煉鐵高爐的電氣自動控制系統(tǒng)探究

朱建會

（萊蕪鋼鐵集團電子有限公司，濟南 271104）

1 煉鐵高爐電氣自動化系統(tǒng)的組成

現(xiàn)代化的煉鐵高爐自動控制系統(tǒng)基本由監(jiān)測儀表、PLC 控制系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、遠程管理計算機等幾方面組成。

煉鐵高爐的電子自動化系統(tǒng)基本組成為PLC 控制系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)和遠程管理計算機四個部分。這四個部分之間通過電纜、光纖、網(wǎng)線進行連接，各自位于不同的區(qū)域，在實際設計時，需要盡可能縮短纜線的距離，這樣不僅可以有效降低建設成本，同時還可以減少維護檢修人員的工作量。

電氣自動化設備中主站和分站的通信連接需要同光纖網(wǎng)線來實現(xiàn)，但是在控制系統(tǒng)中各控制系統(tǒng)是彼此獨立的，這就會給實際操作帶來不便，然而通過應用PLC 系統(tǒng)構建基站，就能夠完成對各個系統(tǒng)的集中和分散控制。為了促進工藝運行安全性的提高，可以采用冗余配置方式升級控制系統(tǒng)，實現(xiàn)電源、處理器、總線的冗余，各控制模塊均可以帶電插拔，這樣即便某個環(huán)節(jié)發(fā)生故障，其他部分依然可以正常工作，提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性。

煉鐵高爐電氣化自動控制系統(tǒng)的核心為PLC，即可編程控制器，然后利用局域網(wǎng)實現(xiàn)對PLC 與計算機的連接，PLC 中所產(chǎn)生數(shù)據(jù)都會通過局域網(wǎng)匯總到計算機中，控制人員就可以在計算機上完成對系統(tǒng)的實時控制。為了實現(xiàn)對整個冶煉過程的全面控制，電氣化自動控制終端和自動控制系統(tǒng)之間的連接必須保持暢通，確保PLC 數(shù)據(jù)可迅速反饋給控制端。

2 高爐電氣自動控制子系統(tǒng)組成

2.1 自動化系統(tǒng)

在煉鐵高爐生產(chǎn)運行過程中會利用計算機、監(jiān)測軟件、解碼器、儀表燈實現(xiàn)對高爐中溫度、壓力、風壓等工作參數(shù)的監(jiān)測控制，以此來評估高爐的運行狀態(tài)。通常來說，高爐主體控制系統(tǒng)屬于一體化控制系統(tǒng)，它包括了電氣系統(tǒng)、計算機控制端和儀表等幾部分，它在工作中不僅具有控制功能，也具備監(jiān)測等功能。在實際工作中還會以控制難度為標準，合理配置輔助系統(tǒng)，比如PLC系統(tǒng)或者繼電器協(xié)助完成對系統(tǒng)的監(jiān)控。在工作中，監(jiān)控人員可以通過參數(shù)模擬或者分析以往參數(shù)的方法預測設備運行狀態(tài)，制定相應的風險應急措施，當故障出現(xiàn)時，工作人員就可以利用電腦遠程控制閥門等設備儀器，并對相關異常和故障采取有效措施，為高爐冶金生產(chǎn)營造一個良好的條件。

2.2 煤氣凈化控制系統(tǒng)

高爐在生產(chǎn)過程中，必不可免會產(chǎn)生大量灰塵和廢氣，如果灰塵堆積過后，就會嚴重影響設備的運行狀態(tài)，因此在實際生產(chǎn)中，需要及時清理高爐煤氣設備上的積塵和粉塵，以確保煤氣設備的穩(wěn)定運行。煤氣凈化控制系統(tǒng)的工作原理是利用重力不同來分離煤氣中粉塵，進而實現(xiàn)煤氣凈化的目的。需要注意的是必須定期清理除塵袋，以免灰塵過多積累而影響除塵效果。同時還需注意煤氣凈化控制系統(tǒng)要具備反吹與卸灰、自動控制、單獨控制等功能，這樣才能確保除塵的效果。

2.3 高爐爐頂供料系統(tǒng)

爐頂供料系統(tǒng)中包含了多種設備，比如卷揚機、布料傾動電機、探尺電機等等，因此控制系統(tǒng)相對比較復雜。高爐大小直接決定了電機的功率，比如550m3的高爐，對布料旋轉機和探尺電機的功率要求為11kW 和4kW。在上料車控制系統(tǒng)中配置了變頻器、切換柜等設備，以完成對供料系統(tǒng)的有效運行維護，并設置了轉換開關，對線路進行調整、轉換，使變頻器裝置在15s 內逐漸走向在線運轉。

同時，控制人員可以在控制界面實時管控相關供料設備，利用CR7來實施手動調控，因此，日常設備維護檢修工作的難度相對較低，能夠為供料系統(tǒng)的正常運行奠定穩(wěn)定基礎。

2.4 自動熱風爐系統(tǒng)

煉鐵高爐生產(chǎn)中，必須通過燃燒、換爐和送風三個過程，所以換風爐的數(shù)量需要保持在三座或以上，這才能保證煉鐵過程中熱風的需求量，以免影響鋼鐵冶金，在當下熱風爐工作模式有三種全自動、半自動和人工手動操作模式。全自動模式下，熱風爐可以在設定好的工作參數(shù)下，對高爐內的燃燒過程進行自動優(yōu)化調整，同時還可以記錄燒爐過程中的拱頂溫度、氣流量、煤氣流量等變化情況，以便于控制人員對高爐運行狀態(tài)進行實時掌握和控制，及時對異常情況進行處理，確保高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定。

2.5 自動監(jiān)控系統(tǒng)

在高爐電氣自動化控制系統(tǒng)中還設置有相應的監(jiān)控系統(tǒng)，以完成對高爐生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)狀態(tài)的實時監(jiān)控。利用工藝畫面設計模塊，實現(xiàn)對整個高爐生產(chǎn)系統(tǒng)中各控制設備、生產(chǎn)設備、生產(chǎn)參數(shù)等狀態(tài)的實時把握，即便出現(xiàn)異常或者問題，控制人員在控制端就可以及時發(fā)現(xiàn)并進行調整，確保生產(chǎn)過程的穩(wěn)定安全。

3 結束語

隨著科學技術的持續(xù)進步，自動化控制技術為鋼鐵冶金行業(yè)的發(fā)展作出了很大貢獻。通過應用電氣自動控制系統(tǒng)能夠促進冶金企業(yè)控制效率、生產(chǎn)安全、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質量的全面提高，對實現(xiàn)冶金行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著不可或缺的作用。