焦炉直行温度测量机器人查看源代码讨论查看历史

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焦炉直行温度测量机器人北京佰能盈天科技股份有限公司系国家高新技术企业，纳税信用A级企业，主要从事工业领域电气自动化项目的工程承包和技术服务，并积极践行智能制造战略，致力于构建智能装备、智能工厂、智能互联为一体的智能制造体系。

佰能盈天拥有冶金行业全流程各工艺生产线的电气自动化解决方案和工程技术经验，能够承接国内外大型钢铁冶金“三电总承包”项目，为冶金领域各工序包括：采矿、选矿、原料厂、石灰窑、烧结、球团、焦化、炼铁、炼钢、轧钢及处理线等提供电气自动化系统规划、方案论证、工程设计、设备制造、安装调试、技术培训和售后服务。

公司积极开展新一代信息技术与制造装备融合的集成创新，依托企业优势，紧扣关键工序的智能化、关键岗位无人化、生产过程智能化，建设重点领域的智能化工厂，实现全方位智能管控，搭建企业智慧系统系统。公司拥有技术实力雄厚的研发团队，专业从事智能制造领域的产品和技术研发，形成了多项具有自主知识产权的智能装备和智能制造系统解决方案，并已成功应用于实际项目，帮助用户解决工艺区域的智能化、无人化需求，助力工业企业实现智能化转型升级。

佰能盈天致力于成为国内领先、国际知名的自动化、智能化综合系统解决方案服务商。

国内焦化厂普遍采用周期性人工测量直行温度，人工调节煤气量，完成炉温控制，测温孔暴露在开放环境下，孔盖温度达200℃以上，异常情况下有喷火、爆炸及煤气散逸。同时，炉顶属于热工作业区，空气中漂浮着大量粉尘和有毒气体，环境恶劣，对人员健康伤害较大。每次出勤至少需要两人分工合作才能完成，对测温工的业务水平和责任心都有很高要求，导致人工测温效率低、易失误，无法向控制系统提供实时、准确的数据，成为焦化智能制造的主要障碍。

通过机器人技术可以高效完成直行温度的测量，更加精确地控制焦炉温度、稳定炉况，同时还能减少人员在危险区域的作业时间，避免意外事故发生，保障人员生命安全。

本案例的焦炉测温机器人采用机、焦侧设计独立轨道，两台轨道轮式机器人用于1组焦炉的炉顶直行温度测量。主要包含以下部分：测温机器人本体、测温机器人轨道、测温机器人定位、测温机器人充电坞、测温机器人无线通信、操作室上位机、炉盖及相关铁件改造。

炉顶环境恶劣、空间受限、工艺流程复杂、生产节奏快等因素导致无人化改造难度大。佰能盈天克服重重困难，经过数年的研发积累，采用多项新技术，解决了各项难题，实现了国内首创。

客户背景

广西柳州钢铁集团有限公司，作为全球钢企50强、中国企业500强的柳钢集团员工30000人，资产总额、年营业收入均超1200亿元。柳钢焦化厂年产焦炭500万吨以上，为长流程钢铁生产提供了资源保障。

实施目标

节能降耗：炼焦生产中，焦炉加热燃烧消耗大量燃气。因此如何优化焦炉加热燃烧的过程控制，对于降低焦炉燃耗、提高焦炭质量、延长焦炉寿命、减少环境污染和改善劳动条件具有非常重要的意义。焦炉火道温度的稳定性直接关系到焦炭质量与焦炉生产成本。炉顶直行温度测量是焦炉加热燃烧过程控制的基本依据。“调火”人员根据直行温度与标准温度的偏差调节煤气流量和烟道吸力。目前焦炉测温及调火均由人工操作完成。如果解决手动测温的难题，自动加热的可行性则大大增加。

无人化：测温孔暴露在开放环境下，孔盖温度高达200℃，异常情况下有煤气散逸。炉顶空气中漂浮着大量粉尘，工作环境恶劣，对人员身体健康伤害较大。人工4小时测量一次温度，劳动量大。

面临挑战

自动开盖：按照生产要求必须在5~10分钟完成60个孔的开盖测温。要求开盖效率高，稳定可靠。

瞄准准确：人工测温采用望远镜瞄准模式，位置不准导致测温偏差高达几十度。

环境干扰：炉顶环境复杂，加煤车每10分钟运行一次，机器人不能与之发生干涉。炉体“串漏”引起看火孔喷火，影响温度精度。

方案介绍

每个炉组配置两台测温机器人。一台负责测量“机侧温度”，另一台负责测量“焦侧温度”。当发生设备故障时，通过调节车辆编号，实现系统无缝衔接。

数据服务器设置在焦炉中控室。煤塔下设置无线通信基站。机器人与数据服务器的通信通过无线基站及现场工业以太网完成。数据服务器安装数据库软件、红外测温数据管理软件、通信软件、机器人调度软件等。

功能设计

1) 测温孔识别

机器人在测温前需准确定位至测温区域，这样才能检测到孔内的准确温度点，并保证炉盖打开的角度合适、炉盖关闭完好。测温过程中另一个关键问题是测温孔识别，由于测温孔数量较多，所以机器人需要准确得知当前测量的是哪一个，这样才能将对应的温度数据准确地传送给上位计算机系统。

2) 自动测温

采用耐高温光学元件，在测量状态下通过孔号识别记录每个测温孔的温度。

3) 电量管理

由于环境恶劣，测温机器人行走空间受限，采用电池供电方式。每次充满电后，保障机器人能够完成两次标准测量作业。系统实时对电池电量进行记录，控制充电、放电时间，保护机器人的用电器件并延长电池寿命。

4) 无线传输

采用Zigbee、Lora、NB-IoT、WIFI、UWB及蜂窝网络混合技术实现机器人的远程监控、数据同步与遥控。

数据处理

实时传输并处理测量数据。采用专有滤波技术，锁定每个测温孔的温度。根据测温顺序自动分析本次测量的直行温度（机焦侧）。