技术工作报告Word文档格式.docx
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所以，在整个研发过程中，必须要坚持创新的原则，没有创新的思想、创新的思维、创新的办法，本课题研究将手足无措、一筹莫展，创新是本课题研发的灵魂。
1.3实用原则
任何新理论、新技术的最终目的都是为了应用，为了解决实际问题。
焦炉无组织排放在线监测系统的研发也必须遵守实用这一原则。
实用原则包含有如下几重含义：
1）、技术方案的可实现性。
设计的技术方案必须能得到市场支持，采用的仪器、设备是市场上实际存在的、质量技术监督认可的商品；
自制的整部件所使用的元器件或材料也应是市场上实际存在的、质量技术监督认可的商品。
这样才能保证产品交付使用后的质量和日后维修配件的供给。
2）、生产工艺或施工工艺的可执行性。
技术方案的工程化设计应考虑到目前企业内部或外协单位生产或施工设备的技术水平，在允许的误差范围内，保证生产工艺或施工工艺可以执行。
否则，技术方案的工程实施可能是纸上谈兵，无法实现；
也可能是事倍功半、得不偿失。
实用的工程化设计不仅能降低工程造价，也能有效节省工程投付使用后的维修成本。
3）、使用和维护的可操作性。
作为一种较为复杂的系统产品，友好的、简易的、人性化的人机交互界面；
有利于日后维护的模块化、即插即拨的整部件设计；
系统的故障诊断和通信告知等都是产品实用的重要技术指标。
从设计一开始就应该考虑到技术设计的这一实用原则。
4）、工程造价的可接受性。
技术设计的另一实用原则是产品的性价比。
工程设计的最终目的是要解决实际问题，实用。
在满足应用所必须达到的使用功能和技术指标前提下，采用的技术先进性要适量超前，产品的可靠性和稳定性要绝对保证，通过合理的技术处理和技术创新，最大限度地降低工程成本，达到最佳的产品性价比，最终被广大用接受。
1.4恶劣环境下的高可靠性原则
焦炉环境是相当恶劣的，高温、严重的烟尘、一年四季的气候变化、生产设备运行中产生的振动和位置的大幅度变动等，都对精密的测试仪器、设备、IT产品和定位系统构成严重威胁。
另外，在线监测系统是一种全自动的24小时连续运行的实时监测系统，这是该产品最基本的使用要求。
鉴于上述两点，在产品设计到施工的全过程中，每个环节都必须严格执行高可靠性原则。
1.5复合人才战略
在线监测系统是一个跨学科的综合性应用工程，它涉及到测控技术、机电一体化技术、环境监测技术、计算机软硬件技术、图像处理及识别技术、网络技术、无线通信技术、半导体制冷技术、结构设计及制造技术、光电烟雾识别技术等。
系统设计需要各方面的专业技术人才，但更需要能统领若干个领域的复合型人才，这样才能根据总体需求，设计出先进的、多种技术有机融合的系统产品。
2.技术工作的实施过程
2.1调研
调研工作包括二方面内容：
一是针对焦炉无组织排放在线监测这一课题查找国内外的有关技术资料。
二是对使用现场进行实地勘测、调研，了解机械化炼焦炉的构造特点、炼焦原理、工艺流程、焦炉环境等。
该项工作从2005年8月开始，大约进行了三个月。
在查找资料过程中，除了国家或行业有关排放标准和监测分析方法标准外，没有发现有与无组织排放在线监测有关的标准，也没有发现与需要开发的产品有关的国内外技术资料。
唯一可供参考的是HJ/T76—2001《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法》。
现场勘测、调研是在山西焦化集团进行的，勘测、调研对象是4.3米机械化顶装炼焦炉，勘测、调研的内容如下：
1）、当地的气候条件。
调查了当地夏冬二季气温、湿度、气压、风向、风速、风雪荷量、冰雹日数和降雨量等有关数据。
2）、焦炉生产工艺。
包括装煤岗位、推焦岗位、放焦岗位、上升管岗位、机焦侧炉门岗位、拦焦岗位等，了解了与岗位相关的操作过程及工艺要求。
3）、周围空气环境的检测。
用LDZJ-07-KC6120型大气综合采样器，对炉顶、焦炉炉顶周围、装煤及出焦时的颗粒物、二氧化硫、二氧化氮、苯并芘、苯可溶物进行了测试。
通过现场勘测、调研，编制了《炼焦炉工艺环境调查报告》，和查找到的技术资料一起，为下一步可行性研究提供了原始资料。
2.2可行性分析研究
在调研的基础上，根据在线监测系统需要解决的问题，对课题的技术可行性进行了分析研究。
分析研究从需要解决的具体问题着手，共分九个题目逐项研究、讨论，提出了每个问题的解决原理和解决办法，为课题研发在技术上是否可行提供了充分的依据。
这九个题目是：
1）、废气污染物的产生及监测原理；
2）、炉顶滑行系统的控制与监测；
3）、装煤系统的控制与监测；
4）、出焦系统的控制与监测；
5）、炉门泄漏气体监测与控制；
6）、出焦、装煤定位系统；
7）、无线传输原理及说明；
8）、系统结构；
9）、系统可视功能。
通过可行性的分析研究，编制了70页《机械化炼焦炉废气污染物无组织排放在线监测系统测控原理（方案）》，该项工作在05年12月底完成。
为了广泛听取业内专家的意见，山西省环保局科技处于06年1月24日主持召开了方案论证会，并论证通过了该方案。
论证会上，各位专家提出了宝贵的意见，为下一阶段的研发工作打下了良好、扎实的基础。
2.3重点课题实验
重点课题实验进行近一年时间，目的是对关键技术及工艺性进行实验验证。
验证的课题有：
1）、对颗粒物、二氧化硫、硫化氢实施监测时，在抽取样品气体过程中及样品气体经过60米长的管道时，其污染物浓度是否会被稀释？
如果被稀释，是否还能测出污染物浓度。
2）、在线检测仪器是将样品气体抽入贮气罐中后再进行测试，在抽气时是否会同时抽入洁净空气而稀释了污染物浓度？
如果有，如何修正。
3）、采样管堵塞试验。
由于装煤过程中产生的烟气中含有大量的煤焦油，粘性大，附着力强，安装在装煤车平台四周，用来输送样品气体的采样管是否会被堵塞？
需要验证。
4）、滑行轨道防滑试验。
滑行车滑行轨道架设在离炉顶高5米处，在冬季雨雪天结冰后，滑行车运行时是否打滑？
5）、采用光电烟雾识别方案是否能够对炉门泄漏的烟雾进行识别？
识别的准确性如何？
6）、采样口选择控制电磁阀温度试验。
由于装煤或出焦时，装煤车平台四周或拦焦车集气罩周边的温度很高，需安装在这些位置上的电磁阀是否能在这种环境下正常工作？
7）、拦焦车磁性接近开关定位验证。
根据拦焦车运行时的晃动情况，确定定位磁铁与接近开关的合理距离。
8）、用无线网桥实现图像信息远距离传输的实验。
9）、自由口状态下，PLC和通信控制服务器的通信实验。
10）、PLC的RS232串口扩展实验。
11）、不定长数据包接收结果的验证。
12）、图像识别中泄漏鉴别方法的验证。
通过重点课题实验，到2006年底完成了关键技术的攻关，为下一步的系统设计奠定了坚实的基础。
2.4建立系统总体模型
根据炼焦炉的构造和炼焦生产工艺，考虑到焦炉的恶劣环境，整个系统分为现场数据采集、后台系统控制及数据处理、中间无线传输三个层次，由此确定了系统的框架结构，总系统有如下子系统组成：
1）、炉顶及泄漏数据采集子系统；
2）、装煤/导烟数据采集子系统；
3）、拦焦数据采集子系统；
4）、炉门泄漏数据采集子系统；
5）、系统控制及数据处理子系统；
6）、气象子系统。
这样的系统结构有利于在设计中根据具体情况，采取有效措施，保证系统的高可靠性。
现场数据采集子系统工作在比较恶劣的环境中，为了保证数据的安全，它仅负责数据采集，不承担数据保存，实时数据及时传送到后台，由机房中的高性能计算机负责保管。
另外，安装在现场的仪器设备可以通过营造局部的小环境，来保证仪器设备正常运行所需的环境条件，避开焦炉恶劣的环境状态。
后台工作的主要设备计算机一般需要比较好的环境条件，可根据焦化企业的具体情况，设立专用机房或合用机房，保证系统主要核心设备能稳定可靠运行。
采用无线传输方案的最大优点是减轻了企业的负担。
这一负担不仅是工程造价，更重要的是后期布线施工会给企业造成多方面的不利影响。
另外，根据焦炉的特点，要将各子系统用有线的方式连接起来，确实困难重重，有些地方甚至很难用一般的方法实现。
从技术方案的实用性考虑，采用无线传输是一个比较理想的方案。
2.5具体设计
从2007年1月份开始，研发工作进入了具体的设计阶段。
首先，根据系统总体技术方案编制了各子系统及软硬件设计的指导性文件，包括：
1）、系统及中控工作站功能（CLHBJL03000000）；
2）、炉顶污染物检测（CLHBJL04000000）；
3）、装煤污染物检测（CLHBJL05000000）；
4）、出焦污染物检测（CLHBJL06000000）；
5）、炉门泄漏检测（CLHBJL07000000）；
6）、炉盖上升管检测（CLHBJL08000000）；
7）、治理设施运行监测（CLHBJL09000000）；
8）、气象条件检测（CLHBJL10000000）；
9）、主要设备选型（CLHBJL11000000）；
10）、下位机软件原理框图（CLHBJL12000000）；
11）、通信内容及通信协议（CLHBJL13000000）；
12）、组网设计（CLHBJL14000000）；
13）、人机界面设计（CLHBJL15000000）；
14）、中控机软件原理框图（CLHBJL16000000）。
然后根据设计指导性文件展开了电气原理设计、机械结构设计和软件编程设计。
该项工作于2007年6月份完成，共设计完成各类图纸约330张。
编写了近4万字的技术说明书和3万多字的使用说明书。
2007年的7、8二个月，完成了施工图纸的设计，主要解决施工中炉顶滑行车支架与焦炉支架的连接问题、装煤车和拦焦车监测机房与车体有组结合问题、炉顶电缆桥架的设置和高温区桥架的设置问题、中控机房的设置问题和装煤拦焦信号提取问题。
2.6参与制造
由于该系统产品尚属首次生产，在2007年的9、10月的生产过程中，参与设计的全体技术人员全部下到生产现场，指导、参与、监督产品制造的全过程。
在生产准备阶段，利用设备材料齐套和外协加工时间，技术人员根据生产工艺需要编制了各子系统组成整部件的接线表和调试工艺，为接下去的装配调试作好了技术准备。
通过参与生产制造全过程，一方面保证了产品的生产质量，另一方面也发现了设计中存在的缺陷和错误，并及时改进了缺陷和改正了错误。
2.7指导安装
系统的复杂程度给首次施工安装的管理和实施带来了一定的困难，为此在10月下旬和11月上旬，安排了有经验的、对系统全局比较了解的技术人员去安装施工现场指导安装施工。
在施工现场，向施工人员解说设计思想和设计意图，让施工人员看懂图纸，叫施工人员按照设计要求正确施工，为保证施工进度和施工质量提供了技术支持。
施工现场情况比较复杂，在施工安装中，也发现了不少与原设计不相一致的地方，有些是因为当初现场勘测时不够周详而造成的设计缺陷，有些是因为由施工环境条件的限制不易施工操作，这些问题一经发现，通过修改施工图纸或改变施工方案，基本上都得到了解决。
2.8现场调试
从2007年11月10日开始，全体参与设计的技术人员都赴现场开始系统调试工作。
调试工作进行得非常艰难，一是当时的气候条件反常，多雨、多雪，天气格外寒冷；
二是炉顶的环境相当恶劣，对于从未到过焦炉的人来说是一种考验；
三是生产、施工、技术上存在的问题。
1）、生产问题主要反映在加工的零部件误差过大或加工精度不一致，使这些零部件安装后整体尺寸不能统一，给安装和调试带来了很大困难，有的甚至无法调试下去，最终只能重新加工这些零部件、重新安装，才能完成调试
2）、安装施工的问题主要反映在安装精度上，如炉顶滑行车轨道的安装，拦焦定位磁铁的安装等，由于安装尺寸不能保持一致，或安装精度达不到设计要求，就很难保证系统中动态设备能正确移动，需在动态中产生的功能能正确实现。
这里有设计上的问题，如设计的误差范围不够大，设计的方案施工中不易操作等；
也有施工手段的问题，如缺少合适的施工工具或施工工装等。
这类问题通过技术人员和施工人员的共同努力，逐个得到了解决。
3）、技术上的问题给调试工作带来的影响是最大的，这主要反映在设计与现场实际情况不一致。
例如，拦焦车定位系统的设计误差远远小于拦焦车运行中产生的位移误差；
滑行车定位系统的设计误差远远小于滑行车运行中产生的位移误差；
拦焦车定位系统中确定正反向运行的条件与现场操作人员的操作习惯不符合；
光电烟雾监测装置的设计参数与炉门烟雾泄漏特点不相吻合等。
这些设计上出现的问题，往往需要对原设计进行变更、调整，甚至重新设计，重新施工，反复较大，工作量也很大。
整个调试工作直至2008年3月底才完成。
3.技术标准的编制
3.1对有关的国家、行业标准的分析、理解
需要分析、理解的标准有二大类，一类是编制标准的标准，包括GB/T1.1—2000《标准化工作守则第1部分：
标准的结构和编写规则》；
GB/T1.2—2002《标准化工作守则第2部分：
标准中规范性技术要素内容的确定方法》；
GB/T15497—1995《企业标准体系技术标准体系的构成和要求》；
GB/T3101—1993《有关量、单位和符号一般原则》的编写规定和编制规范。
另一类是需要执行的标准，这类标准标主要包括：
1）、GB16297－1996《大气污染物综合排放标准》。
该标准规定，“按照综合性排放标准与行业性排放标不交叉执行的原则，......炼焦炉执行GB16171－1996《炼焦炉大气污染物排放标准》”。
2）、GB16171－1996《炼焦炉大气污染物排放标准》。
该标准分年限规定了机械化炼焦炉无组织排放的颗粒物、苯可溶物和苯并（a）芘的最高允许排放浓度。
也对与监测有关的采样点、采样频率和监测方法作出了规定，但不全面。
3）、HJ／T55－2000《大气污染物无组织排放监测技术导则》。
该标准是对GB16297－1996《大气污染物综合排放标准》附录C的补充和具体化。
标准对有关无组织排放的监控点的设置、采样频次、监测工况要求、采样方法和分析方法、计值方法等作出了规定。
4）、HJ／T126－2003《清洁生产标准炼焦行业》。
该标准是一个为焦化生产实行全过程污染源排放控制而制定的环保标准。
该标准将炼焦炉排放的气污染物（相对水污染物）分为二类，一类是在炼焦过程中产生的废气无组织排放，另一类是在装煤过程和推焦过程中产生的废气固定源。
标准对测点位置、监测采样及分析方法、监测频次、测试条件及要求作出了规定。
5）、HJ／T76－2001《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法》。
这是一个为有组织排放在线监测系统制订的行业标准，对制订无组织排放在线监测系统标准，无论是在标准的编排内容上，还是在标准的规范性方面，都有很好的借鉴作用。
3.2十移其稿多次论证
产品标准是企业在设计、生产、施工、交验过程中必须要遵守的技术依据。
标准的制订是件非常严肃、非常严格的工作。
产品标准的制订工作始于2006年3月，公司内部经过五次修改，在2007年10月22日，由省环保局科技处组织召开了一次本产品标准的专家咨询会，对第五稿产品标准提出了许多宝贵意见。
其后，多次请教各方面的专家，对产品标准又进行了四次修改，并委托山西省环保局科技处、山西省技术质量监督局标准化处，于2008年3月18日召开了本企业标准的备案审查会，这是标准的第九稿。
九稿标准的改动是很大的，无论是标准的内容还是标准的格式，从无到有，从初级到成熟，历经了近二年时间。
最后经标准化专家的进一步修改定稿，2008年3月28日在山西省技术质量监督局标准化处备案。
3.3本标准的特点
为《机械化炼焦炉废气污染物无组织排放在线监测系统》制订的Q/140000CL001-2008企业标准显示二大特点：
1）、标准用了近二万五千个字，对《机械化炼焦炉废气污染物无组织排放在线监测系统》的范围、要求以及特点和优越性进行了全面表述并制定了具体指标，同时也对在线监测系统的试验方法、标志、包装与领运、安装与调试、环境与安全、验收规则与质量责任做出了相应规范。
作为一种产品标准，这种规模是很少见。
2）、由于到目前为止，还见不到有关机械化炼焦炉废气污染物无组织排放在线监测系统的国家标准或行业标准或企业标准，所以这是一个创新型的标准。
这一标准除了对机械化炼焦炉废气污染物无组织排放在线监测系统的组成、主要功能、主要技术指标、试验方法、验收规则及质量责任等作出了明确的规定外，还以附录的形式制订了《机械化炼焦炉废气污染物无组织排放在线监测系统数据传输协议》。
传输协议规定了在线监测系统和区域监控中心之间进行数据交换传输时存在的个性问题，是对HJT212-2005《污染源在线自动监控（监测）系统数据传输标准》的补充和扩展。
4.产品设计的亮点
4.1炉盖上升管泄漏的计算机图像识别
炉顶可能会产生泄漏的共有400个点，300个炉盖，100个上升管。
如果采用烟雾传感器，一来数量大，炉顶不好安装，二来炉顶的高温和高烟尘很难保证烟雾传感器的正常可靠工作。
采用目前比较先进的计算机图像识别技术来监测炉盖上升管的泄漏，是系统设计中的一大亮点。
现有的图像识别大多是针对形态的像图或有规律运动的图像，对尚无找到运动规律的烟雾进行图像识别是一种大胆的尝试。
为了避免了漂烟干扰，增加炉盖、上升管泄漏识别的准确性，除了采用增量识别模型外，还增加了自己研发的烟雾规律识别模型。
4.2轨道及滑触线防护设计
滑行车滑行轨道架设在离炉顶高5米处，在冬季雨雪后容易结冰，造成滑行车运行时打滑，直接影响到系统的正常工作。
为此，专门设计了轨道防冰雪装置，当轨道上有结冰现象时，通过提高温度，融化冰体，保证滑行车在冬天也能安全准确运行。
滑触线为滑行车运行提供电源，安装在炉顶轨道旁。
在机侧，上升管产生的火焰会将滑触线烤坏。
在焦侧，熄焦车倒焦区域有大量的水蒸汽，当水蒸气大量进入滑触线时，可能会发生短路。
鉴于上述情况，在机侧加装了挡火板，在焦侧加装了挡湿板。
同时，采用双滑触器供电的方法。
这些措施保证了滑行车供电的可靠性。
4.3恒温机柜的半导体制泠
吊装在炉顶轨道上的监测装置工作在高温、高尘相当恶劣的环境下，而且用来安装监测装置的机柜体积受到环境空间的严格限制。
为了保证这些监测装置能可靠稳定运行，专门为其设计了恒温机柜。
恒温机柜内采用半导体制冷技术，机壳相对密封，四周采用保温材料，这种设计减少了外围恶劣空气进入和检测柜内外温度的热传导，确保机柜内部温度保持在25℃±
5，为检测机柜内部检测仪器提供合适的工作环境，提高了检测仪器的可靠性。
4.4炉门泄漏的光电识别和清洁保护
炉门上端的温度很高，尤其在出焦的时候。
用一般的烟雾传感器来实现对炉门泄漏烟气的监测是很难办到的。
设计中，利用当光穿过某种介质时其强度会减弱的原理，自行设计制造了光电检测装置，解决了这一难题。
炉门上端处在高烟尘环境中，光学装置最怕烟尘污染，所以还设计了一套能产生气幕的装置，用来保护烟尘对烟气检测装置的污染，延长烟气检测装置的使用寿命，提高烟气检测装置的可用性及数据检测的可靠性。
4.5摄像机镜头的清洁保护
为了保护摄像机镜头不被烟尘污染，增加了防护罩，防护罩的视窗玻璃用开启门保护，拍摄时打开，拍摄结束后及时关闭，减少烟尘对视窗玻璃的污染。
视窗玻璃采用纳米玻璃，便于清洗去污。
在炉顶煤塔两侧，专门为摄像机视窗玻璃设置了自动水清洗装置，利用循环检修时间，对摄像机视窗玻璃喷水清洗。
这三种措施克服了炉顶的恶劣环境，保证了所摄图像清晰可用，为提高图像识别率提供了可靠性保证。
4.6颗粒物检测装置减震保护
装煤车、拦焦车和滑行车运行时存在不同程度的振动和启、停冲击，颗粒物检测装置对震动的要求比较严格，为此在安装颗粒物检测装置时都加装了减震装置，用来延长颗粒物检测装置的使用寿命，提高颗粒物检测装置的可靠性和检测数据的准确性。
4.7定位系统
拦焦车定位是系统测试定位的关键，设计中采用磁感应计数定位、旋转编码器测距定位、生产工艺表定位三种方法同时运作、表决确定的方案，在系统控制软件中采用冗余设计，保证了定位的可靠和准确。
为了防止拦焦车制动时主动轮打滑，将旋转编码器安装在自制的从动轮上，增加了测距的准确性。
磁感应计数定位，用复位校正位计数、又用位计数校正复位计数，双向互相效验校正，同时用再二次复位加强复位计数器的效验校正，确保定位万无一失。
4.8气体检测装置多重保护
为了提高二氧化硫和硫化氢气体电化学检测装置的可用性和可靠性，在技术上采取了如下措施：
1）、在气体电化学检测装置前加装过滤装置，检测时首先对颗粒物过滤，避免污染传感器。
2）、检测完后用洁净的恒温恒湿气体进行养护，检测与养护时间比最少1：
9。
3）、过滤装置每隔一段时间由PLC自动控制反吹一次，提高过滤装置的重复使用性能。
4）、气体检测装置自动零气校正、标气校正，由PLC每隔一段时间自动修正检测装置的测试曲线，避免人工介入校正，提高系统连续运行时检测数据的准确性。
5.技术工作的体会
5.1环保在线监测产品的特殊性
环保在线监测产品一般都具有二个比较明显的特性，一是工作环境比较恶劣，二是需要全气候地运行。
这二个特点决定了环保在线监测产品必须是高可靠性的产品，它的可靠性要求比一般产品要高得多。
所以，在该类产品的设计和制造过程中，都必须把可靠性指标放在首位。
通过这次在线监测系统的设计、制造、安装，深刻体会到任何疏忽和考虑不周都可能会给系统的可靠运行带来致命的打击。
只有严肃认真、一丝不苟、科学老实、脚踏实地，才能真正设计制造出质量好、可靠性高、实用性强的环保在线监测产品。
5.2环保产业工作的特殊性
从事环保产业工作不是一般的艰苦，是天大的艰苦，这是这次所有参加设计、制造、施工人员的共同心声。
这么多的跨学科知识让人绞尽脑汁，这么恶劣的工作环境让人受尽煎熬。
但这一行业又是造福后代、行善积德的工作。
所以，虽苦亦乐。
既然开了头，就得把这项工作搞下去，为创造美好的人类居住环境贡献微薄之力。
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