Непрерывное измерение температуры жидкой стали с помехозащищённостью Основная страна покупателя

Когда говорят о непрерывном измерении температуры в сталелитейном производстве, многие сразу представляют себе лабораторные условия — чистые графики и стабильные показания. На деле же в цеху всё иначе: брызги шлака, вибрация конвертеров, электромагнитные помехи от кранов... Именно здесь начинается реальная проверка систем. Основная ошибка поставщиков — делать упор на точность в идеальной среде, забывая, что главный покупатель (чаще всего Россия) работает в условиях, где помехозащищённость становится критичнее паспортной погрешности.

Почему существующие решения подводят на практике

Вспоминаю наш первый проект для металлургического комбината на Урале. Установили немецкий пирометр с идеальными характеристиками, но через два дня плавки — постоянные сбои. Оказалось, электроды печи создавали импульсные помехи, которые штатная защита просто не учитывала. Пришлось переделывать схему экранирования, добавлять фильтры нижних частот. Вывод: даже дорогое оборудование может не учитывать специфику жидкой стали — нестабильность излучения из-за окисления поверхности, колебания уровня в ковше.

Особенно проблемными зонами стали участки разливки и МНЛЗ. Термопара в стенке кристаллизатора — классика, но её ресурс редко превышает 10 плавок из-за термоударов. Инфракрасные датчики выглядели перспективнее, но требовали точной юстировки, которую сбивала вибрация механизмов. Мы тогда с коллегами из ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' экспериментировали с креплениями на демпфирующих площадках — не идеально, но увеличило стабильность измерений на 40%.

Самое неприятное — когда заказчик не сообщает о реальных условиях эксплуатации. Как-то поставили систему для непрерывного измерения температуры в желобе печи, а там оказались пары натрия, которые оседали на оптике. Датчик работал неделю, потом показания 'поплыли'. Пришлось разрабатывать продувочный блок с азотной завесой — простое решение, но его не было в исходном ТЗ.

Как мы строили систему помехозащищённости для российских заводов

Основной покупатель — российские предприятия — часто имеют устаревшую инфраструктуру. Электропитание с скачками до 20%, кабельные трассы рядом с силовыми шинами... Стандартные решения IEC тут не всегда работают. Мы начали использовать раздельные заземления для аналоговой и цифровой части, плюс — ферритовые кольца на все кабельные вводы. Кажется мелочью, но именно это снизило количество ложных срабатываний на 70% в Челябинске.

Важный момент — выбор места установки. Для жидкой стали оптимально расстояние 1.2-1.5 метра от потока, но не всегда есть технологическая возможность. На одном из заводов пришлось монтировать датчик под углом 45 градусов — появилась погрешность из-за неравномерности излучения. Рассчитывали поправки по эталонным замерам термопарами, но это временное решение. В итоге разработали поворотный кронштейн с дистанционной регулировкой.

Сейчас в наших системах, например, в моделях для сайта https://www.tengyidianzi.ru, используется двухканальное измерение — основной и контрольный пирометры. Если разница показаний превышает 15°C, система автоматически переходит на резервный канал и даёт сигнал техперсоналу. Не панацея, но позволяет избежать брака из-за внезапного отказа датчика.

Особенности работы с инфракрасными технологиями в агрессивной среде

Инфракрасное измерение — не новинка, но в условиях цеха его возможности часто недооценивают. Основная проблема — задымление и пыль. Ставили фильтры с автоматической продувкой, но для непрерывного измерения температуры этого недостаточно. Пришлось внедрять систему компенсации — датчик прозрачности атмосферы, который корректирует показания в реальном времени. Решение не из дешёвых, но для ответственных участков (например, доводка в ковше) необходимо.

Ещё один нюанс — излучательная способность расплава. Для жидкой стали она колеблется от 0.75 до 0.95 в зависимости от состава шлака. Многие системы используют фиксированный коэффициент, что даёт погрешность до 50°C. Мы внедрили базу поправочных коэффициентов для разных марок стали, которую оператор может выбирать через HMI. Не автоматика, но лучше, чем постоянные ручные корректировки.

Особенно горжусь решением для измерения в промежуточном ковше МНЛЗ. Там традиционно использовали одноточечные замеры, но мы установили сканирующий пирометр с водяным охлаждением. Система строит температурную карту поверхности, что позволяет вовремя обнаружить зоны переохлаждения. Помехозащищённость обеспечили волоконно-оптическим каналом передачи данных — дорого, но надёжно.

Провалы и находки в работе с основными покупателями

Самый болезненный провал был связан как раз с требованием помехозащищённости. Для одного из заводов в Липецке сделали систему с полным гальваническим разделением цепей, но не учли наводки от частотных приводов рольгангов. Оборудование выдавало случайные пики каждые 3-4 минуты. Пришлось экстренно ставить дополнительные помехоподавляющие фильтры прямо в шкафу управления. Теперь всегда просим заказчика предоставить карту электромагнитной обстановки.

Из неочевидных проблем — человеческий фактор. Операторы иногда отключают 'лишние' функции для экономии ресурса. Как-то обнаружили, что на Магнитогорском комбинате отключили систему компенсации запылённости — 'показывала лишние цифры'. Пришлось вводить парольную защиту критических настроек и обучать персонал. Кстати, обучение — отдельная тема, русские инженеры часто скептически относятся к 'китайским датчикам', хотя наши разработки давно используют немецкую элементную базу.

Положительный опыт — внедрение на заводе 'Электросталь'. Там смогли добиться стабильного непрерывного измерения температуры throughout всей разливки. Секрет оказался в комбинации инфракрасного датчика и термозондов для периодической калибровки. Система сама корректировала коэффициент излучения по контрольным точкам. Результат — снижение брака на 8% только за счёт точного контроля перегрева.

Что действительно нужно рынку: не идеальные системы, а работоспособные

За 12 лет работы с металлургами понял главное: им нужна не максимальная точность, а предсказуемость и ремонтопригодность. Система может 'врать' на 10-15°C, но если это стабильная погрешность — технологи подберут режимы. Наша ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс' теперь всегда закладывает калибровочные коэффициенты для каждого участка, а не поставляет 'универсальные' решения.

Современный тренд — интеграция в АСУ ТП. Но здесь возникает новая проблема: сети передачи данных тоже подвержены помехам. Для помехозащищённости применяем протоколы с избыточностью передачи, например, Modbus RTU с контрольными суммами вместо 'сырых' аналоговых сигналов. Да, немного медленнее, но зато не бывает ситуаций, когда из-за наводки система получает команду на аварийную остановку вместо коррекции температуры.

Сейчас работаем над системой для нового завода в Таганроге — там хотят видеть не просто непрерывное измерение температуры, а прогнозирование тепловых потерь. Это следующий уровень: аналитика на основе накопленных данных. Интересно, получится ли учесть все производственные нюансы... Но это уже тема для следующего обсуждения.