ICS 77.010 CCS H07 YB 中华人民共和国黑色冶金行业标准 YB/TXXXXXXXXX 高炉炉体安全诊断系统技术要求 Technical specifications of safety diagnosissystem of blast furnace body （报批稿） XXXX - XX - XX 发布 XXXX-XX-XX实施 发布 中华人民共和国工业和信息化部 1 YB/T ××××× 前言 本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规 定起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国钢铁工业协会提出。 本文件由全国钢标准化技术委员会（SAC/TC183）归口。 本文件起草单位：中冶赛迪信息技术（重庆）有限公司、本溪钢铁（集团）信息自动化有限责任 公司、治金工业信息标准院、鞍钢集团自动化有限公司、首钢股份公司迁安钢铁公司、北京智治互联 科技有限公司。 本文件主要起草人：徐灿、谢皓、雷磊、徐海涛、金鹏、刘风刚、孙小东、尚伟、吴胜田、吴耐、 潘大龙、张国红、何海熙、续飞飞、刘原、李扬、王刚、葛小亮、姚元辉、赵晶晶。 II YB/T ×××××-×××x 高炉炉体安全诊断系统技术要求 1范围 本文件规定了高炉炉体安全诊断系统的系统架构、设备层、平台层、应用层等技术要求。 本文件适用于高炉炉体安全诊断系统的设计与开发，用于指导钢铁企业进行高炉安全监测和诊断相 关的智能化改造。 2规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本 文件。 GB/T38637.2一2020物联网感知控制设备接入第2部分：数据管理要求 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件 3. 1 高炉炉体安全诊断safetydiagnosisofblastfurnacebody 对影响高炉炉体安全的关键区域和重点部位进行的监测和诊断分析，主要包括高炉本体、炉缸、风 口、炉顶等区域。 4缩略语 下列缩略语适用于本文件。 PLC：可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController) DCS：分布式控制系统(DistributedControlSystem) OPC：用于过程控制的对象链接与嵌入(ObjectLinkingandEmbeddingforProcessControl) TCP/IP：传输控制协议/网络互联协议（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol/Intellectual Property) MQTT：消息队列遥测传输协议（MessageQueuingTelemetryTransport） 5系统架构 高炉炉体安全诊断系统由设备层、平台层、应用层构成，其系统架构见图1。 设备层包括基础自动化、检测仪表、智能装备等，用于对高炉本体、炉底炉缸、风口、铁口及炉顶 等区域进行检测。其中检测仪表包括温度计、流量计、压力计等；智能装备包括工业巡检机器人、工业 高清摄像头、红外热成像仪等，为数据中心的数据采集提供原始信息。 平台层通过搭建统一的数据中心，负责数据处理、数据存储与数据分析。设备层从基础自动化、检 测仪表、智能装备等采集数据，并将采集的信息通过OPC、TCP/IP、MQTT等通讯协议传输给平台层。 平台层通过数据的分布式处理和存储，将数据分发给不同的计算单元或设备进行并行分析处理，并将分 1 YB/T ×××××-×××× 析处理结果传递给应用层。 应用层是系统的核心运行平台，对高炉安全生产进行全方位监控和诊断，并为高炉建立多级预警机 制，包括本体、炉缸、风口和炉顶等4个安全子系统。 本体安全子系 炉缸安全子系 风口安全子系 炉顶安全子系 应用层 统 统 统 统 数据中心 平台层 数据处理 数据存储 数据分析 数据通讯 工业高清摄像头红外热成 温度计流量计压 PLCDCS机电一体 设备层 像仪工业巡检机器人等 力计等 品及附属设备 智能装备 检测仪表 基础自动化 图1高炉炉体安全诊断系统架构图 6设备层要求 6.1本体安全检测设备 6.1.1应在高炉本体冷却壁上安装热电偶温度计。宜选用K分度电偶，测量范围在-200C~1200℃，温 度精度在0.1℃以上，允许误差为I级、±1.5℃C或±0.4%。 6.1.2应在每层冷却壁的进、出水管上分别安装高精度电磁流量计，检测进、出水管水流量值流量仪表 精度宜达到土0.5%。 6.1.3应根据高炉本体具体情况与现场条件，选择适宜热电偶温度计的安装位置，以及适宜的流量计安 装位置与周向间隔，尽量减少监控死角和空区。 6.2炉缸安全检测设备 6.2.1应在高炉炉缸炉底耐材部位安装热电偶温度计。宜选用K分度电偶，热电偶性能要求同6.1.1。 6.2.2在热电偶实际安装过程中，应根据炭砖长度、炉缸直径及现场具体条件等，遵循对炭砖损伤最小 的原则，选择适宜的插入深度。 贴片热电偶或红外摄像头，监测铁口保护板温度及铁口的工作状态。 6.2.5为保障炉缸侵蚀监测诊断模型计算的准确率，测温点损坏率宜小于50%。 6.2.6在每个铁口周边宜设置CO浓度检测仪，并提供CO浓度超标报警， 6.2.7 宜选用工业级高精度超声波雷达，检测铁水罐、鱼雷罐内液位实时变化，为高炉炉缸内液位计算 提供数据支撑。 6.3风口安全检测设备 2 YB/T ×××××-×××x 6.3.1宜选用工业高清摄像头，对风口内部运行状态进行成像显示和在线监测，为风口安全诊断评估提 供数据支撑。 6.3.2宜使用工业巡检机器人，定期或按需对风口区域的高温位置进行巡检。巡检机器人应具有红外热 成像和CO浓度检测功能，能为风口安全诊断提供数据和图像信息。 6.3.3应在每个风口小套的进、出水管上分别安装高精度电磁流量计和温度检测仪，检测进、出水管水 流量值和温度值。流量仪表精度宜达到+0.5%，温度仪表精度宜达到+0.05℃。 6.4炉顶安全检测设备 6.4.1宜选用红外热成像仪检测炉顶布料溜槽状态及炉内气流、温度实时变化情况。 7平台层要求 7.1数据采集和通讯 7.1.1从基础自动化系统采集的数据，包括但不限于高炉冷却壁温度数据、炉底炉缸耐材温度数据、贴 片热电偶温度数据、炉体水系统流量数据、高炉生产数据等。数据采集频率应不大于1s，采集稳定率应 不小于98%。 7.1.2数据采集周期按相同频率进行设置，同时添加采集服务器时钟同步，确保采集数据的时钟一致性， 保证数据分析过程中数据对齐要求。 7.1.3数据通讯接口应兼容多种底层协议，包括但不限于OPC、TCP/IP、MQTT等。 7.2数据中心 7.2.1数据处理 7.2.1.1应对各种来源的原始数据进行去重、消噪、补缺、对齐和正规化，并同时保证数据的准确性、 完整性、实时性和安全性。数据处理应满足GB/T38637.2一2020中6.1的要求。 7.2.1.2针对多源数据处理，应对来自不同数据源的数据进行处理，通过清洗、集成、转换和映射等处 理步骤，确保多源数据的准确性、一致性和可比性。 7.2.1.3应不断对数据质量进行检查和评估，以确保整合后的数据满足业务需求和分析要求。 7.2.2数据存储 7.2.2.1数据存储的一般要求应符合GB/T38637.2一2020中6.2的规定。 7.2.2.2数据存储应实现分类分级存储。温度类、流量类、浓度类等数据宜采用分钟级存储；图像类数 据宜采用小时级存储。 7.2.2.3数据存储应融合新一代信息技术，包括但不限于内存计算/关系型数据库（NewSQL）/非关系 型数据库（NoSQL）/数据存储技术/数据分析与挖掘技术等。 7.2.2.4数据存储能力应满足高炉一代炉役数据运行及存储需求，存储数据的采集频率应不大于10分 钟。 7.2.3数据分析 7.2.3.1平台应具备常用工业大数据分析功能，通过深度学习智能算法对高炉安全参数的合理控制区间 进行挖掘分析，建立高炉安全运行知识规则库和案例库，实现高炉生产预见性报警。 7.2.3.2数据分析算法包括但不限于多元回归、回归树、聚类分析、遗传算法、神经网络等 3 YB/T ×××××-×××× 8应用层要求 8.1本体安全子系统 8.1.1高炉热负荷监测诊断 8.1.1.1应建立高炉热负荷监测诊断模型，通过温度和流量检测仪表在线实时检测高炉冷却壁进出水温 度和流量，计算水温差、热负荷等信息。 8.1.1.2应将高炉炉壁温度、温差和热负荷的变化情况进行可视化展示，对冷却壁过热等现象进行预警 预防高炉烧穿事故的发生。 8.1.1.3高炉热负荷监测诊断模型的计算响应时间应小于10s，页面数据刷新频率应小于1s，响应速率 应小于3s。 8.1.2高炉操作炉型诊断 8.1.2.1应建立高炉操作炉型诊断模型，通过冷却壁温度与热负荷数据计算高炉操作炉型，并记录高炉 从设计炉型过渡到稳定操作炉型的演变过程 8.1.2.2模型应采用温度传感器在线实时检测全炉冷却壁温度，并根据区域、材质安全等级不同，建立 多级量化预警机制，及时提醒炉墙温度过热等情况。 进行对标分析，实现操作炉型的数据化管理。 8.1.2.4高炉操作炉型诊断模型的计算响应时间应小于5s。 8.1.3冷却壁漏水诊断 8.1.3.1应建立冷却壁漏水诊断模型，利用冷却壁进出水管口的流量计，实时监测冷却壁进出水流量和 流量差，并为操作人员提供冷却壁泄漏报警信息和水管检漏历史数据。