淺析煉鐵高爐生產(chǎn)過程的自動化控制

盛麗娜

（山信軟件股份有限公司萊蕪自動化分公司，山東 萊蕪 271104）

在煉鐵高爐生產(chǎn)過程的自動化控制過程中，最主要的難點是控制過程比較復(fù)雜并且響應(yīng)時間較長，因此只有真正實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化控制，才能夠解決這些難題。通過調(diào)查我們可以發(fā)現(xiàn)，在煉鐵高爐生產(chǎn)的過程當(dāng)中，原料系統(tǒng)以及熱風(fēng)系統(tǒng)已經(jīng)通過計算機技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了自動化控制。目前，煉鐵高爐生產(chǎn)過程的自動化控制已經(jīng)取得了較大的發(fā)展。

1 原料系統(tǒng)的自動化控制

煉鐵高爐生產(chǎn)過程中，自動化控制的實現(xiàn)對于煉鐵高爐的發(fā)展具有十分重要的作用。通過將計算機技術(shù)應(yīng)用于煉鐵高爐生產(chǎn)過程的自動化控制中，達到最佳的生產(chǎn)指標(biāo)，提高煉鐵高爐生產(chǎn)的經(jīng)濟指標(biāo)，最終提升工作效率。與此同時，通過將計算機技術(shù)廣泛應(yīng)用于煉鐵高爐的生產(chǎn)過程中，也能夠有效地對不同的生產(chǎn)過程進行管理和調(diào)節(jié)，從而提升生產(chǎn)管理的效率，從真正意義上實現(xiàn)安全生產(chǎn)，提高社會經(jīng)濟效益。由于煉鐵高爐生產(chǎn)過程中的原料系統(tǒng)應(yīng)用計算機技術(shù)的歷史較為悠久，因此，整個過程的自動化控制也相對較為成熟。原料系統(tǒng)的質(zhì)量控制主要根據(jù)工作人員每次裝入漏斗中的原料最終值而決定，之后再將原料剩余值減去，這樣一來，就能夠得到每次工作人員實際裝入煉鐵高爐中的原料最終值，通過與定值進行比較后，能夠?qū)⑵渥鳛橄麓畏Q重過程中進行原料添加的數(shù)據(jù)依據(jù)，原料系統(tǒng)實現(xiàn)自動化控制也能夠為原來的數(shù)據(jù)精確計算提供重要依據(jù)，從而控制補給原料值的稱量工作。

在原料系統(tǒng)自動化控制的過程當(dāng)中，具體的操作為以下幾點：首先，在將稱量漏斗卸空后，測量系統(tǒng)中安排固定的數(shù)值，將稱量漏斗裝滿后，計算機就會自動地讀出裝滿后稱量漏斗的整體質(zhì)量，當(dāng)稱量漏斗再次被卸空，計算機會自動地顯示出零點質(zhì)量，這樣一來，計算機可以通過自動矯正稱量質(zhì)量，從而按照不同的品質(zhì)將卸空的原料進行數(shù)值的設(shè)定。其次，當(dāng)稱量漏斗中的原料數(shù)字通過負荷傳感器進行測定之后，運用計算機系統(tǒng)中的磁力進行比較運算，對稱量漏斗的實際稱量數(shù)值以及卸料設(shè)定值之間進行比較。當(dāng)稱量漏斗的實際稱量數(shù)值與卸料設(shè)定值之間的比例達到95%時，計算機會自動地給原料系統(tǒng)自動化控制發(fā)出指令，命令其減速工作；當(dāng)稱量漏斗的實際稱量數(shù)值與卸料設(shè)定值之間的比例達到100%時，供料機就會直接停止工作；當(dāng)工作人員在計算機類輸入相對應(yīng)的信號作為稱量值后，如果設(shè)備出現(xiàn)故障，或是達到100%不停止工作，或是為達到100%沒有發(fā)出相對應(yīng)的指令時，那么則需要發(fā)出105%的停運信號。只有當(dāng)稱量漏斗在完成材料放置后，計算機會顯示稱量漏斗的信號為零，通過將相對應(yīng)的指令發(fā)送到電器設(shè)備上，并命令這些設(shè)備進行閘門關(guān)閉，之后再啟動原料倉給料器，指令一旦發(fā)出，就會按照計算機安裝之前的規(guī)定數(shù)值進行具體的操作。

2 生產(chǎn)過程的自動化控制

在進行煉鐵高爐生產(chǎn)的過程當(dāng)中，由于鐵的冶煉工藝相對復(fù)雜、質(zhì)量不穩(wěn)定、響應(yīng)時間較長，液態(tài)和氣態(tài)相互作用等種種因素都會直接導(dǎo)致煉鐵高爐生產(chǎn)過程中自動化控制難度的加大。因此，對于煉鐵高爐生產(chǎn)過程的自動化控制并沒有原料系統(tǒng)那么成熟，在煉鐵高爐生產(chǎn)過程的自動化控制中主要通過應(yīng)用計算機技術(shù)，從而實現(xiàn)對煉鐵高爐的監(jiān)視操作、數(shù)據(jù)收集以及操作指導(dǎo)。對煉鐵高爐生產(chǎn)過程實現(xiàn)自動化控制的主要目的，是為了消除各項因素對于產(chǎn)品本身的干擾來源。一方面是由于輸入?yún)?shù)會進行經(jīng)常性的變化，而且變化的量十分大，而另一方面由于設(shè)備的故障，導(dǎo)致相關(guān)參數(shù)的波動，只有準(zhǔn)確地對參數(shù)進行測量，并且及時進行控制，才能夠從根本上削減不可控因素對產(chǎn)品的干擾。

通過將一系列的操作參數(shù)輸入計算機中，運用計算機技術(shù)能夠?qū)?shù)字模型進行審核，得到一定的評估數(shù)值，之后再根據(jù)這些數(shù)值對煉鐵高爐的溫度和狀況進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。除此以外，運用計算機技術(shù)還能夠?qū)赡茏兓囊幌盗幸蛩剡M行提前性預(yù)測，例如，在面對煉鐵高爐溫度變化這一情況時，計算機能夠通過各種數(shù)量的測量從而使得爐內(nèi)溫度保持在可控范圍內(nèi)。

煉鐵高爐生產(chǎn)過程中的自動系統(tǒng)調(diào)節(jié)主要分為以下兩個環(huán)節(jié)：第一種是開環(huán)調(diào)節(jié)，第二種是閉環(huán)調(diào)節(jié)。通過計算機測試從而進行調(diào)節(jié)的方式，被大家稱之為開環(huán)調(diào)節(jié)，在這一調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，計算機不能接受來自煉鐵高爐生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)輸出的反饋，它僅僅能夠根據(jù)操作者給出的指令不斷地調(diào)整控制方案，或者是直接不受到控制，將最終的結(jié)果進行打印，最終為操作人員提供參考分析的依據(jù)，由操作人員進行最終決斷和方案調(diào)整。另外一種情況即為，如果計算機只負責(zé)對于煉鐵高爐生產(chǎn)過程中的自動化控制結(jié)果進行顯示和打印，不完全地參與整個過程，那么，將由相關(guān)的操作人員進行方案的調(diào)節(jié)和控制。閉環(huán)調(diào)節(jié)主要指的是通過運用計算機技術(shù)對最終所特定的結(jié)果進行計算后，再進行方案的調(diào)整和控制。在這一整個過程中，計算機通過對煉鐵高爐的參數(shù)變化進行具體細致的檢查，在對這些參數(shù)變化進行綜合比較以及判斷后，最終得出適合煉鐵高爐生產(chǎn)過程自動化控制的方案，計算機不僅僅可以將這些結(jié)果進行打印，還能夠在將所獲得的信息反饋給工作人員的同時，自動地對煉鐵高爐進行調(diào)節(jié)，從而保證煉鐵高爐在具體生產(chǎn)過程中實現(xiàn)高效生產(chǎn)，操作人員不需要過分干預(yù)整個過程，這也被稱為全盤自動化。

3 技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用

成像設(shè)備這一應(yīng)用，能夠在很大程度上提高煉鐵高爐自動化控制的準(zhǔn)確性，這一設(shè)備主要通過在爐的頂部放置一個與之配套的成像設(shè)備，再加上用氬氣流套筒的保護，在操作室中設(shè)置一個監(jiān)視設(shè)備，從而做到時刻觀察著高爐中的反應(yīng)來做出全方位的安全保護。隨著布料方式的樣數(shù)增加，布料的精確性也相應(yīng)提升，利用率增加，成本也隨之降低。更有意思的是，如果有了成像設(shè)備，在進行高爐維護養(yǎng)護工作時，還能擁有更加真實有效的數(shù)據(jù)作為工作人員后續(xù)養(yǎng)護工作過程中的重要依據(jù)，這是目前各大煉鋼高爐自動化控制發(fā)展的主要方向。

我們可以通過應(yīng)用人機界面，從而在煉鐵高爐生產(chǎn)過程的自動化控制過程中實現(xiàn)集中的自動化控制，最終對煉鐵高爐的整個生產(chǎn)過程所運行的參數(shù)數(shù)據(jù)進行全方位的自動化控制。這也能夠促使相關(guān)的工作人員在工作中能夠更清晰地掌握煉鐵高爐在其生產(chǎn)過程中真實的生產(chǎn)狀態(tài)，通過人機界面的監(jiān)控和顯示能夠?qū)⒄麄€煉鐵高爐生產(chǎn)設(shè)備生產(chǎn)的畫面直接傳輸?shù)脚涮椎挠嬎銠C上。這樣一來，可以實施對相關(guān)設(shè)備進行計算機控制，一旦發(fā)生故障時，也能夠及時進行警報和處理工作，這也在另一角度為工作人員設(shè)備的檢查工作提供準(zhǔn)確明了的數(shù)據(jù)支撐，通過人機界面監(jiān)控技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)煉鐵高爐生產(chǎn)過程自動化控制的資源和數(shù)據(jù)共享。通過調(diào)查，我們可以發(fā)現(xiàn)在這些操作系統(tǒng)中融入PLC系統(tǒng)，能夠有效地對煉鐵高爐生產(chǎn)過程自動化控制進行全方位的管理。這不單單能夠降低煉鐵高爐在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的設(shè)備故障概率，還能夠?qū)φ麄€煉鐵高爐生產(chǎn)過程的自動化控制進行實時的監(jiān)控和動態(tài)檢測，這也在很大程度上增強了工作人員具體操作的便捷性和效率。

4 結(jié)語

高爐工業(yè)的歷史十分久遠，因此，基礎(chǔ)的控制技術(shù)相對來說很成熟，我們要轉(zhuǎn)化一下思路，順應(yīng)時代的發(fā)展，實現(xiàn)自動化控制的新發(fā)展。目前來說，我國的原料和熱風(fēng)系統(tǒng)已率先實行了自動化控制，但在生產(chǎn)這一過程中自動化控制的發(fā)展還遠遠不成熟。煉鐵高爐生產(chǎn)過程的自動化控制能夠在很大程度上促進生產(chǎn)，通過采用計算機技術(shù)從而實現(xiàn)系統(tǒng)的控制，為煉鐵高爐生產(chǎn)過程提供有效的信息支持，并且隨時提供相對應(yīng)的控制方案，最終取得最佳的生產(chǎn)指標(biāo)。隨著人們對鋼鐵業(yè)數(shù)量和質(zhì)量兩方面要求的不斷增加，也給高爐生產(chǎn)過程的自動化控制帶來了新的發(fā)展機遇，同時又面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。因此，我們應(yīng)該盡全力來完善和發(fā)展煉鐵高爐的自動化生產(chǎn)與控制，為經(jīng)濟發(fā)展做出貢獻。