基于IPC的转炉噪声督导吹炼系统

1、引 言

    IPC是专门为工业现场而设计的计算机，它具有以下特点：机箱采用钢结构，有较高的防磁、防尘、防冲击的能力；模块化结构，机箱内有专用底版，底版上有pci和isa插槽；配备专用电源，有较强的抗干扰能力；适用于工业在线环境条件下的连续工作。转炉炼钢监控系统是以IPC工控机为中心，对转炉吹炼过程中炉渣泡沫化程度及吹炼时间、枪位、加渣料等工艺参数进行在线监控，在显示器上跟踪显示造渣过程的音强变化曲线，进行喷溅和返干等非正常炉况的预报，指导操作人员进行炉前操作，提高操作水平。

2、系统原理     
        
    2.1 监测原理

    用放置在炉口的波道管信息引导装置拾取炉内吹炼时的噪声信号，经放大滤波和转换处理，将代表造渣特性的音强信号送IPC工控机分析处理，在计算机显示器上跟踪显示造渣过程的音强变化曲线；在吹炼到5分钟时，自动显示喷溅预警线、返干预警线，如果采集的实时信号曲线在二条预警线行走，即可得到较佳的化渣效果。若有返干或喷溅的趋势，操作工可提前采取加料或降枪等操作，以优化炼钢操作，同时显示器画面提示报警信息。

    2.2 采样信号的数字滤波处理

    在转炉吹炼过程中，影响检测准确度的因素也是很复杂的，除氧枪位置、氧压等参数外，还有操作及原料的稳定性、环境噪声干扰等随机性因素的影响。因此，在硬件方面我们采用了低通滤波器，它可在一定频带范围内，能够代表造渣特性的信号经放大送入IPC工控机；在软件方面，采用中值数字滤波。

    2.3 喷溅及返干预警线的确定

    在转炉冶炼过程中，安装在炉口处拾音器得到的炉内“噪声”强度与渣厚成正比。开始吹炼时，渣面实际就是铁水液面，此时声强较大，随着泡沫形成渣面逐渐上升，音强降低。通过大量实测修正，就可以找到所对应于实际炉况中发生喷溅与返干的临界音强值。在每次冶炼过程中，喷溅和返干预警线的设定值自适应调节。若某一段时间的音强值高于喷溅预警线时就会发生喷溅；若某一段时间的音强值低于返干预警线时，就会发生返干。

3、IPC监控系统实现

    3.1 硬件系统的配置

    硬件系统由波道管信息引导装置、音强化渣转换仪器、高速模/数转换、开关量输入输出接口、串行输入接口、主机及其外设所组成。

    波道管信息引导装置由两部分组成，一是自动防堵吹扫，保护拾音器的循环水冷却回路；另一个是拾音器，它直接拾取炉内氧气的主流股的噪声信息装置。波道管信息引导装置安装在炉口处，具有耐热隔音和防渣功能，由拾音器采集到的炉内吹炼噪音，经转换成电信号后，通过屏蔽电缆送至音强化渣转换仪器。噪音经音强化渣转换仪器选频、滤波、放大、整形后，通过高速模/数接口送给IPC机；开吹信号、出钢信号、倒渣信号经开关转换送给计算机；氧枪位、氮流量、氧流量等信号，经光隔ａ/ｄ转换后送IPC机。IPC工控机有较高的防磁、防尘、防冲击、防高温的能力，能适应于现场恶劣的环境。主板cpu具有高性能、低成本、低功耗、高可靠性等优点；系统支持板可以扩展IPC系统的rom虚盘，为用户提供必要的工具，并具有热启动及时钟支持两组功能；接口采用光电隔离，系统性能稳定安全可靠，投资费用低。根据需要IPC工控机可和上位机进行通讯，构成具有控制和管理双重功能的控制系统。系统的构成框图如图1所示。

图1 系统硬件构成图

    3.2 软件设计

    系统应用软件使用c++编制，采用模块化结构，系统运行可靠高效，为满足现场操作工操作方便，在不使用键盘操作的情况下，可按系统复位键自动进入系统运行状态。用户界面友好,以柱图、曲线等图形方式显示，直观快捷。系统运行中可以在显示器上同时显示班别、炉号、日期、时间、音强实时造渣曲线及氧枪位置柱形图等。当程序进入监控状态后，彩色屏幕上立即显示造渣过程的音强曲线。两分钟后，自动在屏幕上画出喷溅及返干的预警线。操作工根据彩色屏幕上给出的信息，如能控制在预警线的范围内，则可保证不会发生喷溅和返干等非正常炉况。当音强曲线超出预警线的范围，就有可能发生喷溅或返干，操作工应立即采取相应的措施，以避免不正常炉况的发生。系统应用软件的设计流程图如图2、图3所示。

图2  中断服务程序

图3 主程序流程图

    3.3 系统的运行效果及特点

    (1)生产运行情况：系统投入运行，在实际应用中，经统计计算所喷溅预报命中率为85％，返干预报命中率为95％。

    (2)系统的功能与特点：系统操作简单，一次信息引导装置具有抗高温、防堵塞功能，现场日常维护工作量很小；系统能适应现场恶劣环境，稳定可靠地连续运行，故障率极低；系统结构为组合式，便于安装及维护；人机联系清晰直观，可全过程显示炉内造渣的动态趋势，并可打印记录曲线，为生产调度提供了依据；系统应用软件实用性强，且便于扩展及开发，并备有上位机接口，可为转炉静态或动态控制提供有关参数；功能/价格比高，有灵活调整的功能，便于因地制宜推广应用。

4、结束语

    基于IPC的转炉噪声督导吹炼系统有较强的适应能力，可根据不同的应用对象，指导炉前操作。近几年在全国数家炼纲厂推广应用取得了明显的经济效益社会效益。

相关阅读:

• ...2012/04/10 13:16·基于ＩＥＣ６１８５０变电站ＩＥＤ的研制
• ...2011/12/19 10:26·恩智浦基于I2C接口的LED驱动器设计与实现
• ...2011/11/07 10:13·基于IOCP的远程屏幕监控系统
• ...2009/04/02 11:21·中兴通讯基于IMS的多网络融合解决方案