无线测温装置在长钢的应用

陈红俊，张建国，张海鱼，宣中忠

（首钢长治钢铁集团有限公司，山西 长治 046031）

首钢长治钢铁有限公司（简称长钢）炼铁厂现有二套高炉鼓风系统（AV63-14）为两座高炉冶炼生产系统进行制风、送风的配套服务。在生产实践中，高压控制柜接触器在大电流、长周期运行条件下，室内高温与运行柜内真空断路器热量叠加，动、静触头会出现高温氧化现象，导致动触头上的绑扎弹簧劣化，弹性减弱，从而造成动、静触头接合点出现贴合度变松，造成动、静触点接触不良，大电流在该接合点部位产生高温集聚，直接造成动、静触点接合部位出现烧损坑洞，进而引起真空断路器触头臂出现烧损，引起断路器故障跳闸，造成风机主电机断电停机，从而出现高炉停产的生产恶性事故。

这个问题的存在严重制约了高炉的连续稳定运行。为了保证高炉的稳定运行，炼铁厂从生产实际出发，从解决问题入手，开始对风机高压供电系统真空断路器频繁烧损这一问题进行研究和探讨，以期寻找和探索先进、科学的温度监控技术，解决断路器温度监控难题。

1 传统措施

1）措施一。在断路器动触头臂内部粘贴测温胶片。当触头温度高于变色额定温度时，变色示温片即由原始白色变成过热后的黑色（颜色变化后不可恢复，不可逆的，具有记忆功能）。这种方法的弊端是只能在风机停机时，把断路器退出才能观察到触头温度最高升到什么范围，不能在线实时监测，也就是对温度的监测滞后于生产运行实际，不能实现对断路器故障进行预知预判。

2）措施二。利用红外测温枪，通过测量运行柜和进线柜内真空断路器壳体的温度，来间接推断断路器内部动、静触头温度变化情况，进而评判得出真空断路器运行状态的优劣。这种方法的弊端是工作强度大，测温不准确，人为因素多不能很好地做出判断。

2 无线温度在线监控技术实施

通过上网查资料，摸索分析，长钢引进了无线测温技术，就是利用现有资源，把Wincc无线测温装置集成到现DCS系统中，利用DCS显示数据功能，在主控室电脑上显示真空断路器触头的温度变化趋势，取得了良好效果。图1是WinCC应用图。

图1 WinCC应用图

KEPServerEX是行业领先的连接平台，为所有应用程序提供单一来源的工业自动化数据。该平台的设计使用户能够通过一个直观的用户界面来连接、管理、监视和控制不同的自动化设备和软件应用程序。KEPServerEX利用OPC（自动化产业的互操作性标准）和以IT为中心的通信协议（如SNMP、ODBC和Web服务），来为用户提供单一来源的工业数据。此平台是为满足客户对性能、可靠性和易用性的要求而开发和测试的。系统中利用它和测温仪表通讯把值交给WinCC。

WinCC是一套功能非常强大的组态软件，但它不可能满足所有的要求。有些功能可以用编程技巧来实现。内置所有操作和管理功能，可简单、有效地进行组态；可基于Web持续延展，采用开放性标准，集成简便；用来画面的显示和趋势曲线的生成，通过WinCC应用C脚本把温度值写入PLC系统。

温度检测模块安装到真空断路器触头臂上，当断路器没有推入配电柜时，温度接收模块能高效地接收到温度变化信号并及时显示，可是当把断路器推入配电柜工作位，并关上配电柜门后，温度信号逐渐减弱，并且出现时断时续现象，最后就出现断线，完全没有温度信号显示。

2.1 安装方式失败的主要根源

1）当真空断路器推至工作位后，实现动、静触头的结合后，其触头内部周围会有一道金属屏蔽层，屏蔽掉一部分无线信号；再把高压柜门进行关闭后，又增加了一道屏蔽层，又对无线信号进行了一次屏蔽，造成信号发射量的二次衰减，温度信号强度再次减弱，导致信号中断。

2）无线测温接收装置安装在三楼值班室，高压配电室在一楼，由于一楼与三楼之间受建筑物隔离影响，信号穿墙能力有限，再加上从一楼配电室到三楼值班室电气、自动化控制信号的干扰，无线测温装置接收到测温信号的强度也受到影响，变得很弱，并导致出现信号间断现象。

3）无线信号的传输也有可能会与电气仪表等控制信号进行互相干扰，给自动控制系统带来负面影响，造成自动控制系统信号误动作，也会引起不必要的设备故障。

2.2 安装方式的优化

1）把无线测温装置的温度检测发射单元安装在运行柜（或进线柜）内真空断路器动触头臂上，类似于生活中佩戴手表的方式，实现与被测温部位的近距离贴合，以图检测到更真实的温度变化情况，并以无线信号传输的方式发射出去。

2）把无线测温装置的无线信号接收装置安装在运行柜内二次仪表盘面背后，一方面便于信号接收装置进行电源接线，另一方面温度检测发射单元和信号接收装置两个单元均在配电柜内，中间只隔一层屏蔽阻挡，尽可能地减少了配电柜门等屏蔽物对信号强度的影响，保证无线信号的衰减量，提高无线信号接收量，使温度信号更准确。

3）改变观察方式，引进网络技术，把无线测温装置的信号接收装置运算后的温度数值利用网络等通讯方式引入操作电脑画面，通过在风机值班电脑内部植入温度转换软件程序，并对程序进行修改写入温度变化趋势曲线，实现对断路器温度即时数值和历史运行趋势的分析和保存，并借助操作程序完成温度与风机操作画面的有机溶合，使值班室操作人员在电脑上操作风机的同时，也能从电脑画面上观察到断路器温度数值变化不需要到一楼观察显示数值，直接从电脑画面上读取温度数值，并掌握断路器触头温度变化趋势，发现温度异常及时与上下道工序进行沟通，并采取行这有效的处理办法。

4）重新引入有线连接技术和网络技术，利用信号接收装置上RS485接口，通过特殊的屏蔽电缆利用高压柜小母线孔把温度信号从高压柜内接收装置的RS485接口引出，把信号电缆从高压室一层引至三层值班室，并利用RS485/RS322转换器，把现场显示信号接入电脑，同时在值班室电脑内植入信号转换软件和温度显示终端软件，在电脑画面上设置断路器动触头A、B、C各相编号，可以直观地监测到A、B、C三相上、下触头温度运行趋势，使触头温度变化直观地显示在电脑画面上。

5）变无线传输为有线传输，减少信号衰减，也就是利用屏蔽电缆把温度监测信号从无线测温接收装置的RS485接口引出，把信号电缆从一楼穿到三楼值班室电脑，减少和回避无线传输过程中信号传输质量不好，宜受干扰，信号衰减量大的弊端，从而保证传输信号的稳定性和连续性，经过传输方式的改造和软件完善后，避免了由于信号屏蔽而造成的温度信号时断时续现象，实现了对断路器温度变化在线监测的准确性、连续性、可行性、高效性，及时把握断路器影响对温度变化趋势。

3 实施效果

无线测温在线监控技术经过试验、优化、改进，并经过数次现场实地反复试验检测，最后成功地实现了对真空断路器触头温度变化和运行趋势的连续监测的效果，通过对高压供电系统配电柜内真空断路器触头温度的准确、及时、连续监控，使断路器内部温度变化直观地显示，便于对高压供电系统进行安全监控，有效地配合和服务于高炉安全生产的基本要求。

1）如果风机房真空断路器触头烧损，会引起高压电缆煤炸，导致长钢高压电网连锁线路出现故障，有可能造成连锁性恶性生产事故发生。

2）实施该项目后，原来专业人员现场配电室测温点检可以省去，大大减轻了职工的劳动强度。

3）2019年7月31日操作工在微机上监测到真空断路器触头温度高，立即组织高炉有计划休风处理，避免了恶性事故发生。

4 结语

无线温度在线监测技术目前在长钢公司仅有炼铁厂风机高压室进行了安装，如果这一技术能在全长钢进行推广安装，各单位对本单位内高压配电室内的真空断路器温度变化实行在线集中监控，发现类似断路器温度异常问题，提前对断路器采取有效措施，可以有效地减少和避免出现非计划停产而引发的恶性生产事故，对公司安全生产、稳定生产也是一个促进和保障的行之有效的手段。