楊春霞 張瑞娟

摘要：鋼材是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，房屋建筑、交通運(yùn)輸、航空航天、軍事等都需要鋼材作為材料，隨著工業(yè)建設(shè)的發(fā)展，對(duì)鋼材的需求量越來(lái)越大，對(duì)冶煉質(zhì)量的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。為了適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的需要，必須對(duì)煉鐵工藝進(jìn)行改革，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。高爐煉鐵技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了幾千年，是一種非常成熟和先進(jìn)的煉鐵技術(shù)。因此，為適應(yīng)工業(yè)發(fā)展需要，提高高爐冶煉效率，保證鋼鐵產(chǎn)量和質(zhì)量，利用電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)高爐冶煉操作進(jìn)行精確控制，是提高鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量的重要途徑。另外，高爐煉鐵電氣自動(dòng)化控制能在節(jié)省人力、物力和時(shí)間的前提下，更好地監(jiān)控和反饋鐵水冶煉控制的各個(gè)環(huán)節(jié)，保證高爐冶煉的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：高爐煉鐵;電氣自動(dòng)化;控制系統(tǒng);研究;分析

1高爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成

在日常煉鐵作業(yè)中，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)一般采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)。對(duì)于高爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)煉鐵高爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本思路是實(shí)現(xiàn)低生產(chǎn)成本、高生產(chǎn)性能，同時(shí)充分提高整體生產(chǎn)效率，更加節(jié)能。在煉鐵高爐電氣自動(dòng)化控制中，控制系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性是最重要的?，F(xiàn)代煉鐵高爐系統(tǒng)的設(shè)備往往不在同一地點(diǎn)，因此有必要保證設(shè)備布置的合理性，以減少電氣控制電纜等的使用，從而節(jié)約建設(shè)和維護(hù)成本，提高設(shè)備的性價(jià)比。煉鐵高爐電氣自動(dòng)化控制采用分層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以PLC系統(tǒng)為基本操作站，連接系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備、遠(yuǎn)程控制和電氣系統(tǒng)，通過(guò)本地Internet采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)并匯總到PLC、上位機(jī)。根據(jù)反饋的數(shù)據(jù)，監(jiān)控人員可以對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)高爐運(yùn)行的自動(dòng)化管理和控制。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，有必要采用PLC系統(tǒng)的等冗余配置，以避免鏈路故障影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2煉鐵高爐電氣自動(dòng)控制的各系統(tǒng)構(gòu)成

2.1自動(dòng)控制系統(tǒng)。

將自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用于煉鐵高爐的運(yùn)行中，可以對(duì)煉鐵過(guò)程中的各種參數(shù)，如風(fēng)壓、風(fēng)溫、流量等進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)和控制，使高爐的工作狀態(tài)得到明確的界定。一般來(lái)說(shuō)，高爐在運(yùn)行過(guò)程中主要是利用電氣、儀表和PLC、計(jì)算機(jī)來(lái)完成綜合控制。輔助系統(tǒng)實(shí)際上是負(fù)責(zé)確定控制難度的具體工作，一般會(huì)采用繼電器或PLC系統(tǒng)監(jiān)控自動(dòng)化系統(tǒng)。監(jiān)控人員可以結(jié)合模擬畫面查找歷史趨勢(shì)的手段，然后判斷確定設(shè)備的運(yùn)行情況，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備在運(yùn)行中出現(xiàn)問(wèn)題，需要工作人員采取相應(yīng)的措施及時(shí)處理，以保證現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的正常運(yùn)行，及員工的人身安全?？刂迫藛T可以通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)各種設(shè)備和閥門開(kāi)關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，從而調(diào)整高爐的實(shí)際情況。

2.2高爐傳動(dòng)控制系統(tǒng)。

在高爐傳動(dòng)系統(tǒng)中，會(huì)用到各種高低壓傳動(dòng)設(shè)備，如皮帶機(jī)電機(jī)、風(fēng)機(jī)電機(jī)、探尺電機(jī)等。在具體的運(yùn)行控制中，通常采用交、直流調(diào)速方式，尤其以交-直-交變頻調(diào)速方式最為普遍。同時(shí)，為了進(jìn)一步提高運(yùn)行中高爐傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，減少故障的發(fā)生，通常在調(diào)速系統(tǒng)中進(jìn)行冗余設(shè)置，增加與控制裝置相同的變頻器作為備用，如果主控裝置出現(xiàn)故障，可由后備控制裝置切換進(jìn)行控制，保證整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.3自動(dòng)熱風(fēng)爐系統(tǒng)。

在煉鐵高爐生產(chǎn)中，熱風(fēng)系統(tǒng)必須進(jìn)行燃燒、燜爐、送風(fēng)三道工序，以保證煉鐵過(guò)程對(duì)熱風(fēng)的需求。熱風(fēng)爐有三種工作方式：全自動(dòng)、半自動(dòng)和手動(dòng)操作。在全自動(dòng)模式下，熱風(fēng)爐能在設(shè)定的工作模式下自動(dòng)優(yōu)化調(diào)整高爐內(nèi)的燃燒過(guò)程，同時(shí)能記錄燃燒過(guò)程中爐頂溫度、冷風(fēng)流量、煤氣流量等的變化，來(lái)控制高爐的實(shí)時(shí)運(yùn)行，工作人員進(jìn)行掌握和控制，來(lái)及時(shí)處理異常情況，保證高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.4高爐生產(chǎn)過(guò)程中原料系統(tǒng)自動(dòng)化控制。

原料自動(dòng)化系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期發(fā)展和應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，該系統(tǒng)在高爐生產(chǎn)中能夠根據(jù)記錄料倉(cāng)中原料輸入和輸出值，從而計(jì)算出加入到高爐內(nèi)原料的數(shù)量，這樣就可以及時(shí)掌握高爐生產(chǎn)中的各種原材料量。（原料）自動(dòng)化系統(tǒng)就能夠通過(guò)自身的精確計(jì)算而完成對(duì)整個(gè)高爐原材料稱量的有效管控。其具體操作過(guò)程如下：（1）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)定的原料供給品種來(lái)自動(dòng)設(shè)置相應(yīng)的裝料量。（2）稱量料斗中的具體質(zhì)量會(huì)通過(guò)負(fù)荷傳感器檢測(cè)出來(lái)，并且通過(guò)PLC控制程序的計(jì)算完成對(duì)實(shí)際物料量和設(shè)定量值的對(duì)比，當(dāng)實(shí)際量達(dá)到設(shè)定量的95%時(shí)，就會(huì)指示給料機(jī)停止給料，通過(guò)余振完全達(dá)到設(shè)定值。（3）當(dāng)實(shí)際量完全達(dá)到設(shè)定量時(shí)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出‘滿”信號(hào)，同時(shí)還會(huì)記錄此時(shí)稱量值。（4）如果因?yàn)樵O(shè)備故障而導(dǎo)致上述信號(hào)無(wú)法發(fā)出，或者給料機(jī)無(wú)法停止，就會(huì)迅速做出備用停運(yùn)指令，避免影響高爐生產(chǎn)。（5）在放料結(jié)束后，料斗閘門就會(huì)關(guān)閉，同時(shí)在計(jì)算機(jī)中也會(huì)發(fā)出稱量斗為0的空信號(hào)，并把相關(guān)指令傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)的電氣設(shè)備，之后計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就會(huì)按照既定的原料值來(lái)精確完成給料稱量控制。

2.5自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。

煉鐵高爐電氣自動(dòng)化操控系統(tǒng)還應(yīng)該建立一個(gè)單獨(dú)的監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)合理的設(shè)計(jì)工藝畫面模塊，可以仔細(xì)的記錄煉鐵高爐工作過(guò)程中的數(shù)據(jù)，全面的了解全部設(shè)備運(yùn)行的情況，同時(shí)還可以使各種數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn)共享，使有關(guān)工作人員可以發(fā)現(xiàn)煉鐵高爐工作過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題并給予及時(shí)的處理，以便于可以對(duì)煉鐵高爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況全面的了解，保證電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，在一定程度上推動(dòng)生產(chǎn)作業(yè)的順利開(kāi)展。

3電氣自動(dòng)化對(duì)高爐生產(chǎn)的影響

目前一些處于粗放型管理階段，還不能實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理要求，還存在技術(shù)數(shù)據(jù)采集周期長(zhǎng)、利用率低等問(wèn)題，上級(jí)管理部門無(wú)法第一時(shí)間獲取信息反饋，導(dǎo)致不能及時(shí)地做出管理決策;上級(jí)部門因無(wú)法掌握全面的生產(chǎn)信息，難以系統(tǒng)準(zhǔn)確地對(duì)生產(chǎn)情況做出分析;大量數(shù)據(jù)需要人工二次采集、輸入、計(jì)算，工作量大，工作效率低等，而利用信息技術(shù)手段和電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)將高爐煉鐵自動(dòng)化以后，以上問(wèn)題都得到了很好的解決，由自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)十分詳盡并且留有記錄，避免了人工采集的費(fèi)時(shí)費(fèi)力以及疏漏可能，有效地保證了生產(chǎn)的順利進(jìn)行，從節(jié)約成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量到提升工作效率各方面都起到了積極的作用。

4現(xiàn)階段高爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展和升級(jí)方向

在現(xiàn)階段為了更好滿足高爐生產(chǎn)的實(shí)際要求，在當(dāng)下高爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)一般都會(huì)選擇開(kāi)放性設(shè)計(jì)，但是其必須以系統(tǒng)的穩(wěn)定性和合理性為前提，并盡可能降低成本造價(jià)，增強(qiáng)系統(tǒng)的性價(jià)比。雖然在當(dāng)下自動(dòng)控制技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等日新月異，智能化、自動(dòng)化程度越來(lái)越高，這也為高爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)提供了今后的發(fā)展方向，奠定了今后的發(fā)展基調(diào)。在今后應(yīng)該重視對(duì)智能電子設(shè)備、遠(yuǎn)程控制、互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)燃夹g(shù)設(shè)備的有效應(yīng)用和全面開(kāi)發(fā)，將其作用和價(jià)值充分發(fā)揮到高爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，積極拓展系統(tǒng)應(yīng)用范圍，豐富系統(tǒng)功能，不斷提高高度電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的智能化和自動(dòng)化程度，為高爐煉鐵生產(chǎn)提供更加高效、穩(wěn)定的控制保障，為鋼鐵冶金企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和自身的可持續(xù)發(fā)展做出有效貢獻(xiàn)。

5結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，煉鐵高爐電控系統(tǒng)在鋼鐵企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，不僅大大提高了高爐冶煉質(zhì)量，而且生產(chǎn)出了更多優(yōu)質(zhì)鋼材產(chǎn)品，有效降低了能源損失，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排目標(biāo)，減少了環(huán)境污染，為鋼鐵企業(yè)帶來(lái)了更大的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。在冶煉過(guò)程中，工作人員要有效的分析和合理的控制煉鐵高爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括爐頂供料系統(tǒng)、熱風(fēng)爐系統(tǒng)等，不斷提升電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用的效率，以此不斷提升高爐煉鐵的工作效率，促進(jìn)冶煉行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

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