使用NI PXI與LabVIEW搭建燒結(jié)臺車的漏氣檢測系統(tǒng)案例

　　摘要：中鋼使用NI產(chǎn)品，將對環(huán)境的影響zui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。”在此方案中，NI提供系統(tǒng)開發(fā)的咨詢及支持，文章詳細(xì)介紹了該案例。
　　
　　中鋼使用NI產(chǎn)品，將對環(huán)境的影響zui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方式，以探測漏氣量以及漏氣來源，并分析漏氣數(shù)據(jù)，作為燒結(jié)臺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)檢測系統(tǒng)，快速檢測臺車的漏氣情況，達(dá)到節(jié)能、減碳、增產(chǎn)以及提升品質(zhì)的目標(biāo)。
　　
　　煉鐵廠主要提供煉鋼時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（IronOre）、助熔劑（Flux如石灰石）、焦碳屑（CokeBreeze）等原料按規(guī)定比例混合，經(jīng)勻拌滾筒加水?dāng)嚢柙炝：螅椭翢Y(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)過程中一項重要的檢測燒結(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zui直接與原料接觸且zui容易發(fā)生漏氣的部位。
　　
　　燒結(jié)機(jī)結(jié)構(gòu)由多個燒結(jié)臺車組成，每部臺車前后的密封裝置與臺車橫梁底部和風(fēng)箱側(cè)邊堅硬的金屬材質(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。對于發(fā)生漏氣的燒結(jié)臺車，風(fēng)扇必須以較高的轉(zhuǎn)速來維持一定的通風(fēng)量，此時驅(qū)動風(fēng)扇的馬達(dá)會提供較高的驅(qū)動電流，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方式，以探測漏氣量以及漏氣來源，并分析漏氣數(shù)據(jù)，作為燒結(jié)臺車定期檢修更換的依據(jù)。
　　
　　以往的漏氣檢測方法
　　
　　以往我們依靠人力在燒結(jié)機(jī)操作過程中進(jìn)行檢測，人員必須長時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車本身等各個不同的部位，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，人員必須長時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車本身等各個不同的部位，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，人員必須長時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車本身等各個不同的部位，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)臺車漏氣時，我們必須知道如何識別漏氣現(xiàn)象，如何識別不同的漏氣形態(tài)并量化其影響程度，且基于計算性維護(hù)及工作能力考量，如何選擇zui需要維護(hù)的臺車。
　　
　　在選擇信號采集和分析儀器平臺上，我們則需要考慮平臺編程語言的方便性、計算能力、硬件溝通性及長期使用下的可靠性等因素。NI針對各種不同測量需求推出各種可靠的模組化硬件，搭配NILabVIEW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*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，為自動化漏氣測試系統(tǒng)提供了一個良好的解決方案。
　　
　　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)*檢測法則，以檢測臺車的漏氣情況。同時利用陣列架構(gòu)，檢測臺車每個部位的漏氣情況，再搭配NIPXI機(jī)箱、PXI-8106嵌入式控制器和PXI-4472動態(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，加速檢測及驗(yàn)證方法的可行性，并檢測系統(tǒng)的穩(wěn)定性。提供即時臺車漏氣信息，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)。
　　
　　測試結(jié)果
　　
　　我們將開發(fā)完畢的自動化測試系統(tǒng)置于中鋼一號燒結(jié)廠中，測試并記錄各臺臺車的漏氣情況。我們依照測量結(jié)果對漏氣情況zui嚴(yán)重的20臺臺車進(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)臺車系統(tǒng)除定期檢修時間外，24小時不斷運(yùn)作，因此我們僅對20臺臺車進(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)臺車的漏氣，試圖增加通過燒結(jié)臺車的有效風(fēng)量，可減少驅(qū)動燒結(jié)臺車風(fēng)扇的負(fù)擔(dān)，進(jìn)而降低驅(qū)動風(fēng)扇馬達(dá)的驅(qū)動電流。
　　
　　改善前的耗電量為3282千瓦/小時，改善后的耗電量約為3245千瓦/小時，由此平均每年可節(jié)省約54萬臺幣的電費(fèi)。而在整體燒結(jié)過程中，以每度電會產(chǎn)生0.637公斤的二氧化碳計算，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，改善后的耗電量約為3245千瓦/小時，由此平均每年可節(jié)省約54萬臺幣的電費(fèi)。而在整體燒結(jié)過程中，以每度電會產(chǎn)生0.637公斤的二氧化碳計算，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。