炼钢连铸结晶器专家系统可靠性开发

张菁文

【摘 要】本文针对炼钢结晶器系统在实际工作环境中由于高温、高湿度、连续振动等因素造成预报不准确导致生产中断的问题，通过研究专家系统的检测原理及组成，在硬件和软件两方面进行了开发，有效的提高了系统运行的可靠性、精确性，基本上杜绝了漏报、误报和返工问题，为连铸机的正常生产运行提供了可靠的保障。

【关键词】炼钢结晶器系统；专家系统；可靠性

0 概述

炼钢结晶器专家系统是对炼钢结晶器内部铸流漏钢趋势做出分析、预测以及反馈控制信号、预防铸机漏钢的系统工具。它是通过模型对计算、分析来监测结晶器内部铸流的综合情况，自动降低拉速来避免结晶器漏钢。结晶器厂家的系统未充分考虑，也多次造成全线生产中断，达不到准确预报的要求。针对系统可靠性能下降进行开发势在必行。

1 结晶器专家系统的检测原理及系统组成

结晶器工作状况将直接影响连铸机的安全生产，为了保证生产的稳定和提高铸坯质量，通过对生产过程中结晶器运行参数的处理，结合结晶器漏钢成因与机理，进行检测结晶器内铸流的漏钢趋势并发出有效的报警信号，同时自动地向连铸机L1机系统反馈降低拉速的信号或通过HMI提醒操作人员手动降低拉速，从而避免结晶器漏钢事故[1]。

2 硬件系统的开发

2.1 电偶与连接缓冲器

结晶器专家系统的主要数据来源是热电偶，由于属于微型精密产品，现场使用中经常出现故障，上线后出现波动，为了保证正常拉钢，被迫加以屏蔽。

针对结晶器振动剧烈特点，为克服振动台在生产中带来的振动影响，保证测量数据实时可靠，开发了统一尺寸的电偶与塞管连接器[2]，保证每个连接件都可以准确可靠。

2.2 大容量中继补偿导线的开发

原有系统在投于生产半年后经常出现信号衰减，有时信号丢失；为保证信号在高温高湿度环境中传输可靠，自己根据欧洲标准转化了12种连接件，开发了国产微型K信号补偿导线，制作备用传输线路2条，有效的保证了上百个信号100%的准确传递。

2.3 离线测试技术及离线仿真系统

为了更加真实的模拟生产状态，引进蒸汽余热式离线仿真系统，通过一台离线电脑，模拟操作室监控结晶器的热态温度变化。利用电缆和插头将热电偶与IMP连接起来，利用网线将5000IMP和便携式编程器连接起来。在笔记本上运行IMPVIEW软件，进行通讯设置和热电偶信号的监控。这样，维护人员可以将所有需测试的热电偶的冷态和热态信号记录下来，从而对热电偶的性能和安装情况进行检查和对比，实现离线测试功能（图1）。

3 应用软件研究开发

3.1 应用软件程序改进漏钢保护条件

为了避免来回切换影响操作人员对信号的观察，对最常用的画面参数集成，第一时间发现现场问题，使结晶器专家系统的运行更加可靠和准确。

3.2 设置结晶器发出漏钢报警信号（Alarm=1）的条件

结晶器宽度方向和浇铸方向布置许多热电偶可以测得温度并得知坯壳破裂处及其扩展。当坯壳破裂处到达上排热电偶时，识别此时温度上升就可预报漏钢，发出漏钢报信号（Alarm=1）。

在结晶器热流交换系统中，当测定和监控结晶器某一面的热流值低到危险值时，发出漏钢预报信号（Alarm=1）。

根据结晶器振动系统的液压缸冲程和压力反馈，计算出铸坯和结晶器铜板之间的摩擦力。利用在粘结漏钢前粘结处铜板温度升高，摩擦力增大的特性，通过检测装置，按照一定的判断模型，可以发出漏钢预报信号（Alarm=1）。

3.3 调整结晶器发出漏钢报警信号（Alarm=1）与铸机自动降低拉速的关系

经过对本课题应用程序的分析和研究，发现结晶器专家系统发出漏钢报警信号（Alarm=1）并不是自动降低铸机拉速的必要条件。自动降低铸机拉速除了与漏钢报警信号（Alarm=1）有关之外，还与不稳定的浇铸条件下结晶器专家的漏钢报警是否被禁止（status=1或0）有关。

4 实际运行效果

新系统投用后，误报警次数大大减少，平均每两周出现1次，误报警率降低90%。同时预报警次数从投运前的每周3次提高到每周6次，综合年漏钢次数从投用前的10次/年降低为4次/年。新结晶器专家系统各项技术指标均为国内最高水准。

5 结论

5.1 根据现场情况开发的的电偶、塞管连接器、微型K信号补偿导线，保证测量数据实时可靠。专用离线测试及仿真系统对热电偶的性能和安装线路进行数字量化性能检测，实现离线测试功能。

5.2 通过画面参数集成，合理设置漏钢预报系统报警信号条件及漏钢报警信号与铸机自动降低拉速的关系，可使结晶器专家系统的运行更加可靠和准确。

【参考文献】

[1]陈家祥.连续铸钢设计手册[M].北京：冶金工业出版社，1991.

[2]方震宇.结晶器铜管使用攻关[J].连铸，2002，4：40.

[责任编辑：汤静]