Непрерывное измерение температуры в стали производстве Основная страна покупателя

Когда говорят о непрерывном измерении температуры в стали, многие сразу представляют себе лабораторные условия с идеальными графиками. На деле же в цеху всё иначе — здесь датчики живут своей жизнью, а показания пляшут от сотен факторов. Основная страна покупателя для таких систем — конечно, Китай, но их инженеры часто недооценивают, насколько наши российские условия отличаются от их ?стерильных? заводов.

Почему стандартные решения не работают

Взяли как-то китайский пирометр для контроля температуры ванны в МНЛЗ — в паспорте заявлена точность ±5°C. А на практике — расхождения до 25 градусов, причём непостоянные. Оказалось, пар от охлаждающих форсунок создаёт переменный коэффициент поглощения, который их алгоритмы не учитывают. Пришлось совместно с ООО Шэньян Тэнъи Электроникс дорабатывать firmware, добавлять поправку на локальную влажность.

Самое коварное — тепловые мосты на желобах сталеразливочных ковшей. Казалось бы, мелочь, но из-за них получаем систематическую ошибку в 10-15°C на участке между печью и машиной непрерывного литья заготовки. Стандартные ИК-датчики тут бессильны, нужна комбинация радиационной термометрии с контактными термопарами на критичных участках.

На tengyidianzi.ru в разделе решений для металлургии как раз есть case study по подобной проблеме — они там использовали двухволновой пирометр с поправкой на излучение шлака. Но в жизни даже это не панацея — когда скапливается окалина на измерительных окнах, никакая алгоритмика не спасает.

Особенности работы с российскими заводами

Основная страна покупателя оборудования — да, Китай, но наши металлургические комбинаты имеют специфику, которую не учесть в стандартных решениях. Например, на Череповце зимой в цеху температура опускается до -15°C, хотя рядом с печью +50. Термоциклирование выводит из строя электронику, рассчитанную на стабильные +20°C в помещении.

Коллеги из ООО Шэньян Тэнъи Электроникс как-то привозили прототип системы мониторинга для прокатного стана — всё работало идеально в их испытательном центре. А у нас на ?Северстали? после месяца эксплуатации начались сбои — вибрация от клетей вызвала микротрещины в оптических компонентах. Пришлось разрабатывать усиленный крепёж и демпфирующие прокладки.

Ещё момент — качество охлаждающей воды. В Китае на заводах используют подготовленную воду, а у нас часто идёт техническая с взвесями. Забиваются каналы воздушного охлаждения пирометров, появляется температурный дрейф. Решение нашли простое — поставили дополнительные фильтры тонкой очистки прямо на линии подачи воздуха к датчикам.

Проблемы калибровки в промышленных условиях

Многие думают, что раз настроил систему — и забыл. На самом деле дрейф калибровки в условиях сталелитейного цеха — это отдельная головная боль. Например, оптику ИК-датчиков надо чистить каждую смену, но кто это будет делать? В лучшем случае — раз в неделю, а то и когда уже показания совсем бредовые начинаются.

Запомнился случай на ЭСПЦ — поставили систему непрерывного измерения температуры от ООО Шэньян Тэнъи Электроникс, всё работает. Через месяц звонок: ?Ваши датчики врут на 80 градусов!?. Приезжаем — а там новый мастер поставил дополнительные вентиляторы для охлаждения персонала, и поток воздуха прямо перед измерительными окнами создаёт локальное охлаждение.

Сейчас в новых моделях они уже учитывают такие нюансы — делают поправку на скорость воздушных потоков. Но идеального решения всё равно нет — каждый цех требует индивидуальной настройки под свою аэродинамику.

Интеграция с системами управления

Самое сложное — не измерить, а заставить эти измерения работать в контуре управления. Наш опыт с АСУ ТП показывает, что даже самые точные данные бесполезны, если они приходят с задержкой больше 200 мс. В системах от Шэньян Тэнъи Электроникс этот момент продуман — у них встроенная буферизация и компенсация задержек.

Но есть нюанс — когда температура стали в промежуточном ковше падает ниже заданной, система должна не просто сигнализировать, а предсказывать этот спад за 2-3 минуты. Мы экспериментировали с разными алгоритмами прогнозирования — нейросети, линейные модели. Самое стабильное работает на основе анализа скорости изменения температуры за предыдущие 5 минут плюс поправка на текущую скорость разливки.

Интересно, что китайские инженеры сначала предлагали сложные ML-модели, но на практике они оказались слишком чувствительными к шумам измерений. Вернулись к проверенным физико-статистическим методам — надёжнее, хоть и менее ?модно?.

Экономика внедрения и окупаемость

Когда считаешь стоимость системы непрерывного измерения температуры, кажется — дорого. Но если посчитать потери от брака из-за неправильного теплового режима... У нас на МНЛЗ после внедрения системы от ООО Шэньян Тэнъи Электроникс выход годного увеличился на 1.7% — это сотни тысяч долларов в год.

Правда, есть подводные камни — например, стоимость обслуживания. Оптические компоненты требуют регулярной замены (раз в 2-3 года в наших условиях), а оригинальные запчасти недешёвые. Но китайские коллеги пошли навстречу — разработали версию с повышенным ресурсом именно для российского рынка.

Основная страна покупателя может диктовать условия, но в нашем случае получился взаимовыгодный компромисс — мы получили адаптированное оборудование, они — опыт работы в сложных условиях. Кстати, сейчас они даже начали предлагать ?российский пакет? доработок для других клиентов — видимо, наш опыт оказался полезным.

Перспективы развития технологии

Сейчас пробуем внедрить распределённую систему измерения по всей длине прокатного стана — не только в ключевых точках. ООО Шэньян Тэнъи Электроникс предоставила для испытаний прототип многозонного ИК-сканера. Пока сложно сказать, насколько это будет эффективно — мешает окалина, которая постоянно летит.

Интересное направление — совмещение данных о температуре с вибродиагностикой оборудования. Когда подшипники клетей начинают перегреваться, это видно раньше, чем по вибрации. Но для такого анализа нужны исторические данные за несколько лет — пока собираем.

Думаю, следующий прорыв будет в области прогнозной аналитики — когда система не просто измеряет температуру, а предсказывает необходимость корректировки технологического режима. У китайских коллег уже есть наработки, но для наших реалий нужна адаптация — у нас слишком переменчивое качество шихты и большие колебания параметров сети.