цитата
Металлургические разливочные краны - это специальное оборудование с самым высоким риском и самыми тяжелыми активами в основном процессе выплавки стали.Если взять в качестве примера самый распространенный 280-тонный кран для подачи и разливки стали в конвертере, он долгое время находился в чрезвычайно тяжелых условиях работы при температуре 1600 градусов Цельсия, излучении расплавленной стали, сильных электромагнитных помехах, сильной механической вибрации и высокой концентрации графитовой пыли.
Чтобы строго соответствовать строгим требованиям национальных стандартов к системе мониторинга безопасности и управления грузоподъемными механизмами и реализовать переход от независимого аварийного ремонта к профилактическому обслуживанию, это техническое решение предназначено для 280-тонных металлургических кранов с точки зрения архитектуры системы, конфигурации датчиков, высокотемпературного интеллектуального видеонаблюдения, защиты сети от помех и соответствия техническим требованиям. Провести углубленное проектирование.
1. Основные функции и общая архитектура системы
Система использует программируемый логический контроллер промышленного класса (ПЛК) в качестве основного управляющего ядра, интегрирует периферийный вычислительный шлюз с искусственным интеллектом (ИИ) для обработки визуальных данных и настраивает автомобильный видеомагнитофон промышленного класса для постоянного хранения данных.
Система в целом пространственно разделена на четыре иерархические структуры：
- Уровень сбора данных: Отвечает за сводку данных интерфейсных датчиков и камер.
- Сетевой транспортный уровень: Отвечает за построение линии передачи сигнала с защитой от помех.
- Уровень перцептивного контроля: В основном расположенный в кабине водителя, он обеспечивает интерфейс взаимодействия человека и компьютера.
- Платформа удаленного управления: Расположенный в наземном диспетчерском центре, он подключен к информационной системе сталелитейного завода.
Конструкция системы отличается высокой степенью независимости и безопасности.Отказ самой системы мониторинга никогда не повлияет на нормальную работу основной системы управления краном, Для обеспечения безопасности эксплуатации в экстремальных условиях.
Основные прикладные функции системы в основном охватывают три направления：
- Функция промышленного черного ящика: Система имеет защиту от отключения питания и независимое хранение данных, а также записывает основные параметры, такие как вес при подъеме, рост и гребок в режиме реального времени.Система поддерживает локальную отслеживаемость цикла до 30 дней, которая используется для раннего предупреждения о перерасходе, самоконтроля неисправностей и определения ответственности за несчастный случай.
- Точное трехмерное выравнивание и визуализация: Система интегрирует технологию улучшения изображения с алгоритмом трехмерного позиционирования.Алгоритм отфильтровывает дрожание экрана, вызванное высокой температурой и тепловыми волнами, и обеспечивает автоматическое отслеживание и точное подвешивание мешка к портальному крюку и цапфе ковша.
- Безопасная блокировка и профилактическое техническое обслуживание: Система объединяет ограничение перегрузки, защиту механизма от столкновений, оценку усталости конструкции главной балки, неразрушающую дефектоскопию тросов и мониторинг усталости водителя при вождении для создания сети активной защиты во всех направлениях.
2. Подробный план настройки датчика
Учитывая высокую степень риска, присущую 280-тонному литейному крану, конфигурация датчика полностью охватывает четыре основных параметра: безопасную нагрузку, рабочий механизм, металлическую конструкцию и электрическую мощность, а все ключевые каналы спроектированы с двойным резервированием.
- Контроль основной грузоподъемности
- Выбор: Тензодатчик типа гнезда подшипника.Дальность действия составляет 150 тонн, а точность составляет плюс-минус 0,5%.
- выделять: Всего установлено 4 устройства.Они расположены под четырьмя неподвижными опорными гнездами двух барабанов главного подъемного механизма.
- функция: Общий вес расплавленной стали рассчитывается с помощью комбинации из 4 датчиков.В то же время он имеет функции частичной нагрузки, перегрузки и несбалансированной сигнализации.
- Контроль вспомогательной грузоподъемности
- Выбор: Тензодатчик штыревого типа.Дальность действия составляет 40 тонн, точность составляет плюс-минус один процент, а внутренний встроенный усилитель сигнала.
- выделять: Всего установлено 2 устройства.Замените неподвижные валы шкивов вторичного подъемника и три крюка соответственно.
- функция: Выполните бесконтактное измерение силы сдвига, чтобы убедиться, что вспомогательный распределитель работает с безопасной нагрузкой.
- Контроль основной высоты подъема
- Выбор: Сверхмощный абсолютный энкодер.Интерфейс использует универсальную шину с промышленным уровнем защиты IP67 и противоударный пружинный кронштейн.
- выделять: Всего установлено 2 устройства с использованием конфигураций с двойным резервированием.
- функция: 1 блок установлен на неосевом удлинительном конце главного двигателя подъемника, и 1 блок установлен на конце высокоскоростного вала главного редуктора.Двухканальные данные о высоте проверяют друг друга в режиме реального времени, чтобы предотвратить поломку механической муфты и выход из строя ограничения по высоте.
- Контроль хода тележки и троллейбуса
- Выбор: Инфракрасный лазерный дальномер промышленного класса.Дальность действия составляет от 0,2 до 150 метров с точностью плюс-минус 2 мм, а также имеет электрическую нагревательную защиту от конденсата и пыли.
- выделять: Всего было установлено 3 установки.
- функция: 1 блок, отвечающий за перемещение тележки, установлен сбоку от рамы тележки и совмещен с отражателем на конце главного луча.За перемещение тележки отвечают два комплекта, которые установлены на двухсторонних концевых балках и выровнены в конце пути установки. Они используются для автоматической коррекции и блокировки тележки от столкновений.
- Контроль напряжений в конструкции главной балки
- Выбор: Высокотемпературный тензометрический датчик вибрирующей струны.Диапазон достигает плюс-минус 1500 микродеформаций, а рабочая температура выдерживает 150 градусов Цельсия.
- выделять: Всего установлено 4 устройства.
- функция: Приварен или наклеен на нижнюю фланцевую пластину среднего поперечного сечения главной балки, а также на жесткий узел, соединенный между главной балкой и концевой балкой.Система вычисляет напряжение изгиба главной балки в режиме реального времени и оценивает остаточный срок службы главной балки.
- Контроль состояния основного троса
- Выбор: Онлайн-детектор магнитного троса утечки.Применимый диаметр троса составляет от 40 мм до 50 мм, а вероятность пропуска обнаружения оборванной проволоки равна нулю.
- выделять: Всего установлено 2 комплекта.
- функция: Закрепленный на выходе троса на противоположной стороне двух барабанов основного подъемника, трос динамически проходит через кольцо дефектоскопии для оперативного обнаружения внутренних оборванных проводов, дефектов износа и коррозии.
- Мониторинг состояния силового механизма
- Выбор: Платиновый резистивный датчик температуры и встроенный вибропередатчик.Диапазон температур составляет до 200 градусов Цельсия, а диапазон вибрации - до 20 миллиметров в секунду.
- выделять: в каждой детали установлено по 4 комплекта.
- функция: Устанавливается на корпусах подшипников на обоих концах главного подъемного двигателя, на корпусах входных и выходных подшипников главного редуктора.Он используется для контроля перегрева двигателя, механической усталости и проскальзывания тормозов.
3. Подробный план настройки видеонаблюдения
Видеонаблюдение использует комбинацию мониторинга с фиксированной точкой и интеллектуального визуального отслеживания.Учитывая инфракрасное тепловое излучение в сотни градусов, направленное непосредственно на ковш в нижней части тележки, камера в ключевой точке должна иметь физическую теплоизоляцию и интеллектуальные возможности фотоэлектрической обработки.
- Точка 1: Визуализация козлового крюка и цапфы ковша (абсолютная основная точка)
- Планировка: Всего настроено 2 комплекта.Он устанавливается симметрично в нижней части маленькой стойки, вертикально вниз, на крючок и цапфу большой упаковки.
- Выбор: Металлургическая специальная сверхмощная интегрированная PTZ-камера.Он обладает характеристиками 4 миллионов пикселей, сверхширокой динамической интенсивностью, сильным подавлением света и сверхнизкой освещенностью.
- Технические требования: Оборудование должно быть оснащено двухслойным защитным кожухом для аэрирования с водяным охлаждением из нержавеющей стали.Постоянный доступ к сжатому воздуху и циркулирующей охлаждающей воде обеспечивает непрерывную работу в условиях выше 100 градусов Цельсия.Окна изготовлены из особо чистого и термостойкого кварцевого стекла, чтобы изображение не становилось белым из-за сильного освещения.
- Пункт 2: Передняя часть тележки и направляющие находятся в рабочем состоянии
- Планировка: Всего настроено 4 комплекта.Он установлен на четырех углах балок на обоих концах тележки и смотрит друг на друга в направлении колеи.
- Выбор: Антивибрационная инфракрасная оружейная камера высокой четкости.Камера имеет 4 миллиона пикселей и уровень виброустойчивости 5G.
- Технические требования: Настройте электронную функцию защиты от встряхивания.Алгоритмы используются для устранения сильной тряски тележки при торможении и трогании с места, а также используются для контроля безопасного расстояния между препятствиями на трассе и двумя транспортными средствами.
- Точка 3: Зона подъема и торможения
- Планировка: Всего настроено 2 комплекта.Он устанавливается в верхней части стойки тележки и совмещен с основным и вспомогательным канатами катушки и зонами торможения соответственно.
- Выбор: Промышленная пылезащитная оружейная камера.Он имеет 4 миллиона пикселей и поставляется с функцией дистанционного управления стеклоочистителем.
- Технические требования: Специально используется для регулярного удаления вязкой масляной пыли, образующейся в результате улетучивания графитовых смазочных материалов.Водитель может наблюдать, нет ли запутавшегося троса, дыма от тормоза или проскальзывания сквозь сетку.
- Пункт 4: Внутри водительского отсека
- Планировка: Всего установлено 1 комплект.Установлен в переднем углу верхней части кабины, направлен на рабочую поверхность водителя.
- Выбор: Купольная камера умного автомобиля с искусственным интеллектом (ИИ).Встроенный мощный искусственный интеллект и интегрированный алгоритм мониторинга состояния драйвера.
- Технические требования: Автоматически выявляет нарушения и признаки усталости, такие как уход водителей с работы, курение, ответы на телефонные звонки и сон с закрытыми глазами.Система использует встроенный в оборудование динамик для подачи голосовых сигналов тревоги непосредственно в уши водителя.
- Пункт 5: Внутри электрического помещения
- Планировка: Всего настроено 2 комплекта.Устанавливается в проходе электрического помещения, совмещенного со шкафом управления высоким и низким напряжением или инверторным шкафом.
- Выбор: Обычная инфракрасная купольная камера промышленного класса.
- Технические требования: Всепогодная проверка электрического состояния оборудования, в основном используемая для пожаротушения оборудования.
- Шлюз интеллектуального анализа видео с искусственным интеллектом (улучшены основные моменты программы)
- Состав системы: 4-сторонний периферийный вычислительный шлюз с искусственным интеллектом независимо настраивается в электрическом помещении.
- Основной алгоритм: Система получает доступ к двум основным экранам с крюками и осуществляет точное выравнивание и наведение портального крюка с помощью алгоритма искусственного интеллекта.
- Презентация изображения: На 15-дюймовый промышленный дисплей в кабине водителя система автоматически накладывает дополнительное перекрестие трехмерной юстировки.Когда крючок точно совмещается с цапфой ковша, перекрестие прицела меняет цвет с красного на зеленый.Это может помочь водителям аккуратно повесить свои сумки в условиях сильного задымления и пыли и плохой видимости, что значительно снижает риск столкновения.
4. Конструкция трансмиссии, защита от помех и электробезопасность
- Электрическая изоляция и безопасность электроснабжения
- Система должна быть оснащена независимым изолированным источником питания (ИБП), обеспечивающим бесперебойную работу системы в течение 30 минут после отключения питания.
- Запрещается прокладывать сигнальный кабель датчика в том же гнезде, что и линия электропередачи главного двигателя крана.
- Кабель должен быть изготовлен из двухслойных экранированных кабелей промышленных шин и иметь прорези и наслоения, чтобы избежать их прокладки, с шагом не менее 200 мм, или прокладываться через теплоизолирующие экранированные металлические трубы на протяжении всего процесса.
- Конструкция канала передачи видеосигнала
- Секция "тележка-тележка" соединяется с мобильным буксирным тросом, а для буксирного троса используется специальный высокогибкий экранированный сетевой кабель.
- Расстояние от тележки до земли и главного пункта управления большое, и для передачи данных на большие расстояния предпочтительнее использовать оптическое волокно.
- Такая конструкция позволяет полностью отключать электромагнитные гармонические помехи, создаваемые мощным инвертором в полевых условиях.
- Физическая защита и блокировка водо- и газопроводов
- Для открытых тензодатчиков и датчиков высоты должны быть сконструированы механические ограничительные перегородки и теплозащитные экраны из нержавеющей стали, предотвращающие прямое излучение расплавленной стали.
- Видеосистема с водяным охлаждением должна быть оснащена переключателем расхода воды и датчиком температуры в водозаборной трубе тележки.
- Как только на месте происшествия отключат подачу охлаждающей воды или температура воды на входе превысит 55 градусов по Цельсию, система немедленно выдаст визуальный сигнал тревоги о неисправности системы охлаждения видеосигнала в кабине водителя и наземном главном управлении, запрашивая техническое обслуживание процесса для предотвращения выгорания дорогостоящих объективов.
- Подключение к беспроводной сети наземного транспортного средства
- Локальное видео и данные распространяются и хранятся с помощью автомобильных видеомагнитофонов промышленного класса.Жесткий диск корпуса был физически усилен защитой от вибрации, и данные могут храниться циклически в течение 30 дней.
- Видеомагнитофон обеспечивает связь с внешним миром через волоконно-оптический интерфейс Ethernet и передает данные о взвешивании, нагрузках, лимитах и другие данные в главный центр управления и диспетчеризации сталелитейного завода в режиме реального времени через беспроводную наземную базовую станцию "автомобиль-земля" на крыше автомобиля или частную заводскую сеть 5G.
- В конечном итоге оборудование будет легко интегрировано во всю систему контроля технологических процессов системы управления производством (MES) smart factory.
Связанное чтение：
Технические решения и отраслевая практика системы мониторинга безопасности металлургических кранов https://www.wtauserver.com/metallurgical-overhead-crane-safety-monitoring-solution/
