器溫度即時數值和歷史運行趨勢的分析和保存，并借助操作程序完成溫度與風機操作畫面的有機溶合，使值班室操作人員在電腦上操作風機的同時，也能從電腦畫面上觀察到斷路器溫度數值變化不需要到一樓觀察顯示數值，直接從電腦畫面上讀取溫度數值，并掌握斷路器觸頭溫度變化趨勢，發現溫度異常及時與上下道工序進行溝通，并采取行這有效的處理辦法。

4）重新引入有線連接技術和網絡技術，利用信號接收裝置上RS485接口，通過特殊的屏蔽電纜利用高壓柜小母線孔把溫度信號從高壓柜內接收裝置的RS485接口引出，把信號電纜從高壓室一層引至三層值班室，并利用RS485/RS322轉換器，把現場顯示信號接入電腦，同時在值班室電腦內植入信號轉換軟件和溫度顯示終端軟件，在電腦畫面上設置斷路器動觸頭A、B、C各相編號，可以直觀地監測到A、B、C三相上、下觸頭溫度運行趨勢，使觸頭溫度變化直觀地顯示在電腦畫面上。

5）變無線傳輸為有線傳輸，減少信號衰減，也就是利用屏蔽電纜把溫度監測信號從無線測溫接收裝置的RS485接口引出，把信號電纜從一樓穿到三樓值班室電腦，減少和回避無線傳輸過程中信號傳輸質量不好，宜受干擾，信號衰減量大的弊端，從而保證傳輸信號的穩定性和連續性，經過傳輸方式的改造和軟件完善后，避免了由于信號屏蔽而造成的溫度信號時斷時續現象，實現了對斷路器溫度變化在線監測的準確性、連續性、可行性、高效性，及時把握斷路器影響對溫度變化趨勢。

3 實施效果

無線測溫在線監控技術經過試驗、優化、改進，并經過數次現場實地反復試驗檢測，最后成功地實現了對真空斷路器觸頭溫度變化和運行趨勢的連續監測的效果，通過對高壓供電系統配電柜內真空斷路器觸頭溫度的準確、及時、連續監控，使斷路器內部溫度變化直觀地顯示，便于對高壓供電系統進行安全監控，有效地配合和服務于高爐安全生產的基本要求。

1）如果風機房真空斷路器觸頭燒損，會引起高壓電纜煤炸，導致長鋼高壓電網連鎖線路出現故障，有可能造成連鎖性惡性生產事故發生。

2）實施該項目后，原來專業人員現場配電室測溫點檢可以省去，大大減輕了職工的勞動強度。

3）2019年7月31日操作工在微機上監測到真空斷路器觸頭溫度高，立即組織高爐有計劃休風處理，避免了惡性事故發生。

4 結語

無線溫度在線監測技術目前在長鋼公司僅有煉鐵廠風機高壓室進行了安裝，如果這一技術能在全長鋼進行推廣安裝，各單位對本單位內高壓配電室內的真空斷路器溫度變化實行在線集中監控，發現類似斷路器溫度異常問題，提前對斷路器采取有效措施，可以有效地減少和避免出現非計劃停產而引發的惡性生產事故，對公司安全生產、穩定生產也是一個促進和保障的行之有效的手段。