Общие положения.
Наименование разработки.
Система детектирования шлака при выпуске стали из конвертера или дуговой сталеплавильной печи «Шлаковизор».
Назначение системы.
Система предназначена для автоматизированного определения попадания шлака в струю металла при выпуске стали из конвертера или дуговой сталеплавильной печи в сталеразливочный ковш. При обнаружении шлака система выдает визуальный и звуковой сигналы сталевару. Пороговое значение выдачи сигнала задается оператором
Краткое описание системы и принципа действия.
Функции системы
Основные функции системы «Шлаковизор»:
- определение наличия шлака в струе металла при выпуске стали и оценка времени слива шлака в сталеразливочный ковш;
- возможность настройки выдачи порогового сигнала о наличии шлака в струе металла;
- выдача звукового и визуального сигнала при обнаружении шлака;
- попадание шлака в струю металла индицируется на пульте сталевара;
- отслеживание уровня заполнения стальковша;
- вывод на пульте сливного видеоизображения в реальном времени процесса выпуска стали;
- автоматическая определение времени слива стали из конвертора или дуговой сталеплавильной печи;
- автоматическая фиксация времени обнаружения наличия шлака в струе металла;
- ведение технологических архивов;
- получение твердых копий отчетов о каждом выпуске стали;
- автоматическая диагностика работы системы;
- обеспечение бесперебойного питания системы;
- обмен информацией с АСУ ТП.
Технические характеристики системы:
В качестве оптического детектора в системе используется ИК-камера. Принцип работы оптического детектора основан на различии в коэффициентах излучения у шлака и расплавленной стали. С ростом длины волны теплового излучения при одинаковой температуре, за счет увеличивающейся разницы излучательной способности шлака и металла, растет контраст в их изображении. Иллюстрацией этого служат графики, приведенные на рисунке 1:
Рис.1. Изменение коэффициентов излучения шлака и расплавленного металла в зависимости от длины волны.
При необходимости установки оптического детектора вблизи от конвертера/ДСП и/или над путями прохождения стальковша со шлаковницей возможно использование опционального защитного кожуха для тяжелых условий эксплуатации.
Для охлаждения подводимого сжатого воздуха или азота возможно использование опциональной vortex-трубки.
В случае использования магистрального сжатого воздуха для охлаждения оптического детектора и обдува защитного стекла для создания противопылевой воздушной завесы возможно использование опциональной станции трехступенчатой очистки и осушки воздуха ФИВ.
Рис. 2. Изображение с термопильного оптического детектора низкого разрешения. Начало попадания шлака в струю сливаемого металла.
Рис. 3. Изображение с термопильного оптического детектора низкого разрешения. Начало попадания шлака в струю сливаемого металла.
Рис. 4. Изображение с тепловизорного оптического детектора высокого разрешения. Начало попадания шлака в струю сливаемого металла.
Рис. 5. Изображение с тепловизорного оптического детектора высокого разрешения. Начало попадания шлака в струю сливаемого металла и излом струи с образованием вороники.
В зависимости от требования заказчика к качеству видеоизображения, получаемого с ИК камеры, система “Шлаковизор” комплектуется оптическим детектором, основанным либо на термопильной матрице разрешения 80х64 пикс., либо на тепловизоре с матрицей разрешением до 640х480 пикс.
Первого варианта достаточно для получения дискретного сигнала о начале попадания шлака в струю металла выпускаемой плавки. Точность определения процентного соотношения шлак/металл в этом случае составит 10-20%. На рисунках 2 и 3 приведено изображение струи сливаемого металла с начавшим поступать шлаком, полученные с оптического детектора низкого разрешения.
Во втором варианте возможно также следить за структурой струи металла во время всего выпуска и различать такие процессы, как, например, подсасывание шлака при недостаточном наклоне конвертера, образование воронки и излома струи в конце выпуска. Точность определения процентного соотношения шлак/металл в этом случае составит 1-2%. На рисунках 4 и 5 приведено изображение струи сливаемого металла с начавшим поступать шлаком, полученные с оптического детектора высокого разрешения.
Для отслеживания уровня заполнения стальковша используется видеокамера, располагающаяся под углом, обеспечивающим хорошую видимость края внутренней поверхности стальковша.
Технологический пульт ПРО1 устанавливается рядом с рабочим местом сталевара и содержит дисплей и необходимые органы управления. На него выводится обработанное специализированным алгоритмом видеоизображение с ИК-камеры, а также основные параметры работы системы. Дополнительно пульт обеспечивает звуковую сигнализацию при обнаружении шлака в струе металла.
В помещении автоматики устанавливается видеосервер, на котором выполняются основные алгоритмы системы, происходит архивация технологических параметров и видеоданных, а также производится настройка параметров системы, вторичный источник питания полевого оборудования и коммуникации с АСУТП цеха, управляемый коммутатор ethernet, для организации выделенного сетевого сегмента, и источник бесперебойного питания. Все оборудование в помещении автоматики монтируется в 19˝ шкаф Rittal.
Коммуникация с АСУТП цеха организуется на базе PLC Siemens серии S7-1500, встраиваемого в блок ВИП.
На посту оператора для доступа к архивной информации на столе оператора устанавливается панельный компьютер с защищенной клавиатурой.
На рисунке 6 приведена структурная схема системы “Шлаковизор” для одного конвертера или ДСП:
Рис.6. Структурная схема системы “Шлаковизор” для одного конвертера или ДСП
| ОД
ВК ВИП ФИВ Км ВС ПКО ПРО1 |
– оптический детектор;
– видеокамера; – вторичный источник питания полевого оборудования; – станция трехступенчатой фильтрации воздуха для обдува стекла защитного кожуха камеры; – коммутатор ethernet; – видеосервер; – панельный компьютер оператора; – пульт сталевара. |
Технические характеристики оборудования.
Термопильный оптический детектор ТПОД
| Сенсор | Термопильная матрица, 80х64 пикс. |
| Спектральный диапазон | 7,5 – 14 мкм |
| Точность определения шлака в струе сливаемого металла | ±10% |
| Углы поля зрения, гор. х верт. (FOV): | |
| для объектива 21,5мм | 19о х 15о |
| для объектива 17мм | 24о х 20о |
| для объектива 10,5мм | 39о х 31о |
| Температурная чувствительность (NETD) | <250 мК при 30°C |
| Сетевой интерфейс | 10/100/1000 Base-TX Ethernet порт |
| Питание | 24 В (DC), PoE IEEE 802.3 af |
| Потребляемая мощность | До 25 Вт |
| Температура вкл./откл. обогрева | +15°С ± 3°С / +20°С ± 3°С |
| Температура откл./вкл. холодного запуска | -10°С ± 3°С / -5°С ± 3°С |
| Рабочий диапазон температур | -40 ~ 55°С |
| Допустимый уровень влажности | 10 ~ 90% (без конденсата) |
| Класс защиты | IP67 |
| Воздушный барьер: | |
| Вход | Папа 1/2″ GAS |
| Давление в системе | 4 bar max |
| Минимальное рекомендуемое давление | 2 bar |
| Использование сжатого воздуха | Возможно, при применении 3-х ступенчатой станции фильтрации и осушки воздуха |
| Использование азота | Возможно, дополнительная подготовка не требуется |
| Расход воздуха при давлении 2 bar | 12 м3/час |
| Расход воздуха при давлении 2,5 bar | 14 м3/час |
Тепловизорный оптический детектор ТВОД
| Сенсор | Неохлаждаемый микроболометр, 640х480 пикс. | |
| Спектральный диапазон | 7,5 – 14 мкм | |
| Точность определения шлака в струе сливаемого металла | ±1% | |
| Углы поля зрения, гор. х верт. (FOV): | ||
| для объектива 12 мм | 49o x 38о | |
| для объектива 20 мм | 30о x 23о | |
| для объектива 35 мм | 18о x 13о | |
| Температурная чувствительность (NETD) | < 50 мК при 30°C | |
| Сетевой интерфейс | 10/100/1000 Base-TX Ethernet порт | |
| Питание | 24 В (DC), PoE IEEE 802.3 af | |
| Потребляемая мощность | До 25 Вт | |
| Температура вкл./откл. обогрева | +15°С ± 3°С / +20°С ± 3°С | |
| Температура откл./вкл. холодного запуска | -10°С ± 3°С / -5°С ± 3°С | |
| Рабочий диапазон температур | -40 ~ 55°С | |
| Допустимый уровень влажности | 10 ~ 90% (без конденсата) | |
| Класс защиты | IP67 | |
| Воздушный барьер: | ||
| Вход | Папа 1/2″ GAS | |
| Давление в системе | 4 bar max | |
| Минимальное рекомендуемое давление | 2 bar | |
| Использование сжатого воздуха | Возможно, при применении 3-х ступенчатой станции фильтрации и осушки воздуха | |
| Использование азота | Возможно, дополнительная подготовка не требуется | |
| Расход воздуха при давлении 2 bar | 12 м3/час | |
| Расход воздуха при давлении 2,5 bar | 14 м3/час | |
Видеокамера ВК
| Сенсор | 2,3 Мп, CMOS 1/2.3″ Sony IMX392 | ||
| Размер сенсора | 6,6 мм x 4,1 мм | ||
| Размер пикселя | 3,45 мкм x 3,45 мкм | ||
| Разрешение (Г х В) | 1920 пикс x 1200 пикс | ||
| Тип затвора | Global Shutter | ||
| Частота кадров | 51 fps | ||
| Углы поля зрения, гор. х верт. (FOV): | |||
| для объектива 25мм | 15о х 8о | ||
| для объектива 16мм | 23о х 13о | ||
| для объектива 12мм | 31о х 18о | ||
| для объектива 8мм | 45о х 26о | ||
| Воздушный барьер: | |||
| Вход | Папа 1/2″ GAS | ||
| Давление в системе | 4 bar max | ||
| Минимальное рекомендуемое давление | 2 bar | ||
| Использование сжатого воздуха | Возможно, при применении 3-х ступенчатой станции фильтрации и осушки воздуха | ||
| Использование азота | Возможно, дополнительная подготовка не требуется | ||
| Расход воздуха при давлении 2 bar | 12 м3/час | ||
| Расход воздуха при давлении 2,5 bar | 14 м3/час | ||
Пульт подручного сталевара.
| Тип дисплея | LCD TFT |
| Диагональ экрана | 12.1 « |
| Максимальное разрешение | 1024 x 768 точек |
| Яркость номинальная | 500 кд/м2 |
| Сетевой интерфейс | 2 х 10/100/1000 Base-TX Ethernet порт |
| Питание | 9..36 В (DC) |
| Потребляемая мощность | До 36 Вт |
| Рабочий диапазон температур | -40 … +55°С |
| Допустимый уровень влажности | 10 … 90% (без конденсата) |
| Класс защиты | IP67 |
Видеосервер обработки информации и архивации
| Тип рабочей станции | 4U промышленный сервер для 19″ стойки |
| Чипсет | Intel C246 |
| Тип поддерживаемых процессоров | Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7, Intel Pentium, Intel Xeon E-21XX (8-е поколение Intel CoffeLake) |
| Объем оперативной памяти, не менее | 8 Gb DDR4 2400 |
| Контроллер Ethernet | Intel I210-AT 10/100/1000 Mbps, Intel i219-LM 10/100/1000 Mbps |
| Разъемы | DB9, DVI-D, PS/2 мышь, PS/2 клавиатура, 2xRJ45 Ethernet, 10xUSB, Audio (in/out/Mic), AC Input, 2xDisplayPort |
| Отсеки для накопителей HDD | 4 x отсека SATA Hot HDD с горячей заменой |
| Тип дискового массива | SATA RAID 0/1/5/10 |
| Объем дискового массива, не менее | 6 Tb |
| Операционная система | Windows 10 Pro |
| Входное напряжение, AC | 90 ~ 264 В |
| Выходная мощность | 400 Вт |
| Температура эксплуатации | 0 ~ 40 °С |
| Влажность | 5 ~ 95% |
| Вид монтажа | Монтаж в 19″ стойку |
| Габариты, в х ш х г | 177 х 482 х 450 мм |
Панельный компьютер оператора
| Тип дисплея | LCD TFT | ||
| Диагональ экрана | 21.5 « | ||
| Максимальное разрешение | 1920 x 1080точек | ||
| Яркость номинальная | 250 нт | ||
| Операционная система | Windows 10 Pro | ||
| Поддержка mSATA | да (PCIe Mini Card) | ||
| Уровень RAID SATA 3 | 0, 1, 5, 10 | ||
| Порты ввода-вывода | RS-232 (COM 2), RS-232/422/485 (COM 1), Audio (Line-out), 2 x USB 3.0 2 x USB 2.0, 2 x 10/100/1000 Mbps Ethernet (Intel® i217LM & i210AT) | ||
| Питание | 12 В (DC) 60Вт AC/DC адатер | ||
| Потребляемая мощность | 48Вт | ||
| Охлаждение | Безвентиляторное | ||
| Рабочий диапазон температур | 0 … +45°С | ||
| Допустимый уровень влажности | 20 … 90% (без конденсата) | ||
| Габариты (Д х Ш х В) | 547,6 х 58,5 х 339 мм | ||
| Вес | 7,6 кг | ||
Вторичный источник питания полевого оборудования
| Тип корпуса | 4U промышленный корпус для 19″ стойки |
| Тип PLC | Siemens S7-1500 |
| Количество выходных линий 24В DC | 6 |
| Выходное напряжение DC | 24В ± 10% |
| Входное напряжение, AC | 220В ± 10% |
| Потребляемый ток, не более | 6A |
| Температура эксплуатации | 0 ~ 40 °С |
| Влажность | 5 ~ 95% |
| Габариты, в х ш х г | 177 х 483 х 460 мм |
Коммутатор Cisco C2960L
| Колличество/тип портов | 8 порта 10/100/1000 Gigabit Ethernet PoE |
| Колличество LAN аплинков | 2 порта 10/100/1000 SFP |
| Наличие PoE (Вт.) | 67W |
| Тип программного обеспечения | Lan Lite |
| Возможность стекирования | нет |
| Switching bandwidth (Gbps) | 20 Gbps |
| Forwarding rate (mpps) | 14.88 Mpps |
| Flash-память | 256 Mb |
| Оперативная память DRAM | 512 Mb |
| Количество VLAN | 64 |
| Количество VLAN ID | 4000 |
| Возможность доп. блока питания
|
нет
|
| Высота, RU | 1 RU |
| Основной функционал: | • RFC 768 – UDP, • RFC 783 — TFTP, • RFC 791 — IP, • RFC 792 — ICMP, • RFC 793 — TCP, • RFC 826 — Address Resolution Protocol (ARP) , • RFC 854 — Telnet, • RFC 951 — Bootstrap Protocol (BOOTP) , • RFC 959 — FTP, • RFC 1112 — IP Multicast and IGMP, • RFC 1157 — SNMP v1, • RFC 1166 — IP addresses, • RFC 1305 — NTP, • RFC 1492 — TACACS+, • RFC 1493 — Bridge MIB, • RFC 1542 — BOOTP extensions, • RFC 1643 — Ethernet Interface MIB, • RFC 1757 — RMON, • RFC 1901 — SNMP v2C, • RFC 1902-1907 — SNMP v2, • FRC 2068 — HTTP, • RFC 2131 — DHCP, • RFC 2138 — RADIUS, • RFC 2233 — IF MIB, • RFC 2273-2275 — SNMP v3, • RFC 2474 — Differentiated Services (DiffServ) Precedence, • RFC 2597 — Assured Forwarding, • RFC 2598 — Expedited Forwarding, • RFC 2571 — SNMP Management, • RFC 3046 — DHCP Relay Agent Information Option, • RFC 3376 — IGMP v3, • RFC 3580 — 802.1X RADIUS |
| Стандарты: | • IEEE 802.1D Spanning Tree Protocol, • IEEE 802.1p CoS Prioritization, • IEEE 802.1Q VLAN, • IEEE 802.1s, • IEEE 802.1w, • IEEE 802.1X, • IEEE 802.1ab (LLDP without MED*), • IEEE 802.3ad, • IEEE 802.3ah (100BASE-X single- and multimode fiber only) , • IEEE 802.3x full duplex on 10BASE-T, 100BASE-TX, and 1000BASE-T ports, • IEEE 802.3 10BASE-T specification, • IEEE 802.3u 100BASE-TX specification, • IEEE 802.3ab 1000BASE-T specification, • IEEE 802.3z 1000BASE-X specification, • 100BASE-FX (SFP) , • 1000BASE-SX (SFP), • 1000BASE-LX/LH (SFP) , • Remote Monitoring (RMON) I and II standards, • SNMPv1, v2c, and v3 |
Промышленная клавиатура
| Тип клавиатуры: | Промышленная |
| Количество клавиш: | 88 |
| Раскладка: | English, Russian |
| Интерфейс подключения клавиатуры: | USB |
| Циклов срабатывания клавиш: | 3000000 |
| Усилие нажатий: | 2.6 Н |
| Ход клавиш: | 0.3 мм |
| Тип указывающего устройства: | Тачпад |
| Разрешающая способность указывающего устройства: | 300 dpi |
| Интерфейс подключения указывающего устройства: | USB |
| Размер матрицы: | 65 x 49 мм |
| Конструкция корпуса: | Ударопрочный пластиковый корпус (ABS) |
| Вид монтажа: | Настольный |
| Степень защиты по передней панели: | IP65 |
| Температура эксплуатации: | 0 ~ 70 °С |
| Размеры (ШхВхГ) | 382,6 х 34,9 х 184,6 мм |
| Вес | 1 кг |
Станция фильтрации воздуха ФИВ
| Тип применяемого фильтра | Фильтр влагомаслоотделительный модульный трехступенчатый |
| Максимальный расход воздуха при давлении 6 бар | 3600 нл/мин |
| Макс. рабочее давление на впуске, | 15 бар |
| Макс. рабочее давление на выпуске, | 10 бар |
| Фитинг для впуска воздуха | G 1/2″ (внутр.) |
| Воздуховыпускное отверстие | G 1/4 a |
| Макс. температура окружающей среды | 60°C |
| Габариты, в х ш х г | 500 х 500 х 250 мм |
сточник бесперебойного питания
| Тип ИБП | 2U Smart UPS для 19″ стойки |
| Максимальная выходная мощность | 980 Ватт / 1500 ВА |
| Типовая продолжительность работы в автономном режиме под полной нагрузкой | 26.5 Минуты (490 Ватт) |
| Входное напряжение, AC | 160 ~ 286 В |
| Температура эксплуатации | 0 ~ 40 °С |
| Влажность | 5 ~ 85% |
| Вид монтажа | Монтаж в 19″ стойку |
| Габариты, в х ш х г | 89 х 432 х 457мм |
Консоль KVM
| Вид монтажа | Монтаж в 19″ стойку |
| Дисплей: | |
| Тип дисплея | LCD TFT |
| Диагональ экрана | 17 « |
| Максимальное разрешение | 1280 x 1024 точек |
| Клавиатуры и указывающие устройства: | |
| Количество клавиш | 105 |
| Раскладка | English, Russian |
| Интерфейс подключения | Combo (PS2 + USB) |
| Разъемы и кабели | |
| Разъемы | DB15 VGA, 2xUSB, AC Input, DB15 Daisy Chain, 8xDB15 KVM port |
| Кабели в комплекте | 8×1.8m USB KVM, 1xPower Cord |
| Входное напряжение AC | 100 … 240 В |
| Выходная мощность | 60 Вт |
| Температура эксплуатации | 0 … 50 °С |
| Габариты, в х ш х г | 44 х 442,5 х 600мм |
Шкаф 19”
| Тип шкафа | Серверный шкаф Rittal на базе VX IT |
| Внутренняя высота | 42U |
| Вид монтажа | Напольное исполнение |
| Температура эксплуатации | 0 ~ 50 °С |
| Влажность | 5 ~ 95% |
| Габариты, в х ш х г | 2200 х 600 х 800мм |
Состав комплекта оборудования для одного конвертера/ДСП.
| № п/п | Наименование | Кол-во в основном комплекте | Кол-во в комплекте ЗиП |
| 1 | Оптический детектор | 1 | 1 |
| 2 | Пульт подручного сталевара с прикладным и системным ПО | 1 | 1 |
| 3 | Панельный компьютер оператора с прикладным и системным ПО | 1 | 0 |
| 4 | Промышленная клавиатура | 1 | 0 |
| 5 | Шкаф ШТГС: | 1 | 0 |
| 5.1 | Видеосервер обработки информации и архивации с прикладным и системным ПО | 1 | 0 |
| 5.2 | Вторичный источник питания | 1 | 0 |
| 5.3 | Управляемы коммутатор Ethernet | 1 | 0 |
| 5.4 | Консоль KVM | 1 | 0 |
| 5.5 | Источник бесперебойного питания | 1 | 0 |
| 5.6 | Шкаф 19˝ | 1 | 0 |
| 7 | Кабель S/FTP Cat 6a Belden 10GXE02.07500 (500 м) | 1 | 0 |
| 8 | Провод LAPP H07RN-F 4G1.5 (100м) | 2 | 0 |
| 9 | Опции: | ||
| 9.1 | Исполнение защитного кожуха оптического детектора для тяжелых условий эксплуатации | 2 | 2 |
| 9.2 | Vortex-трубка для охлаждения сжатого воздуха | 2 | 0 |
| 9.3 | Станция фильтрации воздуха | 2 | 0 |
| 9.4 | Видеокамера | 1 | 1 |
Окончательный состав согласуется на этапе заключения Договора.
Стоимость оборудования
Стоимость предлагаемого к поставке основного комплекта оборудования для варианта с тепловизорным оптическим детектором – 10 850 000,00 руб., без учета НДС, в том числе, стоимость указанных опций – 2 800 000 00 руб.
Для варианта с термопильным детектором стоимость основного комплекта оборудования 7 600 000,00 руб., без учета НДС, в том числе, стоимость опций — 2 800 000,00 руб.
Стоимость ЗиП для варианта с тепловизорным оптическим детектором – 6 200 000,00 руб., без учета НДС, в том числе, стоимость ЗиП для опций – 1 650 000 00 руб.
Стоимость ЗиП для варианта с термопильным оптическим детектором – 3 000 000,00 руб., без учета НДС, в том числе, стоимость ЗиП для опций – 1 650 000 00 руб.
Перечень предлагаемых услуг и стоимость работ
Перечень предлагаемых услуг и объем работ на этапе установки оборудования включает в себя следующее:
Разработка задания на размещение оборудования;
- Шеф-монтаж и работы по настройке оборудования, ПО ;
- Обучение специалистов Покупателя.
Стоимость работ, включая расходы на транспорт и проживание, составляет ориентировочно,
750 000,00 руб., без учета НДС, и зависит от удаленности места проведения работ.
Предлагается сервисное ежеквартальное обслуживание оборудования. Стоимость работ составляет 19 200,00 руб., без учета НДС. Использованные при обслуживании материалы и ЗиП оплачиваются отдельно.
Сроки поставки.
Срок поставки указанного объема оборудования составляет 4 месяца с момента оплаты авансового платежа.
Финансирование
Предлагаемый порядок расчетов при приобретении системы:
— 30 % стоимости оборудования — авансовый платеж в течение 30 дней с даты заключения договора.
— 70% стоимости оборудования в течение 30 дней по факту поставки на склад Покупателя.
— 100% стоимости услуг в течение 30 дней по факту сдачи системы в промышленную эксплуатацию.
Окончательный порядок финансирования данного проекта согласуется на этапе заключения Договора
Гарантийные обязательства
Поставщик гарантирует качество и надёжность поставляемого товара в течение 12 (двенадцати) месяцев даты ввода в эксплуатацию, но не более 18 (восемнадцати) месяцев со дня последней поставки.