論自動化在冶金工業(yè)中的作用

柴先進(jìn)

摘 要：隨著我國改革開放步伐的推進(jìn)，冶金工業(yè)得到了很好的發(fā)展，而對冶金這樣龐大而系統(tǒng)的生產(chǎn)過程，技術(shù)是關(guān)鍵。自動化技術(shù)在冶金工業(yè)中的應(yīng)用，使生產(chǎn)過程更加高效，產(chǎn)品質(zhì)量也得到了提高，低消耗、高回報使自動化技術(shù)倍受青睞。本文探討了自動化在冶金工業(yè)中的作用。

關(guān)鍵詞：自動化;冶金工業(yè);應(yīng)用;發(fā)展趨勢

隨著社會的發(fā)展和科技的進(jìn)步，我國在自動化控制方面逐漸取得較好的進(jìn)展，而自動化技術(shù)也逐漸應(yīng)用于社會領(lǐng)域的各方面，其中也包含冶金工業(yè)。在冶金工業(yè)的生產(chǎn)中，自動化程度對冶金工業(yè)的生產(chǎn)效率和效益具有重要的影響作用。

一、冶金工業(yè)介紹

冶金工業(yè)是指開采、精選、燒結(jié)金屬礦石并對其進(jìn)行冶煉、加工成金屬材料的工業(yè)部門。分為：①黑色冶金工業(yè)，即生產(chǎn)鐵、鉻、錳及其合金的工業(yè)部門，它主要為現(xiàn)代工業(yè)、交通運(yùn)輸、基本建設(shè)和軍事裝備提供原材料;②有色冶金工業(yè)，即生產(chǎn)非黑色金屬的金屬煉制工業(yè)部門，如煉銅工業(yè)、制鋁工業(yè)、鉛鋅工業(yè)、鎳鈷工業(yè)、煉錫工業(yè)、貴金屬工業(yè)、稀有金屬工業(yè)等部門。

二、自動化在冶金工業(yè)中應(yīng)用的基本認(rèn)識

1、冶金工業(yè)自動化技術(shù)的基礎(chǔ)知識。在我國現(xiàn)代化冶金企業(yè)中，控制系通常采取分級的結(jié)構(gòu)。初級是傳感器和執(zhí)行器結(jié)合了采集執(zhí)行層，其目的是完成被檢測對象的測量和控制命令的執(zhí)行;一級是控制層，保證了基礎(chǔ)自動化，其主要功能是實現(xiàn)生產(chǎn)制造過程的集中控制;二級是為生產(chǎn)模型計算，優(yōu)化冶金工業(yè)生產(chǎn)中的環(huán)境控制;三級是生產(chǎn)管理與調(diào)度系統(tǒng)，用于調(diào)度冶金生產(chǎn)過程中各工序的工作順序;四級是企業(yè)信息系統(tǒng)層。各層通過一個完整的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成互聯(lián)的有機(jī)整體，冶金工業(yè)中信息化建設(shè)的重難點(diǎn)是各種網(wǎng)絡(luò)的無縫集成。因此，只有在冶金工業(yè)做好自動化控制與管理系統(tǒng)的信息集成，才能將冶金工業(yè)的信息化技術(shù)落到實處，發(fā)揮自動化技術(shù)的實際作用。

2、冶金工業(yè)中自動化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。隨著科技的發(fā)展，我國冶金工業(yè)的自動化程度大大提高，在有色金屬制造的每個環(huán)節(jié)都能看到自動化設(shè)備使用的痕跡，既有先進(jìn)的單機(jī)操作系統(tǒng)，又有完善的網(wǎng)絡(luò)分布系統(tǒng)。當(dāng)前，我國大型有色金屬制造企業(yè)已基本引進(jìn)國際上先進(jìn)的自動化技術(shù)和設(shè)備。結(jié)合實際生產(chǎn)環(huán)境與需求進(jìn)行改進(jìn)，使設(shè)備技術(shù)更好地應(yīng)用于自身的冶金生產(chǎn)中，這反映了我國冶金工業(yè)自動化技術(shù)缺乏自主創(chuàng)新與研發(fā)，尚處于吸收他人經(jīng)驗和先進(jìn)設(shè)備技術(shù)的階段，同時國家對冶金工業(yè)的要求也越來越高，要淘汰掉仍在使用的落后設(shè)備與技術(shù)，需加大設(shè)備投入，為冶金生產(chǎn)制造配備先進(jìn)的自動化系統(tǒng)和單機(jī)自動化的生產(chǎn)設(shè)備，加大新技術(shù)、新設(shè)備的研發(fā)力度，努力趕上西方國家在冶金工業(yè)自動化技術(shù)的先進(jìn)水平。

三、自動化在冶金工業(yè)中應(yīng)用的改進(jìn)

加熱爐是冶金工業(yè)中不可缺少的設(shè)備，其工作狀態(tài)直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)投資成本。盡管我國現(xiàn)代化冶金工業(yè)整體上極大地提高了加熱爐的自動化控制水平，但仍有許多地方冶金企業(yè)對加熱爐的自動化控制能力較差，不能保證鋼坯的加熱質(zhì)量，還將造成原材料的浪費(fèi)和嚴(yán)重的大氣污染等問題。因此，為了提高加熱爐的控制水平及解決冶金工業(yè)生產(chǎn)中存在的問題，應(yīng)優(yōu)化和創(chuàng)新自動化加熱控制技術(shù)。

1、DCS系統(tǒng)在冶金加熱爐中的應(yīng)用。該系統(tǒng)是一種功能上分散、管理上集中的創(chuàng)新性的控制系統(tǒng)，它比傳統(tǒng)儀表更具有可靠性，可控制的功能更多，其具有自動化程度高、整體性更完善等優(yōu)點(diǎn)。隨著微電子技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，將DCS系統(tǒng)中的雙交叉溫度控制技術(shù)應(yīng)用于冶金工業(yè)加熱爐燃燒控制中，能解決過去傳統(tǒng)的溫控燃料燃燒存在的原料損失過大、熱效率低、對大氣層及環(huán)境污染嚴(yán)重的不足，還提高了冶金工業(yè)中的勞動生產(chǎn)率，從而使冶金工業(yè)制造中的自動化技術(shù)和管理水平大幅提高。

2、集散控制系統(tǒng)在連續(xù)式加熱爐中的應(yīng)用。在冶金工業(yè)自動化技術(shù)中，采用集散控制方式實現(xiàn)控制和危險分散，并集中管理，這項技術(shù)是基于加熱爐的結(jié)構(gòu)。一臺用于管理監(jiān)控的計算機(jī)和若干臺智能數(shù)字控制器組成中心控制系統(tǒng)作為管理監(jiān)控的計算機(jī)可對冶金工業(yè)整體系統(tǒng)中各個控制參數(shù)進(jìn)行管理操作與監(jiān)視。通過與之相連的外部設(shè)備檢測數(shù)據(jù)及爐內(nèi)溫度變化、燃料流量和空氣流量等資料，為冶金工業(yè)人員掌握和操作爐內(nèi)燃燒狀態(tài)提供了依據(jù)。將智能數(shù)字控制器相組合，構(gòu)成加熱爐各加熱段和均熱段的溫度自動控制系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的各態(tài)指標(biāo)與抗干擾能力。冶金工業(yè)制造過程的內(nèi)環(huán)由兩個并行回路組成，即燃料流量調(diào)節(jié)回路與空氣流量調(diào)節(jié)回路。外環(huán)可由燃料流量和空氣流量控制，從而實現(xiàn)爐內(nèi)各時間段的溫度控制，保證各段的溫度控制精度及升降溫的速率。由于內(nèi)環(huán)的調(diào)節(jié)功能，可抑制燃料流量和空氣流量的波動，極大地降低爐內(nèi)溫度波動范圍，進(jìn)而提高了系統(tǒng)對溫度控制的精度與抗干擾能力。

四、自動化在冶金工業(yè)中應(yīng)用的發(fā)展趨勢

1、自動化控制。當(dāng)前，我國應(yīng)正視自身在冶金工業(yè)自動化技術(shù)發(fā)展上的不足，加大先進(jìn)控制設(shè)備的研發(fā)力度，培養(yǎng)自動化技術(shù)人才，提高自主知識創(chuàng)新能力，以及對智能控制和高性能控制器的設(shè)計研發(fā)水平。根據(jù)冶金工業(yè)的實際生產(chǎn)環(huán)境，加強(qiáng)檢測儀表的應(yīng)用，保證檢測儀表所產(chǎn)生數(shù)據(jù)的真實性，提高檢測儀表的質(zhì)量與使用壽命，并進(jìn)一步在勘測和預(yù)報中創(chuàng)新及研發(fā)。對冶金工業(yè)而言，自動化技術(shù)的基礎(chǔ)是一類數(shù)學(xué)模型的適用，需將冶金工藝技術(shù)與數(shù)學(xué)模式，以及過去積累的經(jīng)驗與現(xiàn)代化冶金自動化技術(shù)有效結(jié)合，針對各種典型的工位生產(chǎn)過程模型采用有效的優(yōu)化方法，以提高自動化控制在冶金工業(yè)中的適應(yīng)性。

2、信息化應(yīng)用。在實踐中，長期的實際應(yīng)用能提高信息化的有效應(yīng)用，因此冶金工業(yè)應(yīng)更多地立足于生產(chǎn)制造過程中已擁有的基礎(chǔ)，優(yōu)化和創(chuàng)新自身所掌握的信息自動化技術(shù)，結(jié)合他人先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備揚(yáng)長避短，逐步實現(xiàn)冶金工業(yè)信息化與基礎(chǔ)自動化的完美結(jié)合。在冶金工業(yè)生產(chǎn)制造過程中，應(yīng)注重對整個生產(chǎn)過程工序進(jìn)行梳通和優(yōu)化，節(jié)約人力及原料資源，提高信息化應(yīng)用水平。另外，還需重視冶金工業(yè)信息化人員的工作技能培訓(xùn)，組織他們定期學(xué)習(xí)新技術(shù)、新知識，確保信息化自動化在冶金工業(yè)生產(chǎn)制造中發(fā)揮其最大作用。

如果冶金工業(yè)能源管理的自動化建設(shè)僅保持在原始數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，就無法實現(xiàn)產(chǎn)能的提高與技術(shù)的創(chuàng)新。對冶金工業(yè)能源管理具有特殊的方面，首先要解決原料消耗量大的問題，同時要解決冶金工業(yè)生產(chǎn)過程中大量污染和有毒氣體的產(chǎn)生及排放。因此，能源管理的核心是優(yōu)化能源的使用，采用新的二次能源使用技術(shù)、運(yùn)用多種原材料進(jìn)行統(tǒng)一控制，并且要增加能源安全管理機(jī)制。

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