BCT-V黑体空腔钢水连续测温维护使用说明书.doc

一 公司简介
东北大学自动化仪器仪表中心与沈阳泰合冶金测控技术有限公司(前身为沈阳市泰合仪表有限公司)长期密切合作，优势互补，主要从事钢铁生产过程参数的检测技术研究和测温仪器仪表的开发、研制和生产。
中心和公司拥有一支以博士生导师、教授、博士、硕士和高级工程师为主体的高素质、高技术、结构合理的员工队伍。是集科、工、贸于一体的高新技术产业实体。在科研方面，自78年起，主要从事红外辐射测温理论和技术的研究，尤其是在黑体辐射源和黑体空腔理论研究方面居世界前沿。近年来又解决了不等温黑体空腔的理论问题。在产品方面，公司致力于将理论创新成果转化为技术产品，并不断地把新技术、新材料溶于产品之中，使产品具有优良的质量及可靠的性能。
中心和公司的主要产品有BCT 黑体空腔辐射测温仪系列产品。这些产品主要应用在连铸中间包钢水连续测温和均热炉、加热炉、热风炉、焦化厂克劳斯炉等领域，尤其是BCT-Ⅴ型黑体空腔钢水连续测温系统，填补了国内空白，跨入了国际先进行列，多次获得行业及部委的各种奖项，成为国内唯一一家供应连铸中间包钢水连续测温系统的企业，经过在包钢、宝钢、首钢、太钢、南钢、石钢、唐钢、湘钢、萍钢、八一、昆钢等28家钢铁企业多年的生产应用，证明了产品的可靠性和运行的稳定性，是替代快速热电偶间断测温的新技术产品。
中心和公司的研究领域还包括连铸拉速和二冷区配水优化控制系统的研究，二冷区铸坯表面温度测量和转炉连续测温与定碳的研究开发。
中心和公司注重创新、注重质量、注重信誉、注重与企业的合作。
二 产品介绍
（一）产品原理
钢水连续测温系统是“BCT型黑体空腔辐射测温仪”系列产品之一。该产品基于国家自然科学基金项目和发明者谢植教授的博士论文《黑体辐射源理论研究》的成果，经二十多年的技术开发而研制成功的新型测温装置。其测温原理是用黑体测温管插入到钢水中感知温度，以专门设计的测温探头接受测温管底部钢水处的温度相对应的红外辐射信号，并将其输送到信号处理器，以单片机为核心的信号处理器根据在线黑体理论确定钢水的实际温度。
（二） 产品特点
1 实现了中间包钢水温度的连续测量；
2 提高了测量的稳定性和可靠性。由于测量位置固定，避免了人为因素带来的测量误差和消耗式热电偶的分散性误差；
3 系统操作简单、方便；
4 使用连续测温系统成本与目前间断式热电偶的实际消耗成本相近。
（三）应用意义
1采用该产品可实现中间包钢水温度的连续和准确测量，为连铸过程实现闭环实时控制钢水的浇铸速度、调节结晶器和二冷区的冷却强度提供了温度检测保证，从而有利于提高连铸机的产量和稳定产品质量；
2主控计算机记录钢水温度连续曲线，对生产过程监控、产品质量及生产事故分析提供温度检测数据；
3准确连续测量中间包钢水温度，及时掌握钢水温度的变化趋势，从而减少漏钢和冻眼次数；
4以准确连续测量中间包钢水温度及掌握变化规律，可从工艺上降低中间包钢水的过热度；
5必要时可监测烘包温度，十分有利于开浇，并延长中间包的使用寿命。
6操作方便，明显减轻工人的劳动强度。
实现中间包钢水温度的连续准确测量，对增加连铸产量、提高产品质量、降低耐材消耗、稳定生产，具有重要意义并可取得明显的综合效益。
三 技术指标
技术指标见表3-1
测 量 范 围
钢水测温：1400～1600℃ 烘包测温：800～1400℃
测量不确定度
≤3℃(1400～1600℃) ≤7℃(800～1400℃)
响 应 时 间
热态响应时间≤75S 冷态响应时间≤4min
测温管寿命
20～30小时
使 用 温 度
5～70℃
标 准 输 出
4～20mA/1～5V (对应1400～1600℃)
输出驱动能力
≤400Ω（4～20mA）； ≥100KΩ（1～5V）
输 出 精 度
0.5 级
电 源
AC220V±10V、50HZ
功 率
信号处理器 30W 大屏幕显示器 30W
四 系统结构及功能
（一）系统组成
钢水连续测温系统由钢水连续测温管、测温探头、信号处理器、大屏幕显示器、标准信号发生器及小屏幕显示器（用户根据需要另订）等部分组成。系统组成如图4—1所示。

1. 测温探头
2. 托盘
3. 压铁
4. 中间包包盖
5. 钢水测温管
6. 钢水
7. 探头安置架
8. 信号处理器
9. 冷却气源
10. 大屏幕显示器

图4-1 钢水连续测温系统组成示意图

（二）各部分结构及功能
1 钢水连续测温管
1） 结构
钢水连续测温管由一端封闭一端开口的内外两层管套装而成，通过锥面接管与测温探头联接，根据中间包钢水深度不同，测温管长度备有多种规格。
2） 功能
直接插入钢水内感知温度，并向开口处辐射光信号。要求插入钢水深度≥300mm。
2 测温探头
1）结构
测温探头由光学系统、光电转换器、信号传输线及冷却风路等组成。探头本体部与测温管锥面接管联接，输出部通过4P插件（分体探头为6P插件）与信号处理器联接，本体部与输出部之间由柔性冷却风路保护的信号传输线连接，总长约5米。4P（6P）插件的插针代号见图4-2，各插针间的电阻值见表4-1。

图4-2 4P（6P）插件的插针代号图

6P插件

4P插件

表4-1 各插针间电阻值

4P插头阻值表（KΩ）
AGND～外壳
0
Is～AGND
20～22
It～AGND
30～70
+5V～AGND
100～150
6P插头阻值表（KΩ）
6～外壳
0
1～6
18～20
2～6
40～60
3～6
140～160
4～5
0～10

2）功能
光学系统将测温管的光信号处理后传递给光电转换器，再由光电转换器将光信号转换成电信号，由信号传输线输送至信号处理器。冷却风则经过输出部快速接头及冷却风路对探头本体部进行冷却，保证本体部环境温度不超过限定值。
3）技术指标
测温探头技术指标见表4-2
表4-2 测温探头技术指标

项 目
指 标
测量范围（℃）
800～1600
不确定度（℃）
≤±2
工作环境温度（℃）
5～70
冷却风源
要 求
纯净N2气或无水无油压缩空气
风压（MPa）
≥0.4
风量（m3/h）
≥15

4）使用方法
探头本体部与测温管锥面联接，输出部与信号处理器连接即可。
3 信号处理器：
1）结构
信号处理器由供电系统、输入输出系统、显示系统、数据处理系统等组成，其外观及接口见图4-3，说明见表4-2。

图4-3 信号处理器外观及接口

序号
名 称
说 明
1
绿色发光二极管
仪表上电后，该灯闪烁，表示仪表正在运行中
2
黄色发光二极管
在仪表运行中，如该灯发亮，表示仪表参数发生变化，可能造成测温不准。
3
红色发光二极管
如该灯发亮，表示没插探头或探头损坏。
4
数码管显示屏
显示钢水温度。
5
保 险 丝
1A电源保险丝管。
6
接 线 端 子
D/A输出，RS485，探头环境温度显示控制。
7
报警开关（红色）
用来打开或关闭报警信号。
8
电源开关（绿色）
仪表电源开关，该开关长亮不灭。
9
报 警 输 出 线
当钢水表报警时，该线输出AC220V的报警信号。
10
电 源 线
仪表电源输入线，输入AC220V，2A电源。
11
通 讯 插 座
该插头的输出线与大屏幕相连。
12
标准输出插座
该插头可输出4~20mA或1~5V标准信号。
13
探头环境温度开关
当该开关拨至右侧时，显示屏显示探头环境温度（单位为0.1℃）。
14
信号输入插座
将探头插入该插座（该插座有4P，6P两种）。
表4-2 信号处理器外观及接口说明

2）功能
信号处理器接收由探头输入的电信号，由单片机根据在线黑体理论计算出被测钢水温度并显示在显示屏上。并可输出4～20mA或1～5V标准信号进入主控室微机，便于对连铸工艺进行实时监控。还可将温度信号通过485总线送至大屏幕显示器进行温度显示。
3）技术指标
表4-3 信号处理器技术指标
信号处理器技术指标见表4-3

项 目
指 标
测量范围（℃）
750～1650
显示分辨率（℃）
1
测量不确定度（℃）
校准一年内≤1℃
标 准 输 出
4～20mA或1～5V（对应1400℃～1600℃）
精 度 等 级
0.5
工作环境温度（℃）
5～70
电 源
AC 220V，50Hz
功 率（w）
30

4）使用方法
信号处理器就位后，将探头输出部从其下方的孔穿入，插入信号处理器输入插座，用夹具夹紧，连接好通风胶管即可测温。如需观察探头环境温度，将环境温度开关13拨至右侧，此时显示屏即显示探头环境温度值（单位为0.1℃）。若探头环境温度≥72℃，显示屏将交替显示钢水温度和探头环境温度，并且报警线输出AC 220V电源以驱动声光报警装置。
4 大屏幕显示器
1）结构
大屏幕显示器由供电系统、通讯系统、显示系统等组成，其外观及接口见图4-4，说明见表4-3。

图4-4 大屏幕显示器外观及接口

表4-3 大屏幕显示器外观及接口说明

序号
名 称
说 明
1
绿 灯
每闪一次，表示程序运行一个周期，即与每个连接设备通讯一次。
2
黄 灯
在一个程序运行周期内，黄灯每闪一次表示和一个信号处理器通讯成功一次。
3
红 灯
若红灯亮，表示信号处理器与大屏幕通讯没有成功，即故障状态。
4
开 关
大屏幕电源开关。
5
电源插座
大屏幕显示器电源输入端。
6
保险丝盖
内部有1A保险丝管。
7
通 道 1
连接钢水信号处理器。
8
通 道 2
连接钢水信号处理器。
9
扩展通道
连接扩展设备,如小屏幕,从机大屏幕等。
10
数码显示屏
显示温度数值

2）功能
大屏幕显示器通过RS 485总线与信号处理器实行串行通讯，接收并显示钢水温度值。
3）技术指标
大屏幕显示器技术指标见表4-4
表4-4 大屏幕显示器技术指标

项 目
指 标
显示范围（℃）
0～1999
工作温度（℃）
5～70
电 源
AC 220V，50Hz
功 率（w）
30
4）使用方法
大屏幕显示器就位后，将通道1、通道2分别用屏蔽线接到两台信号处理器上，并分别将两台信号处理器的KG2开关的第1位置于不同的位置上，通电后即可工作（显示两表中温度较高的值）。如有扩展设备，将扩展通道的引线接到扩展设备上即可。（扩展设备包括小屏幕，从机大屏幕等）。大屏幕出现交替闪烁，说明探头环境温度过高，需加大通风量。
5 标准信号发生器
1）结构
由输入输出系统、分压系统、档位开关等组成。其外观及接口见图4-5，说明见表4-4。

表4-4 标准信号发生器外观及接口说明
图4-5 标准信号发生器外观及接口

序号
名 称
说 明
1
插 件
有4P和6P两种
2
档位开关
共有7个档位
3
接 线 柱
用来检测信号发生器
发出的信号是否准确

2）功能
向信号处理器提供7挡位标准电压信号，以校准信号处理器。
3）技术指标
标准电压信号转换成温度值≤1℃。
4）使用方法
将信号发生器输出插头（4P或6P）插入信号处理器输入插座内，上电后，旋转档位开关2，7档位显示值与标签上标准值对照即可。如需校验发出的电信号，可用相应等级的数字万用表测量两接线柱的电压值，与标签对照。
6 小屏幕显示器（不成套供应，按需要供货）
1）外观及接口见图4-6 ，小屏幕显示器外观及接口说明见表4-5。
图4-6 外观及接口

表4-5 小屏幕显示器外观及接口说明

表4-5 外观及接口说明

序号
名 称
说 明
1
电源开关
小屏幕电源开关。
2
电源插座
小屏幕电源输入。
3
保险丝盖
内部有1A保险丝管。
4
绿 灯
小屏幕工作时，该灯亮。
5
黄 灯
每次接收一次正确信号就闪一次。
6
红 灯
如果没有通讯信号则该灯亮。
7
通讯接头
连接到大屏幕。
8
数码显示屏
显示温度数值

2）功能及技术指标同大屏幕显示器。
五 系统安装、连接
（一） 测温管
测温管利用托盘、压铁放在中包盖上，插入中间包的钢水中，或另行订购专门设计的测温管专用升降装置（俗称机械手），通常要求在中包盖上开孔，开孔要求如下（如图5—1）：
² 孔径Ф180—200mm，距大包浇注口尽量远；
² 测温孔中心与中包内墙壁（根部）≥150mm；
² 测温孔边沿距塞棒孔及烘包孔边沿≥150mm；
² 测温孔上方600mm高度内无设备通过（若大包转包时通过测温孔，则要求大包臂底部距中包盖顶部距离≥600mm）。
图5-1 测温管安装示意图

信号电缆

技术要求

1. 要求测温管插入钢水深度≥300mm；
2. 中包盖测温孔直径φ在180mm~200mm之间；
3. 信号处理器与测温探头插头间的信号线长度为4800mm，因此测温探头与信号处理器之间距离应小于4000mm。

（二） 测温探头
测温探头为柔性结构，无需固定安装位置，因其需连接测温管及信号处
理器，而探头信号传输线长度约为4800mm，要求测温管与信号处理器的直线距离≤4000mm。
探头在出厂前已经过严格调试，内部参数匹配，现场无须调试，除防尘镜片外，其他部分切不可随意拆开，一旦拆开须返回厂家重新分度和调试。
（三） 信号处理器
1 信号处理器外形尺寸（见图5—2）
2 信号处理器安装
两台信号处理器分别安装在两台中包车上安全、可靠的位置，距测温孔距离≤4米，可随中包车移动。分别与每台信号处理器连接的有：
² 电源AC 220V、50Hz、30W，要求电缆线为250V、1.5mm2×2；
² 输出至计算机标准信号，要求屏蔽电缆线为1.0mm2×2；
² 输出至大屏幕串行脉冲信号，要求屏蔽电缆线为1.0mm2×2；
² 冷却风源要求压力≥0.4MPa，流量≥15m3/h，纯净N2或无油无水压缩空气；通风管Ф内= 8mm。
图5-2 信号处理器外形尺寸图

技术要求
1. 信号处理器应安装在中包车靠测温孔一侧安全部位；
2. 电源线：耐压250V，1.5mm2*2，50Hz；
3. 信号处理器与用户计算机信号线：1.0mm2*2屏蔽线。
4. 冷却风源：氮气或无水无油压缩空气；压力≥0.4Mpa；流量12~16m3/h。

3 信号处理器调试
标准信号出厂预设置为4～20mA电流输出。若需要1～5V输出，可按以下方法设置并进行简单调整即可：
² 4～20mA输出，设置KG3=0001
² 1～5V输出，设置KG3=0011
输出调整步骤：
1）置KG1=01000000，显示400，调BW2使输出信号为4mA或1V ；
2）置KG1=01001111，显示2000，调BW3使输出信号为20mA或5V；
3）反复 ①、②，使①、②同时满足；
4）输出调整结束后，将KG1置00000000。
注：0001等对应拨码开关顺序为4321，见主板示意图5-3。

（四）大屏幕显示器
1 大屏幕显示器安装
安装固定在各岗位都便于观察的醒目位置，与其连接的有：
² 电源50Hz、220V、30W ，要求电缆线为250V、1.5mm2×2；
² 两台信号处理器的信号输入线。

2 大屏幕显示器外形尺寸
外形尺寸见图5-4。

图5-3 主板示意图

（横线以下是前置放大部分）

图5-4 大屏幕显示器外形尺寸图

700

技 术 要 求
1. 大屏幕显示器应安装在现场醒目的位置；
2. 电源：AC220±10V，50Hz；电源线耐压250V，1.5mm2*2；
3. 大屏幕与信号处理器间信号线1.0 mm2*2屏蔽电缆。

290

140
110
800

760

（五）系统接口连接
系统接口连接见图5-5。

图5-5 系统接口连接示意图

六 操作使用
（一） 准备
1 检查
² 信号处理器、大屏幕显示器安装就位，固定牢固；
² 电源、冷却风源已接入系统；
² 所有接口的信号线、通讯线已妥善连接（注：两台信号处理器的KG 2开关的第一档置于不同位置）。
2 探头与信号处理器联接
将探头输出部从信号处理器下方的孔穿过，插入信号处理器输入插座，用夹具夹紧，用胶管连接好通风管路，探头本体部及通风管盘绕在探头安置架上，待用。
3 通电
打开信号处理器及大屏幕显示器的电源开关，显示值应为0。
（二） 操作
1 将托盘放在测温管安放架上。
2 除去测温管外包装，装入托盘中，压好压铁，盖上防尘帽。
3 开浇前30～90min，用天车将托盘连同测温管吊起，放入中包测温孔中，大火烘烤（如果测温管不能在中包内烘烤，则将测温管放在测温管安放架上，在开浇前30～90min用煤气火烘烤，中包注入钢水前，用天车将托盘连同预热好的测温管吊起，放入中包测温孔中）。
4 开浇5分钟左右，取下测温管防尘帽，拧下测温探头防尘帽，将测温探头插在测温管上，打开冷却风源。
5 检查测温探头环境温度，通过调整冷却气体压力的方式，将环境温度控制在25.5℃～60℃之间，最高不超过70℃。
6 一个浇次结束后，关闭冷却气源，拔下测温探头，盖上测温管防尘帽。
7 测温探头拧上防尘盖，盘在测温探头安置架上。
用天车吊出测温管，放在测温管安放架上（连浇时可将吊出的测温管直接放入另一个中包的测温孔中）。
（三） 注意事项
注意事项见表6-1。
表6—1操作中注意事项

项 目
注 意 事 项
测温管的插拔操作
测温管在中包中插拔时，操作者一定要用夹具保护，不得使测温管与包盖发生碰撞；
钢水液面保证高度
正常浇铸时，保证测温管插入钢水深度超过300mm；
测温管上结渣
测温管在使用中，有时在渣线处结渣，出现这种情况时，应每隔一定时间在测温管周围扔稻壳或化渣剂。避免天车吊测温管时，由于结渣而将测温管拽断；
测温管的寿命
测温管从中包内拔出，发现断管、漏洞或渣线处管径小于ф45mm时，应停止使用。
测温管的运输
测温管在使用前的运输过程中，一定要采取保护措施，以防在运输中损坏，影响测温管使用寿命；
测温管防潮及防尘
测温管应防潮湿，否则会大大降低测温管的寿命。停浇不测温时，应扣上防尘帽，以防杂物掉进测温孔内；
冷却风源的通断
测温探头插入测温管后通风，测温探头从测温管上拨下之前停风，否则会污染防尘镜片；
测温探头的安装
测温管与测温探头间依靠锥度配合联接的，插上测温探头时，不可用力向下按，否则测温探头从测温管上拔下时会有困难；
防尘盖的作用
测温探头不工作时，一定要拧上防尘盖，否则现场的灰尘将直接污染防尘镜片；
防尘镜片的检查与擦拭
测温探头使用一次段时间，应对防尘玻璃进行检查，若不清洁应及时更换或擦拭（被灰尘污染的防尘镜片经擦拭后可继续使用）；
测温探头环境温度高
测温探头光电转换器环境温度超过70℃时，信号处理器和大屏幕显示器进行钢水温度和测温探头环境温度交替显示或声光报警，应立即加大冷却风量并采取 隔热措施，当测温探头环境温度超过80℃时，输入至计算机的信号也有报警显示；
项 目
注 意 事 项
插拨测温探头
安装及取下测温探头时，手一定要拿住头部，不可只拿通风管部分，防止测温探头悬空碰坏。要轻拿轻放，防止严重撞击及掉在地上；
保证风源质量
测温探头所使用的冷却风源必须是无油无水，否则测温探头光路系统会受污染而无法正常工作；
测温探头的联接
测温探头与信号处理器联接时注意方向，4P（分体探头为6P）矩形插件，定位螺钉方向朝外，联接时应将插头与插座置于同一轴线上对齐插上，用定位卡使其可靠联接，后用压板将其固定；
测量烘包温度
使用钢水连续测温系统可以测量烘包温度。估计烘包温度超过1000℃以上时，将测温管放入测温孔内，插好测温探头，开通冷却风源，（并保证测温探头联接软管不直接在火焰区内或严加保护），这时仪表即可显示烘包温度。若同一台铸机的另一台中包车正在浇铸，则大屏幕显示值为钢水测温值，若另一台中包车未工作，则大屏幕显示值为烘包温度值；

七 维护、检查
（一） 日常维护
主要为防尘镜片的清洁
1 探头防尘镜片结构
探头防尘镜片结构示意见图7-1。

2 维护程序
1）外镜片及中镜片外测清洁程序按图7-2；
2）如果因非正常因素，使内防尘镜片污染（对外、中防尘镜片清洁后，测温显示值仍低），其清洁程序则按图7-3。
图7-2
图7-3

拧下测温探头防尘帽1
及静压管2

拧下测温探头防尘帽1
拧下静压管2

检查外镜片5外侧清洁否？

Y
用组合工具拆下外镜架7

N

检查中镜片10内侧及内镜片13清洁否？

用棉球棒蘸少许无水乙醇，清洗外镜片5外侧

Y
N

用组合工具拧下内压盖8、密封垫圈9，拆下中镜片10
检查外镜片5内侧及中镜片10外侧清洁否？

Y

用组合工具装上棉球棒蘸无水乙醇少许清洗内镜片13
N

用洗耳球将镜片13上细毛吹掉
用组合工具拆下外镜架7

用镜头纸蘸无水乙醇清洗外镜片5内侧及中镜片10外侧

安装清洁的中镜片10

垫好密封垫圈9，拧上压盖8
用洗耳球将外镜片5、中镜片10外侧上的细毛吹掉

安装带有清洁的外镜片的外镜架7，拧紧

上外镜架7，拧紧

安装静压管2拧紧、

安装静压管2，拧紧

使用

使用

（二）检查
框图 1
需定期（或测温值发现异常时）进行分部检查，以保证测温系统正常工作。
1 测温探头检查程序按图7-3进行；
框图 2

2 信号处理器检查程序按图7-4进行。
图7-3

探头与信号处理器分离

N
检查防尘镜片是否清洁？

Y
按图7-2、7-3程序进行清洁

检查金属波纹软管

N
有无损坏或泄漏？

Y

测量插件各插针间阻值

N
阻值是否正常？

Y

用快速校验装置进行校验

需订钢水探头专用快速校
验装置。型号BCT-CB-5型

误差值是否在允差范围内？

N

Y

正常使用
请与公司联系，派员维修、处理

图7-4

信号发生器接入信号处理器

信号处理器断电30s后，重新上电。

信号发生器档位开关分别置于1～6档。

测量接线柱电压值，与标签比照
此框内为检查信号发生
器用，一般可省略

N
是否相符？

Y

信号处理器显示值与信号发生器标签值对比

N

是否≤1℃

Y

测量信号处理器D/A输出值

N
是否在允差范围内？

Y

请与公司联系，派员维修、处理

正常使用

我们的宗旨是:
“以人为本、科技领先、品质至上、优质服务”，竭诚为广大新老客户提供优质的产品和服务。
我们的质量方针是：
技术领先、设计先进、制作精良、服务周到、增强企业信誉；持续改进、完善管理、提高效率、不断创新、超越顾客需求；
我们的质量承诺是：
对顾客提出的服务事项，24小时内予以答复，省内48小时内到位，省外72小时内到位。
敬请广大客户协作监督，并提出宝贵意见，我们将持续改进工作，与你们共求发展。

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