转炉漏水监控系统及方法与流程

本发明属于电气控制技术领域，尤其涉及一种转炉漏水监控系统及方法。

背景技术：

在转炉炼钢过程中，铁水和钢水都是高温熔融物，一旦转炉进水，控制系统判断失误错误摇炉，1400℃-1700℃的高温铁水和钢水覆盖积水，冷却水就会瞬间汽化成过热蒸汽，体积膨胀800-900倍，随之将产生巨大能量使其爆炸式喷射出去，造成重大事故。

尤其是转炉及配套系统结构复杂，包括转炉本体、氧枪、活动烟罩、烟道及其各种附件等，每个部件均涉及高温冷却保护。所述高温冷却保护通常是采用冷却水循环，造成可能的漏水源较多，靠人工很难全面排查漏水隐患，增大了事故概率。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种转炉漏水监控系统及方法，以实现多个漏水源的及时准确监控，从而及时控制氧枪和转炉作出联动响应，避免漏水引发事故。

一方面，本发明实施例提供了一种转炉漏水监控系统，所述监控系统基于转炉本体及配套的氧枪、烟道及烟道附件构建而成，所述烟道包括活动烟罩和若干烟道段；所述监控系统包括：

设置在所述氧枪的冷却水进水管线上的氧枪进水流量计、设置在所述氧枪的冷却水回水管线上的氧枪回水流量计、以及氧枪plc信号处理单元，所述氧枪进水流量计和所述氧枪回水流量计的信号输出端接所述氧枪plc信号处理单元的相应输入端；

分别设置在所述活动烟罩和若干烟道段的冷却水进水管线上的烟道进水流量计、分别设置在所述活动烟罩和若干烟道段的回水管线上的烟道回水流量计、以及烟道plc信号处理单元，所述烟道进水流量计和所述烟道回水流量计的信号输出端接所述烟道plc信号处理单元的相应输入端；

设置在所述烟道附件的冷却水进水管线上的附件总进水流量计、分别设置在各附件的回水管线上的附件回水流量计、以及附件plc信号处理单元，所述附件总进水流量计、附件回水流量计的信号输出端接所述附件plc信号处理单元的相应输入端；

设置在所述转炉本体的冷却水进水管线上的转炉总进水流量计、分别设置在所述转炉本体的分支冷却水回水管线上的分支回水流量计、以及转炉本体plc信号处理单元，所述转炉总进水流量计和分支回水流量计的信号输出端接所述转炉本体plc信号处理单元的相应输入端；以及

氧枪plc变频控制单元和转炉plc变频控制单元；

所述氧枪plc信号处理单元、所述烟道plc信号处理单元、所述附件plc信号处理单元和所述转炉本体plc信号处理单元的相应输出端分别接所述氧枪plc变频控制单元和转炉plc变频控制单元的控制端，用于基于相对应的冷却水进水与回水的差值控制氧枪和转炉本体。

本发明实施例提供的转炉漏水监控系统，对转炉内易出现漏水的多个漏水源均进行了监控，实现了对转炉漏水的全方位监控，便于及时发现漏水后，及时采取相关措施，避免因为转炉进水引起转炉爆炸的事故。

作为其中一种实施例，设置在所述氧枪的冷却水进水管线上的氧枪进水切断阀，所述氧枪plc信号处理单元的相应输出端接所述氧枪进水切断阀的控制端；

分别设置在所述活动烟罩和若干烟道段的冷却水进水管线上的烟道进水切断阀以及分别设置在所述活动烟罩和若干烟道段的冷却水回水管线上的烟道放水切断阀，所述烟道plc信号处理单元的相应输出端分别接所述烟道冷却水切断阀和所述烟道放水切断阀的控制端；

设置在所述烟道附件的冷却水总进水管线上的附件总进水切断阀，所述附件plc信号处理单元的相应输出端接所述附件总进水切断阀的控制端；

设置在所述转炉本体的冷却水进水管线上的转炉本体总进水切断阀，及设置在所述转炉本体的冷却水回水管线上的转炉本体放水切断阀，所述转炉本体plc信号处理单元的输出端接所述转炉本体切断阀的控制端。

作为其中一种实施例，所述烟道plc信号处理单元输出端还接有循环泵plc变频控制单元，所述循环泵plc变频控制单元的输出端分别接低压泵和高压泵的控制端。

作为其中一种实施例，所述转炉本体的冷却水回水管线、活动烟罩和若干烟道段的冷却水回水管线的输出端均设有逆止阀。

作为其中一种实施例，所述烟道进水流量计和所述烟道回水流量计配套设有多个，分别设置在活动烟罩和若干烟道段上，各配套设置的所述烟道进水流量计和所述烟道回水流量计用于分别获取所述活动烟罩或各烟道段的进水流量与回水流量的差值。

作为其中一种实施例，所述烟道附件的冷却水进水管线经对应的分支管线分流至副枪口、氧枪口、第一下料口和第二下料口，所述副枪口、氧枪口、第一下料口和第二下料口对应的冷却水回水管线上分别设有附件回水流量计，各附件回水流量计测得的回水量之和与所述附件总进水流量计测得的总进水量的差值用于作为判断漏水的条件。

另一方面，本发明实施例提供了一种转炉漏水监控方法，所述方法应用于所述的转炉漏水监控系统，具体包括以下步骤：

实时获取氧枪进水流量与氧枪回水流量的差值、烟道进水流量与对应的烟道回水流量差值、附件总进水流量与对应的各附件回水流量和的差值、以及转炉总进水流量与对应的分支回水流量和的差值；

判断各差值是否超出了相应的阈值，当任一差值超出相应的阈值时，氧枪起抢提升，转炉本体停止摇炉。

本发明实施例提供的转炉漏水监控方法，通过在原有压力、温度联锁监控的基础上，增加了冷却水进回水流量差值数据作为判断漏水的依据，当进回水流量差值大于相应的阈值，氧枪起枪提升，且转炉本体停止摇炉。本方法可以最大程度的避免转炉进水爆炸事故，提高了转炉操作的安全性。

作为其中一种实施例，所述氧枪进水流量与氧枪回水流量的差值阈值为20m³/h；

所述烟道进水流量与对应的烟道回水流量差值阈值为30m³/h；

所述附件总进水流量与对应的各附件回水流量和的差值阈值为15m³/h；

所述转炉总进水流量与对应的分支回水流量和的差值阈值为10m³/h。

作为其中一种实施例，当所述氧枪进水流量与所述氧枪回水流量的差值大于15m³/h时，所述转炉漏水监控系统报警。

作为其中一种实施例，当所述氧枪进水流量与氧枪回水流量的差值超过设定的阈值时，还包括关闭所述氧枪进水切断阀；

当所述烟道进水流量与对应的烟道回水流量差值超过设定的阈值时，还包括关闭所述烟道冷却水切断阀，打开所述烟道放水切断阀；

当所述附件总进水流量与对应的各附件回水流量和的差值超过设定的阈值时，还包括关闭所述附件总进水切断阀；

当所述转炉总进水流量与对应的分支回水流量和的差值超过设定的阈值时，还包括关闭所述转炉本体总进水切断阀，打开所述转炉本体放水切断阀。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的氧枪系统结构示意图；

图2是本发明实施例提供的活动烟罩和若干烟道段系统结构示意图；

图3是本发明实施例提供的烟道附件系统结构示意图；

图4是本发明实施例提供的转炉本体系统结构示意图；

图中：1-转炉本体，2-氧枪，3-氧枪进水切断阀，4-氧枪回水温度计，5-氧枪进水压差计，6-氧枪回水流量计，7-氧枪进水流量计，8-活动烟罩进水压差计，9-低压泵，10-高压泵，11-固定进水压差计，12-除氧器液位计，13-汽包液位计，14-活动烟罩，15-固定段烟道，16-移动段烟道，17-中一段烟道，18-中二段烟道，19-中三段烟道，20-末段烟道，21-副枪口，22-氧枪口，23-第一下料口，24-第二下料口，25-附件总进水切断阀，26-附件总进水压差计，27-附件总进水流量计，28-炉口，29-炉帽，30-托圈，31-转炉本体总进水切断阀，32-转炉本体总进水压差计，33-转炉总进水流量计，34-转炉本体放水切断阀，35-转炉本体逆止阀。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

申请人在实际工作中发现，转炉爆炸事故发生，多数是由于转炉漏水造成的，但是由于转炉及配套系统结构复杂，漏水源较多，靠人工很难全面排查漏水隐患，为此，本发明在原有基于压力和温度联锁控制的监控系统下，对监控系统做了进一步的优化，可以更全面的监控转炉本体及配套结构。

作为本发明的一种实施例，一种转炉漏水监控系统，所述监控系统基于转炉本体1及配套的氧枪2、烟道及烟道附件构建而成，烟道包括活动烟罩14和若干烟道段。所述监控系统包括：氧枪2漏水监控系统，在氧枪2的冷却水进水管线上设置的氧枪进水流量计7、设置在氧枪2的冷却水回水管线上的氧枪回水流量计6、以及氧枪plc信号处理单元，氧枪进水流量计7和氧枪回水流量计6的信号输出端接氧枪plc信号处理单元的相应输入端。

烟道漏水监控系统，为分别在活动烟罩14和若干烟道段的冷却水进水管线上设置的烟道进水流量计、分别设置在活动烟罩14和若干烟道段的回水管线上的烟道回水流量计、以及烟道plc信号处理单元，烟道进水流量计和所述烟道回水流量计的信号输出端接烟道plc信号处理单元的相应输入端。

烟道附件漏水监控系统，在烟道附件的冷却水进水管线上设置的附件总进水流量计27、分别设置在各附件的回水管线上的附件回水流量计、以及附件plc信号处理单元，附件总进水流量计27、附件回水流量计的信号输出端接附件plc信号处理单元的相应输入端。

转炉本体1漏水监控系统，在转炉本体1的冷却水进水管线上设置的转炉总进水流量计33、分别设置在转炉本体1的分支冷却水回水管线上的分支回水流量计、以及转炉本体plc信号处理单元，转炉进本体进水流量计33和分支回水流量计的信号输出端接转炉本体plc信号处理单元的相应输入端；以及氧枪plc变频控制单元和转炉plc变频控制单元。

氧枪plc信号处理单元、烟道plc信号处理单元、附件plc信号处理单元和转炉本体plc信号处理单元的相应输出端分别接氧枪plc变频控制单元和转炉plc变频控制单元的控制端，用于基于相对应的冷却水进水与回水的差值控制氧枪2和转炉本体1。

本发明通过对转炉内易出现漏水的多个漏水源均进行了监控，监控系统包括转炉本体1及配套的氧枪2、烟道及烟道附件构建而成，实现了对转炉漏水的全方位监控，通过在相应漏水源安装进水流量计和回水流量计，当进回水流量差值大于设定阈值时，监控系统及时采取一系列措施，避免因为转炉进水引起转炉爆炸的事故。

如图1所示，为了更好的控制和预防氧枪漏水，氧枪2的漏水联锁条件在原有压力、回水流量、温度联锁条件的基础上，在氧枪2的冷却水进水管线上设有氧枪进水切断阀3、氧枪进水流量计7和氧枪进水压差计5，在氧枪2的冷却水回水管线上设氧枪回水流量计6和氧枪回水温度计4。氧枪进水流量计7、氧枪回水流量计6、氧枪回水温度计4和氧枪进水压差计5分别与氧枪plc信号处理单元输入端电连接，氧枪进水流量计7将冷却水进水管线处进水流量数据传输给氧枪plc信号处理单元，氧枪回水流量计6将冷却水回水管线处回水流量数据传输给氧枪plc信号处理单元，氧枪进水压差计5将冷却水进水管线处水压力数据传输给氧枪plc信号处理单元，氧枪回水温度计4将冷却水回水管线处回水温度数据传输给氧枪plc信号处理单元。氧枪plc信号处理单元输出端分别与氧枪进水切断阀控制单元、氧枪plc变频控制单元和转炉plc变频控制单元的输入端电连接。氧枪进水切断阀控制单元输出端与氧枪进水切断阀3的控制端电连接，氧枪plc变频控制单元输出端与氧枪2控制端电连接，转炉plc变频控制单元输出端与转炉1控制端电连接。氧枪进水流量计7和氧枪回水流量计6将水流量数据传输到氧枪plc变频控制单元，氧枪plc变频控制单元根据进回水流量差值作为判断氧枪漏水的依据。

如图2所示，为了更好的控制和预防烟道漏水，活动烟罩14和若干烟道段在原有联锁的基础上，增加活动烟罩14和若干烟道段进回水流量差联锁条件。若干烟道段包括固定段烟道15和移动段烟道16和中一至末段烟道，中一至末段烟道包括中一段烟道17、中二段烟道18、中三段烟道19和末段烟道20。活动烟罩14和若干烟道段的冷却水进水管均安装有烟道进水切断阀和烟道进水流量计，活动烟罩14和若干烟道段的冷却水回水管均安装有配套的烟道回水流量计、烟道逆止阀和烟道放水切断阀。各配套设置的烟道进水流量计和烟道回水流量计用于分别获取活动烟罩或各烟道段的进水流量与回水流量的差值。多个烟道进水流量计、配套的多个烟道回水流量计、汽包液位计13、除氧器液位计12的输出端分别与烟道plc信号处理单元的输入端电连接，烟道plc信号处理单元的相应输出端分别与烟道冷却水切断阀控制单元、循环泵plc变频控制单元、氧枪plc变频控制单元和转炉plc变频控制单元的输入端电连接。烟道冷却水切断阀控制单元输出端与烟道进水切断阀和烟道放水切断阀控制端电连接。循环泵plc变频控制单元分别与低压泵9和高压泵10控制端电连接。

此外，活动烟罩14的冷却水进水管还安装有活动烟罩进水压差计8，活动烟罩进水压差计8与烟道plc信号处理单元的输入端电连接。活动烟罩14的烟道进水流量计及活动烟罩14的烟道回水流量计将水流量数据传输到烟道plc信号处理单元，烟道plc信号处理单元将活动烟罩的烟道进回水流量差值数据、活动烟罩进水压差计8的水压力检测数据及除氧器液位计12检测液位数据作为判断活动烟罩漏水的依据。

固定段烟道和移动段烟道冷却水进水管处共用固定进水压差计11，固定进水压差计11与烟道plc信号处理单元的输入端电连接。固定段烟道和移动段烟道的烟道进水流量计及固定段烟道和移动段烟道的烟道回水流量计分别将水流量数据传输到烟道plc信号处理单元，烟道plc信号处理单元将固定段烟道和移动段烟道分别的烟道进回水流量差值数据、固定进水压差计11的水压力检测数据及汽包液位计13检测液位数据作为判断固定段烟道和移动段烟道漏水的依据。

中一至末段烟道的烟道进水流量计及中一至末段烟道的配套烟道回水流量计均分别将水流量数据传输到烟道plc信号处理单元，烟道plc信号处理单元将中一至末段烟道分别的烟道进回水流量差值数据和汽包液位计13检测液位数据作为判断中一至末段烟道漏水的依据。

如图3所示，为了更好的控制和预防烟道附件漏水，烟道附件包括副枪口21、氧枪口22、第一下料口23和第二下料口24，本发明实施例中在烟道附件冷却水进水管安装有附件总进水切断阀25、附件总进水压差计26和附件总进水流量计27。烟道附件的冷却水进水管线经对应的分支管线分流至副枪口21、氧枪口22、第一下料口23和第二下料口24。副枪口21、氧枪口22、第一下料口23和第二下料口24这四根烟道附件冷却水回水管分别安装有附件回水流量计。附件总进水压差计26、附件总进水流量计27、和副枪口21、氧枪口22、第一下料口23和第二下料口24处分别安装的附件回水流量计输出端口均分别于附件plc信号处理单元输入端电连接，附件plc信号处理单元输出端与烟道附件总进水切断阀控制单元、氧枪plc变频控制单元和转炉plc变频控制单元的输入端电连接，烟道附件总进水切断阀控制单元输出端与附件总进水切断阀控制端电连接。附件总进水流量计27和副枪口21、氧枪口22、第一下料口23和第二下料口24分别的附件回水流量计分别将水流量数据传输到附件plc信号处理单元，附件plc信号处理单元根据总进水流量计数据与副枪口21、氧枪口22、第一下料口23和第二下料口24分别的附件回水流量计和的差值作为判断烟道附件漏水的依据。

如图4所示，转炉本体的炉口28、炉帽29和托圈30位置也作为其中的一个漏水监控项。转炉本体的冷却水进水管安装有转炉本体总进水切断阀31、转炉本体总进水压差计32和转炉总进水流量计33，炉口28、炉帽29和托圈30三根分支冷却水回水管分别安装有分支回水流量计，转炉本体的冷却水回水管安装有转炉本体放水切断阀34和转炉本体逆止阀35。转炉本体总进水压差计32、转炉总进水流量计33和炉口28、炉帽29、托圈30分别的分支回水流量计的输出端分别与转炉本体plc信号处理单元的输入端电连接。转炉本体plc信号处理单元的输出端分别与转炉本体切断阀控制单元、氧枪plc变频控制单元和转炉plc变频控制单元的输入端电连接。转炉本体切断阀控制单元的输出端分别与转炉本体总进水切断阀31和转炉本体放水切断阀34控制端电连接。转炉总进水流量计33和炉口28、炉帽29、托圈30分别的分支回水流量计分别将水流量数据传输到转炉本体plc信号处理单元，转炉本体plc信号处理单元根据转炉总进水流量计33与炉口28、炉帽29、托圈30分别的分支回水流量计和的流量差作为判断转炉本体漏水的依据。

本发明实施例还提供了一种转炉漏水监控方法，用于以上转炉漏水监控系统，具体方法包括以下步骤：

实时获取氧枪1进水流量与氧枪1回水流量的差值、烟道进水流量与对应的烟道回水流量差值、附件总进水流量与对应的各附件回水流量和的差值、以及转炉总进水流量与对应的分支回水流量和的差值；判断各差值是否超出了相应的阈值，当任一差值超出相应的阈值时，氧枪1起抢提升，转炉本体2停止摇炉。

本发明提供的转炉漏水监控方法，通过在原有联锁监控的基础上，在转炉本体及配套的氧枪、烟道及烟道附件增加了冷却水进回水流量差值数据作为判断漏水的依据，当进回水流量差值大于设定阈值时，氧枪1起枪提升，转炉本体2停止摇炉。通过对可能引起转炉漏水的所有漏水源进行监控，可以最大程度的避免转炉进水爆炸事故，提高转炉操作的安全性。

以下对氧枪2、烟道、烟道附件和转炉本体1漏水监控方法分别进行介绍。

氧枪1的漏水监控方法：当氧枪plc信号处理单元检测到氧枪进水流量计7与氧枪回水流量计6的差值大于15m³/h时，转炉漏水监控系统报警。当氧枪plc信号处理单元检测到氧枪进水流量计7与氧枪回水流量计6的差值大于20m³/h时，氧枪plc信号处理单元一方面向氧枪plc变频控制单元发出指令，氧枪plc变频控制单元控制氧枪2起枪提升，转炉本体1停止摇炉；另一方面氧枪plc信号处理单元向氧枪进水切断阀控制单元发出指令，氧枪进水切断阀控制单元控制氧枪进水切断阀3关闭。同时，还可以人工操控转炉plc变频控制单元控制转炉本体1摇到漏水无法进入转炉本体1内的位置。

烟道漏水包括活动烟罩14和若干烟道段漏水，若干烟道段漏水包括固定段烟道15和移动段烟道16漏水及中一至末段烟道漏水。

活动烟罩14的漏水监控方法：当烟道plc信号处理单元检测到活动烟罩的烟道进水流量计与活动烟罩的烟道回水流量计的差值大于30m³/h，烟道plc信号处理单元一方面向氧枪plc变频控制单元发出指令，氧枪plc变频控制单元自动控制氧枪2起枪提升，转炉本体1停止摇炉；另一方面烟道plc信号处理单元向烟道冷却水切断阀控制单元发出指令，烟道冷却水切断阀控制单元自动控制活动烟罩进水切断阀关闭，并控制活动烟罩放水切断阀打开；同时，烟道plc信号处理单元向循环泵plc变频控制单元发出指令，循环泵plc变频控制单元自动控制低压泵9停止运行。此外，还可以人工操控转炉plc变频控制单元控制转炉本体1摇到漏水无法进入转炉本体1内的位置。

固定段烟道15和移动段烟道16的漏水监控方法：当烟道plc信号处理单元检测到固定段烟道15和/或移动段烟道16的烟道进回水流量差值大于30m³/h，烟道plc信号处理单元一方面向氧枪plc变频控制单元发出指令，氧枪plc变频控制单元自动控制氧枪2起枪提升，转炉本体1停止摇炉；另一方面烟道plc信号处理单元向烟道冷却水切断阀控制单元发出指令，烟道冷却水切断阀控制单元自动控制相对应固定段烟道15和/或移动段烟道16的进水切断阀关闭，并控制相对应固定段烟道15和/或移动段烟道16的放水切断阀打开；同时，烟道plc信号处理单元向循环泵plc变频控制单元发出指令，循环泵plc变频控制单元自动控制高压泵10停止运行。此外，还可以人工操控转炉plc变频控制单元控制转炉本体1摇到漏水无法进入转炉本体1内的位置。

中一至末段烟道的漏水监控方法：当烟道plc信号处理单元检测到中一至末段烟道的进回水流量差值大于30m³/h，烟道plc信号处理单元一方面向氧枪plc变频控制单元发出指令，氧枪plc变频控制单元自动控制氧枪起枪提升，转炉本体1停止摇炉；另一方面烟道plc信号处理单元向烟道冷却水切断阀控制单元发出指令，烟道冷却水切断阀控制单元自动控制相对应中一至末段烟道的进水切断阀关闭，并控制相对应中一至末段烟道的放水切断阀打开。此外，还可以人工操控转炉plc变频控制单元控制转炉本体1摇到漏水无法进入转炉本体1内的位置。

烟道附件的漏水监控方法：当附件plc信号处理单元检测到所述附件总进水流量计27与设置在各附件的附件回水流量计和的差值大于15m³/h，附件plc信号处理单元一方面向氧枪plc变频控制单元发出指令，氧枪plc变频控制单元自动控制氧枪2起枪提升，转炉本体1停止摇炉；另一方面氧枪plc信号处理单元向附件总进水切断阀控制单元发出指令，附件总进水切断阀控制单元自动控制附件总进水切断阀25关闭。同时，还可以人工操控转炉plc变频控制单元控制转炉本体1摇到漏水无法进入转炉本体1内的位置。

转炉本体1的漏水监控方法：转炉总进水流量计33与各分支回水流量计的差值大于10m³/h时，转炉本体plc信号处理单元一方面向氧枪plc变频控制单元发出指令，氧枪plc变频控制单元自动控制氧枪2起枪提升，转炉本体1停止摇炉；另一方面转炉本体plc信号处理单元向转炉本体切断阀控制单元发出指令，转炉本体切断阀控制单元自动控制转炉本体放水切断阀34打开，并控制转炉本体总进水切断阀31关闭。同时，还可以人工操控转炉plc变频控制单元控制转炉本体1摇到漏水无法进入转炉本体1内的位置。转炉本体1的冷却水回水管还安装有转炉本体逆止阀35可以防止冷却水倒流。

氧枪1的漏水监控方法、烟道漏水监控方法、烟道附件的漏水监控方法和转炉本体1的漏水监控方法组成了一个完整的转炉漏水监控方法，当任意位置的进回水流量差值大于设定阈值时，氧枪1即起枪提升，转炉本体2立即停止摇炉，可以在最大范围内保证转炉操作的安全。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。