QC成果-提高环形炉热风流量检测系统精度

1、提高环形炉热风流量提高环形炉热风流量检测系统精度检测系统精度 烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD 设备部仪表设备部仪表QC小组成立于小组成立于2002年，小组成年，小组成立以来，始终坚持立以来，始终坚持“小小”、“实实”、“活活”、“新新”的原的原则，有效利用自主管理活动的手段和工具，为解决公司各则，有效利用自主管理活动的手段和工具，为解决公司各种测控系统和设备所存在的问题，开展卓有成效的自主管种测控系统和设备所存在的问题，开展卓有成效的自主管理活动，理活动，04-07年结题并发表的自主管理课题年结题并发表的自主管理课题7项，成

2、果项，成果获一项国优、两项中国质协二等获一项国优、两项中国质协二等奖、奖、 一项股份三等奖一项股份三等奖两项获省优，两项获省优，2006年年小组被评为国家级小组被评为国家级优秀质量小组。优秀质量小组。烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD小组名称小组名称 仪表仪表QC小组小组注册时间注册时间2002.1课题名称课题名称提高环形炉热风流量检测系统精度提高环形炉热风流量检测系统精度活动时间活动时间2007.7-2007.12活动频次活动频次3次次/月月课题注册时间课题注册时间7年年7月月特邀辅导员特邀辅导员:宁寿陈宁寿陈课题类型课题类型

3、攻关型攻关型平均平均TQC教育教育60学时学时小小组组成成员员姓姓 名名性性 别别年年 龄龄文化程度文化程度组内分工组内分工职职 称称杨杨 凯凯男男37大专大专实施责任人实施责任人高级工高级工王宏振王宏振男男37大本大本 计划确定计划确定高级工程师高级工程师关关 宏宏男男45大专大专效果检查效果检查工程师工程师关荣军关荣军男男38大专大专遗留问题遗留问题高级工高级工刘刘 浩浩男男25大本大本数据统计数据统计烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD实施实施负责人负责人活活 动动 进进 程程2007.072007.072007.08200

4、7.082007.092007.092007.102007.102007.112007.112007.122007.12课题选择课题选择王洪振王洪振现状调查现状调查杨杨 凯凯目标确定目标确定关关 宏宏原因分析原因分析关荣军关荣军要因确认要因确认杨杨 凯凯制定对策制定对策杨杨 凯凯对策实施对策实施关荣军关荣军效果检查效果检查刘刘 浩浩巩固措施巩固措施关宏关宏今后打算今后打算关荣军关荣军表一：活动计划表烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD降本增效：降本增效：3000万元万元成材率：成材率：92.4%可控费用：下降可控费用：下降5%公司

5、目标公司目标计量器具计量器具合格率：合格率：95%部门要求部门要求 环形炉热风流量检测系统环形炉热风流量检测系统严重失准严重失准,最大误差最大误差30%。热风流量检测失准影响燃烧热风流量检测失准影响燃烧控制、增加氧化烧损。控制、增加氧化烧损。现场情况现场情况 提高环形炉热风流量检测提高环形炉热风流量检测 系统精度系统精度选定课题选定课题烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD123456电机（风机）频率电机（风机）频率Hz01020304050理论流量值理论流量值m 0700014000210002800035000实际检测流量值实际

6、检测流量值m081501640024500245002450033最大误差最大误差表二 理论流量值与实际检测流量值对照表图一 理论流量值与实际检测流量值曲线分布图 从上述图表可以清楚的从上述图表可以清楚的看出，随着电机频率的增加看出，随着电机频率的增加也就是风机转速增大，流量也就是风机转速增大，流量的实际检测结果与理论值的的实际检测结果与理论值的误差呈增大的趋势，最大误误差呈增大的趋势，最大误差发生在风机满负荷运行时，差发生在风机满负荷运行时，其误差为：其误差为：（35000-24500）/35000100%=30%。 烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON &

7、; STEEL , LTD图二：流量计差压值与流量值的对应函数曲线全量程范围内差压变化曲线差压信号开方后函数曲线烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD1、设定目标、设定目标目目 标：提高热风流量检测系统检测精度，消除热风流量检测失真的现标：提高热风流量检测系统检测精度，消除热风流量检测失真的现象。象。目标值：将热风流量检测误差从活动前的目标值：将热风流量检测误差从活动前的30%减低到减低到1%。 1%活动前活动前 活动后活动后图三 活动目标值对比柱状图30%烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON &

8、 STEEL , LTD系统允许的最大误差为系统允许的最大误差为1%如果我们能对该系统的软硬件如果我们能对该系统的软硬件进行二次开发和改造，能够消进行二次开发和改造，能够消除检测失真和计算饱和溢出的除检测失真和计算饱和溢出的现状现状目目标标可可行行风机改造前，该系统的风机改造前，该系统的最高检测精度曾达到最高检测精度曾达到0.6%部门要求在用测量设备部门要求在用测量设备合格率合格率95%的指标的指标实现目标具实现目标具有必要性有必要性历史指标历史指标设定的目标值设定的目标值具有技术依据具有技术依据实现目标值实现目标值具有技术保证具有技术保证烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN

9、 IRON & STEEL , LTD图四：热风流量检测系统流程示意图烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD 通过对热风流量检测系统的了解和现场调查分析讨论的结果，小组对有可通过对热风流量检测系统的了解和现场调查分析讨论的结果，小组对有可能造成该系统形成检测误差的所有原因进行整理，并形成关联图如下：能造成该系统形成检测误差的所有原因进行整理，并形成关联图如下：图五原因分析关联图热风流量检测系统误差大热风流量检测系统误差大烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD序序号

10、号 末端因素末端因素 确认内容确认内容 确认方法确认方法 确认标准确认标准责任人责任人 完成日期完成日期1 1压力传感器压力传感器异常异常 确认用于压力补偿的压确认用于压力补偿的压力传感器是否正常力传感器是否正常 使用浮球压力计及数字信使用浮球压力计及数字信号校验仪检定号校验仪检定 检定结果要求误差满足检定结果要求误差满足0.50.5级标准级标准 关宏关宏 2007.7.252007.7.25前前 2 2流量计选型流量计选型不当不当阿牛巴流量计的技术参阿牛巴流量计的技术参数数 检查流量计的设计说明书检查流量计的设计说明书设计参数与实际工况吻合设计参数与实际工况吻合 王宏振王宏振 2007.7.

11、252007.7.25前前 3 3智能变送单智能变送单元误差大元误差大智能变送单元误差智能变送单元误差 使用毫伏信号发生器和数使用毫伏信号发生器和数字信号校验仪检定字信号校验仪检定 检定结果要求误差满足检定结果要求误差满足0.50.5级标准级标准 关荣军关荣军 2007.7.252007.7.25前前 4 4差压变送器差压变送器选型不当选型不当现用差压变送器量程范现用差压变送器量程范围与流量计实际输出差围与流量计实际输出差压值的压值的 实测流量计的最大输出差实测流量计的最大输出差压值压值 流量计的最大输出差压值流量计的最大输出差压值与差压变送器的最大量程与差压变送器的最大量程相等相等 杨凯杨凯

12、2007.8.52007.8.5前前比较流量计的最大输出差比较流量计的最大输出差压值与差压变送器的量程压值与差压变送器的量程范围范围 5 5流量系数设流量系数设置不当置不当组态软件中流量系数的组态软件中流量系数的设置情况设置情况 通过输入模拟信号进行验通过输入模拟信号进行验证证 检定结果要求误差检定结果要求误差1% 1% 杨凯杨凯2007.8.102007.8.10前前 6 6温度传感器温度传感器异常异常 确认用于温度补偿的温确认用于温度补偿的温度传感器误差度传感器误差 使用热电偶检定装置对在使用热电偶检定装置对在用温度传感器进行检定用温度传感器进行检定 检定结果要求不低于检定结果要求不低于级

13、级标准标准 关宏关宏2007.7.252007.7.25前前 7 7导压管堵塞导压管堵塞 流量计及压力传感器导流量计及压力传感器导压管压管 使用压缩空气吹扫实验使用压缩空气吹扫实验 气流畅通无阻滞现象气流畅通无阻滞现象 关荣军关荣军2007.7.252007.7.25 表三 要因确认计划表烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD要因确认一：压力传感器异常要因确认一：压力传感器异常 使用浮球压力计及数字信号校验仪对参与压力补偿的使用浮球压力计及数字信号校验仪对参与压力补偿的总管热风压力变送器检定，检定的部分数据如下表总管热风压力变送器检

14、定，检定的部分数据如下表：表四：压力变送器检定数据1234输入压力值（输入压力值（KPa）051013标准电量值（标准电量值（mA)4.00010.15416.30720.000实际电量值（实际电量值（mA)4.00010.17116.32819.989误差（误差（%）00.10.130.06结论：通过检定，总管热风压力变送器的输出误差小于结论：通过检定，总管热风压力变送器的输出误差小于0.5%，符合，符合标准要求，因此压力传感器异常不是主要原因。标准要求，因此压力传感器异常不是主要原因。烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD要因确

15、认二：流量计选型不当要因确认二：流量计选型不当现用流量计的设计说明书给出的参数值与实际现用流量计的设计说明书给出的参数值与实际值进行对照，数据如下表：值进行对照，数据如下表：预热段预热段加热段加热段均热段均热段插入深度插入深度800800800设计最大流量值设计最大流量值7000105007000实际最大差压值实际最大差压值100001500010000是否吻合是否吻合否否否否否否 通过对照表可以看出，目前使用的阿牛巴流量计的设计参数与实际工通过对照表可以看出，目前使用的阿牛巴流量计的设计参数与实际工况参数存在差别，但考虑到该流量计的定货周期较长，如果要对其进行换况参数存在差别，但考虑到该流量

16、计的定货周期较长，如果要对其进行换型改造还需要停产施工，而如果通过后续元件的性能优化及软件修改可以型改造还需要停产施工，而如果通过后续元件的性能优化及软件修改可以对流量的计算结果进行修正，因此暂不将该末端因素确定为要因。对流量的计算结果进行修正，因此暂不将该末端因素确定为要因。表五流量计的设计参数与实际参数对照表烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD 要因确认三：智能变送单元误差大要因确认三：智能变送单元误差大 使用毫伏信号发生器和数字信号校验仪对各差变使用毫伏信号发生器和数字信号校验仪对各差变送器配电器、压力变送器配电器、温度变送

17、器分别送器配电器、压力变送器配电器、温度变送器分别进行检定，下表是主要的检定数据：进行检定，下表是主要的检定数据： 仪表序号仪表序号12345输出最大误输出最大误差（差（%）0.20.160.21-0.140.17结果判定结果判定合格合格合格合格合格合格合格合格合格合格结论：通过对结论：通过对5个智能变送单元的检定，仪表的误差在允许个智能变送单元的检定，仪表的误差在允许误差范围，智能变送单元误差大不是主要原因。误差范围，智能变送单元误差大不是主要原因。表六智能变送单元检定数据烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD要因确认四：差压变送

18、器选型不当要因确认四：差压变送器选型不当1、实测流量计的最大输出差压值、实测流量计的最大输出差压值图六 最大差压值检测方法示意图18.22212.265高压值高压值低压值低压值烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD 如图所示，小组成员使用如图所示，小组成员使用13KPa（热风最大压（热风最大压力为力为13KPa）的压力变送器，在风机最大转速的情况）的压力变送器，在风机最大转速的情况下，分别检测流量计的正负导压管输出压力电量值，下，分别检测流量计的正负导压管输出压力电量值，通过换算得到阿牛巴流量计的最大输出差压值分别是：通过换算得到阿

19、牛巴流量计的最大输出差压值分别是：预热段预热段120Pa; 加热段加热段292 Pa；均热段；均热段118 Pa。2、比较流量计的最大输出差压值与差压变送器的量程范围、比较流量计的最大输出差压值与差压变送器的量程范围 预热段预热段加热段加热段均热段均热段实际最大差压值实际最大差压值Pa120292118差压变送器量程差压变送器量程Pa8014580误差误差33.3%50.332.2% 结论：差压变送器作为流量检测系统的重要检测仪器，其选型是否恰当对流结论：差压变送器作为流量检测系统的重要检测仪器，其选型是否恰当对流量的检测结果会产生直接的影响，从表七统计的情况看，三段的差压变送器量程量的检测结

20、果会产生直接的影响，从表七统计的情况看，三段的差压变送器量程范围与流量计的实际输出范围存在较大的差别，最大误差达到范围与流量计的实际输出范围存在较大的差别，最大误差达到50.3%，因此差压，因此差压变送器选型不当是主要原因。变送器选型不当是主要原因。表七流量计的最大输出差压值与差压变送器的量程对比烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD要因确认五：流量系数设置不当要因确认五：流量系数设置不当通过输入模拟信号进行验证，小组成员将相应的差压值、通过输入模拟信号进行验证，小组成员将相应的差压值、补偿压力值、补偿温度值以模拟电量值的形式输入到

21、补偿压力值、补偿温度值以模拟电量值的形式输入到UMC800智能控制器中，通过监控系统人机界面的显示数值智能控制器中，通过监控系统人机界面的显示数值与理论流量值进行比较，确定流量系数是否正确，比较的结与理论流量值进行比较，确定流量系数是否正确，比较的结果如下表：果如下表：输入差压输入差压值值补偿压力补偿压力值值补偿温度补偿温度值值显示流量显示流量值值理论流量理论流量值值误差误差预热段预热段1201300045070001000030%加热段加热段29213000450105001500030%均热段均热段1181300045070001000030% 结论：由表八统计的数据可以出，我们按各段热风

22、流量检测的最大参数值结论：由表八统计的数据可以出，我们按各段热风流量检测的最大参数值输入到智能控制器中，计算得到的最大流量值和理论流量值都有输入到智能控制器中，计算得到的最大流量值和理论流量值都有30%的误差，的误差，说明流量系数的设置不当，是影响整个流量检测系统检测精度的主要原因。说明流量系数的设置不当，是影响整个流量检测系统检测精度的主要原因。表八确定流量系数是否恰当的调查表烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD 要因确认六：要因确认六：温度传感器异常 温度传感器的作用是完成温度传感器的作用是完成温度补偿，小组使用热电偶检温度补

23、偿，小组使用热电偶检定装置对在用温度传感器进行定装置对在用温度传感器进行检定，通过检定，确认温度传检定，通过检定，确认温度传感器测量精度满足工业用廉金感器测量精度满足工业用廉金属热电偶计量检定规程的要求，属热电偶计量检定规程的要求，温度传感器异常不是主要原因。温度传感器异常不是主要原因。右图是检定原始记录的电脑截右图是检定原始记录的电脑截图。图。 图七 温度传感器检定记录烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD 要因确认七：要因确认七：导压管堵塞 由于流量计的导压管较长，小组成员使用压缩空气对三套流量计的六由于流量计的导压管较长，小组

24、成员使用压缩空气对三套流量计的六条导压管和压力变送器的导压管进行吹扫实验，认定导压管气流畅通无阻条导压管和压力变送器的导压管进行吹扫实验，认定导压管气流畅通无阻滞现象，导压管堵塞为非要因滞现象，导压管堵塞为非要因 通过上述的要因确认，我们找到了通过上述的要因确认，我们找到了造成热风流量检测系统测量误差大的造成热风流量检测系统测量误差大的两个主要原因：两个主要原因：差压变送器选型不当差压变送器选型不当 流量系数设置不当流量系数设置不当烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD序序号号 要因要因 对策对策 评价评价综合得综合得分分选定选定方

25、案方案经济经济性性时效性时效性可靠性可靠性难易程度难易程度1差压变差压变送器选送器选型不当型不当更换差压变送器更换差压变送器 10对差压变送器进行量程迁移对差压变送器进行量程迁移 16选定选定更换流量计更换流量计 82流量系流量系数设置数设置不当不当重新购置流量积算仪重新购置流量积算仪 10请原设计单位重新计算流量请原设计单位重新计算流量系数系数 8自行计算流量系数自行计算流量系数 14选定选定图例：5分 3分 1分 对策可行性分析：对策可行性分析： 小组针对确定的各条主要原因小组针对确定的各条主要原因制定备选的解决问题的方案，并对所选方案进行了对比制定备选的解决问题的方案，并对所选方案进行了

26、对比分析：分析：表九 对策评价选择表烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD 针对所选方案，小组成员集思广益，讨论制定了相应的针对所选方案，小组成员集思广益，讨论制定了相应的 对策措施，按对策措施，按5W 1H的原则，明确目标，措施到位，责任到人，的原则，明确目标，措施到位，责任到人， 具体见对策实施表：具体见对策实施表：序序号号问题问题对策对策目标目标措施措施负负责责人人地点地点完成时完成时间间1差压变送差压变送选型问题选型问题 改变差压变送改变差压变送器量程范围器量程范围使差压变送使差压变送器全量程有器全量程有效检测效检测 通过编

27、程器通过编程器修改差变量修改差变量程程关关宏宏现场现场及及标准标准室室2007.8.202流量系数流量系数设置不当设置不当 调整控制程序调整控制程序准确计算流准确计算流量结果量结果修改修改CONTROBUILD中的中的流量系数流量系数 杨杨凯凯 计量计量室室2007.8.20 表十对策实施表烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD实施一存在的问题： 差压变送器选型不当，量程超限。 1、量程迁移 根据活动前期确定的最大差压值,对三台差压变送器进行量程迁移。目前使用的差压变送器是上海威尔泰仪表公司生产的MV2000型微差压变送器，支持HA

28、RT协议，通过专用软件可以对测量范围进行调整。 图八差压变送器量程迁移烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD2.精度校验 对迁移量程后的差压变送器进行示值误差、回差误差以及线性度检验：图九精度校验烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD 实施效果：1、使用HART协议编程器对三台差压变送器进行通讯，从显示的数据来看，三台差压变送器的量程范围都得到了有效修改。2、通过对迁移量程后的差压变送器进行示值误差、回差误差以及线性度检验,量程迁移后的差压变送器满足计量精度要求，具体检定

29、数据如表十一。 项目1234差压变送器1输入压力值（Pa）04080120标准电量值4.0009.33314.66720.000实际电量值4.0009.35414.68919.970误差（%）00.130.14-0.19差压变送器2输入压力值（KPa）0100200292标准电量值4.0009.47914.95920.000实际电量值4.0009.46514.93420.012误差（%）0-0.09-0.160.08差压变送器3输入压力值（KPa）04080118标准电量值4.0009.42414.84720.000实际电量值4.0009.44814.87120.014误差（%）00.150.

30、150.09表十一：差压变送器检定记录 烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD 实施二： 问题:流量系数设置不当 。 对策: 重新计算热风流量计算数学模型中的流量系数K。 1.计算K值根据输入信号为差压（未开方）、带压力补偿（P）、温度补偿（T）的流量计算数学模型M=K K=公式中 以加热段空气数据为例： 式中最大瞬时流量M：15000流量计最大差压 ： 292Pa压力补偿P ： 1300Pa温度补偿T： 450标况密度 ：将已知条件代入公式求得K为：P2015.273752. 0TPPPAhm3P203NmKgPM烟台鲁宝钢管有限

31、公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD 左图看到的就是UMC800的组态软件controbuild中加热段热风流量计算的程序截图，其表达的就是数学公式：PTPP273101325755. 020F=K 我们将重新计算的K值作为新的流量计算系数取代原来的系数，并通过上位机下载到智能控制器UMC800中。2.组态软件中修改K值图十组态软件中的流量计算程序段烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD实施三：存在的问题: 调整后的系数值是否准确 对策：模拟工况参数进行测试1.配置工况参数表工况参数工

32、况参数仿真参数提供仪器仿真参数提供仪器参数值参数值电量值电量值理论值理论值差压值（差压值（ ）多功能数字信号校验仪多功能数字信号校验仪292Pa20mA15000补偿压力值（补偿压力值（P）综合校验仪综合校验仪13000Pa20mA补偿温度值（补偿温度值（T）直流电阻箱直流电阻箱450264.11P表十二参数配置表 烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD2.实际测试：显示单元显示单元图十一：模拟工况参数测试示意图图十一：模拟工况参数测试示意图监控主机监控主机UMC800智能控制器智能控制器多功能数字多功能数字信号校验仪信号校验仪综合

33、校验仪综合校验仪直流电阻箱直流电阻箱烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD3. 测试结果： 通过测试，当我们给出最大流量差压值、输入相应的补偿压力、补偿温度值后，监控系统人机界面中的加热段热风流量显示值为 与理论值15000 的差为-35 ，误差为-0.2%，符合计量精度要求。因此可以判断我们计算得到的的流量系数是 14965 准确的！准确的！hm3hm3hm3烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD通过活动前后加热段热风流量曲线的电脑截图可以直观地看出活动效果：图十二 ：

34、活动前后加热段热风流量曲线对比图烟台鲁宝钢管有限公司烟台鲁宝钢管有限公司BAOSHAN IRON & STEEL , LTD 为了系统全面地检查本次活动所取得的效果，我们对改造后，三段热风流量的检测情况进行了跟踪调查：时间预热段加热段均热段温度压力差压值理论流量检测流量温度压力差压值理论流量检测流量温度压力差压值理论流量检测流量10.20 8：30428867456489651242812842031322013271428849322869289710.258：30487798375496554648711221951242512469487751292647265411.109：0

35、0392691564996501639250910295759617392668462019201411.208：3041166738496249824118219691739218411667311965198311.289：304261056645197521742615171451119111237426976592144216012.108：304401014716961698444015062041314613102440981642967298112.158：3043814207975347546438183124514452144174381326722979301812.208：30450146581766976984501897264148891492745013897331973210表十