王智中博士，中钢公司（中国台湾）
开发漏气源测试方法，分析漏气数据，为定期检修和更换烧结台车提供依据，从而提高烧结设备的生产率。
利用基于空气噪声的声压麦克风以及NI硬件和软件开发系统，用于即时检测烧结台车的空气泄漏，帮助公司节约能源、减少碳排放、提高产量并提升质量。
作者：
王智中博士－中钢公司（中国台湾）
王 智中－中國鋼鐵股份有限公司
炼铁厂主要提供炼钢时所需的铁水和原材料，而炼焦炉与烧结厂分别供应高炉炼铁所需的炼铁原料，即用于熔化、还原铁矿石并烧结的焦碳（一种固体碳燃料）和烧结矿。烧结厂主要生产烧结矿，用作高炉炼铁的原料。其主要制作过程是将各种铁矿石、助熔剂（如石灰石）、焦碳末等原料按规定比例混合，经勻拌滚筒加水搅拌造团后，送至烧结厂进行煅烧。团聚的烧结矿经轧碎筛选后，将5~50 mm合格粒度的烧结球团送至高炉作为炼铁的主要原料。
在烧结过程中，烧结透气性(JPU)是用于检测烧结状况的重要指标。生产过程中的透气性取决于排气系统的通风量。烧结机是排气系统中直接与原料接触且最容易发生漏气的组成部分。
烧结机结构由多个烧结台车组成，每部台车前后均设有密封设备。这些设备与台车横梁底部和风箱侧边硬质金属板接触。为了防止与锋利的烧结料发生摩擦，进而产生刮痕和漏气，烧结过程中需留有一定的膨胀空间。一旦烧结机台车发生漏气，将导致通风量减少，直接造成烧结球团难以形成，降低烧结产量。
完好的烧结台车不会出现漏气状况，排气系统的风扇负担较低，用电量较少。对于发生漏气的烧结台车，风扇必须以较高的转速来维持一定的通风量，此时驱动风扇的马达会提供较高的驱动电流，因而消耗较多的电量。为了提高烧结厂的生产率，我们需要采用一种有效的漏气检测方式，以探测漏气量以及漏气源，并分析漏气数据，作为烧结台车定期检修更换的依据。
以往我们依靠人力在烧结机操作过程中进行检测，人员必须长时间暴露在高粉尘及高噪音（约90-110 dB）的环境下，利用自己的眼力、听力作出判断。然而，漏气源可能是料面或台车本身等各个不同的部位，人为难以确定漏气位置。
且漏气造成的噪音大小与漏气量无绝对关系。单凭听力难以判断漏气是否严重。此外人力检测的结果难以量化、记录，无法作为烧结台车定期检修的可靠参考。
为了提高测试率，避免人员因长时间暴露在恶劣的环境下所受到的健康危害，我们希望建立自动化漏气测试系统，人员可在电气室内操作该系统进行即时测试，监测现场各烧结台车的漏气情况。同时利用该系统进行信号分析、数据记录，以作为今后烧结台车定期检修的依据。
信息技术(IT)的价值在于能够定性和定量分析问题，达到将问题视觉化呈现的目的。如需建立漏气测试系统，我们必须明确如何识别漏气现象、如何识别不同的漏气形态并量化其影响程度，以及如何根据计划维护和工作能力考量选择最需要维护的台车。
在选择信号采集和分析平台之前，我们则需要考虑平台编程语言的可用性、计算能力、硬件通信及长期使用下的可靠性等因素。NI针对各种不同测量需求推出多种可靠的模组化硬件，搭配NI LabVIEW与各种工具包，借助此解决方案，可以快速开发灵活、高整合度的定制系统，从而完全满足以上考量需求。该系统结合声音阵列、射频识别(RFID)技术与NI-PXI平台，为自动化漏气测试系统提供了一个出色的解决方案。
我们使用基于空气噪声的声压麦克风开发测试台车漏气情况的最佳测试规范。同时利用阵列架构，全方位检测台车每个部位的漏气情况，再搭配NI PXI机箱、PXI-8106嵌入式控制器与PXI声音和振动模块来进行数据采集。将LabVIEW作为开发平台，加速实现检测及验证方法的可行性，并检测系统的稳定性。提供即时台车漏气信息，通过适当的维护，达到节能、减碳、增产及提升品质的目标。
我们将开发完毕的自动化测试系统置于中钢一号烧结厂中，测试并记录各台台车的漏气情况。依照测量结果对漏气情况最严重的20台台车进行检修，获得了良好的结果。定期检修前的平均产量为6205吨/日，定期检修后平均产量为6292吨/日，产量约增加87吨/日，平均产率约增加0.65%。
烧结台车系统除定期检修时间外，24小时不断运作，因此仅对20台台车进修了检修，产量就有明显提升。在固定产量目标下，减少烧结台车的漏气，试图增加通过烧结台车的有效通风量，可减少驱动烧结台车风扇的负担，进而降低驱动风扇马达的驱动电流。
改善前的耗电量为3282 kW/h，改善后的耗电量约为3245 kW/h，每年平均节省电费约54万新台币（16,000美元以上）。而在整体烧结过程中，以每度电会产生0.637公斤的二氧化碳计算，使用该系统后，每年将可减少约198吨的二氧化碳排放量。此外，低漏气量将提高烧结矿的合格率。因粒径不合格而必须回收的烧结矿数量减少，可降低回收成本并避免重复烧结所造成的能源浪费。
而且，烧结完毕的烧结矿将作为高炉冶炼铁水的主要原料。其中，中钢本身生产供高炉使用的烧结矿数量不足时，就必须向外界购买焦煤球团矿作为替代原料之一。以往中钢冶炼过程中使用的烧结矿/球团矿比率约为78%/22%。在定期检修之后，烧结工厂能提供的烧结产量大幅提升，烧结矿/球团矿比率可达到82%/18%。我们计算使用烧结矿代替球团矿的增产效益约为
1800万新台币/年。利用烧结矿作为原料，提高了球团的燃烧效率，提升了烧结矿和高炉的产量，节约了高炉的能源，进而降低了整个钢铁生产的成本。
NI工程师提供系统开发的咨询及支持，帮助我们加速开发及验证整个清洁能源工程方案的可行性。通过台车漏气测试系统，烧结矿产品质量和产量得到显著提高，未来我们将在其他烧结厂使用。我们的解决方案能够明显有效地提高人员安全保障、节约能源、减少二氧化碳排放量，并增加产量。
作者信息：
王智中博士
中钢公司（中国台湾）
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王智中博士