電爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及發(fā)展探析

劉鵬

摘要：煉鋼電爐是煉鋼廠生產(chǎn)的重要設(shè)備之一，隨著智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，煉鋼廠電爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)日益完善。尤其是在大數(shù)據(jù)技術(shù)的推動(dòng)下，我國電爐呈現(xiàn)出智能化、集約化、低碳化發(fā)展趨勢(shì)。本文以煉鋼電爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的特點(diǎn)作為切入點(diǎn)，闡述我國電爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，最后提出提高我國電爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的具體對(duì)策。

關(guān)鍵詞：煉鋼;電爐;自動(dòng)化控制;智能化;低碳化

引言

隨著我國低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，煉鋼廠作為能源消耗企業(yè)，必須要朝著低碳化、高效化方向發(fā)展。電爐是煉鋼企業(yè)生產(chǎn)的重要設(shè)備，相比于轉(zhuǎn)爐煉鋼而言，電爐煉鋼具有工序短、投資省以及節(jié)能減排效果好的特點(diǎn)。然而隨著我國經(jīng)濟(jì)新常態(tài)發(fā)展要求，降本增效成為鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)管理的重要任務(wù)。電爐電氣自動(dòng)化控制是促進(jìn)電爐生產(chǎn)效率、降低能源消耗的重要手段，隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算等技術(shù)的發(fā)展，我國電爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)呈現(xiàn)新的發(fā)展特點(diǎn)和趨勢(shì)?，F(xiàn)結(jié)合多年工作實(shí)踐詳細(xì)闡述電爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)及趨勢(shì)。

一、煉鋼電爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

煉鋼技術(shù)的發(fā)展有效帶動(dòng)電爐電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展，尤其是在新技術(shù)、新工藝的帶動(dòng)下，我國煉鋼電爐在原有智能化的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了超高功率供電、智能化控制、綠色環(huán)保等方面的技術(shù)突破。結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)，煉鋼電爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

1. 智能化。電弧是電爐工作的主要方式，因此電極自動(dòng)調(diào)節(jié)是決定電爐自動(dòng)化控制的關(guān)鍵技術(shù)。目前電爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)的智能化操作性能更加完善。以電爐供電控制系統(tǒng)為例，為了保證生產(chǎn)順利進(jìn)行，目前人們主要采取的是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制與傳統(tǒng)PID 相結(jié)合的控制方法，以此提高電爐供電的智能化。例如在現(xiàn)代電爐主要是按照預(yù)定的程序?qū)﹄娏M(jìn)行調(diào)整，以此達(dá)到煉鋼的目的，但是在實(shí)際生產(chǎn)中由于廢鋼的形狀、重量等都會(huì)發(fā)生變化，因此在具體的生產(chǎn)中容易出現(xiàn)電力調(diào)整不精準(zhǔn)而導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降。為此通過對(duì)電力調(diào)整的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的智能化操作實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)電力的智能控制。通過解析熔化過程中高次諧波隨時(shí)間變化的相關(guān)數(shù)據(jù)和熔化末期電源頻率偶數(shù)倍區(qū)域的發(fā)聲規(guī)律，確定可作為判定標(biāo)準(zhǔn)的特定閾值，結(jié)合智能算法開發(fā)了化清判定系統(tǒng)。

2. 網(wǎng)絡(luò)化。電爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了在線操作模式，但是隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，電爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化特點(diǎn)更加突出。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，電爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)依賴于網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行操作，這樣不僅有助于提高設(shè)備的操作性能，而且還能及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在故障，實(shí)現(xiàn)在線診斷。

3. 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。煉鋼電爐是在高溫下進(jìn)行的，許多參數(shù)在高溫環(huán)境下會(huì)出現(xiàn)一定的變化等，導(dǎo)致最終獲得的數(shù)據(jù)存在差異，因此當(dāng)前電爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)更加突出實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)。例如為了解決電爐高溫導(dǎo)致的參數(shù)檢測(cè)不準(zhǔn)的問題，美國PTI公司開發(fā)設(shè)計(jì)了自動(dòng)測(cè)溫取樣系統(tǒng)，其主要將自動(dòng)測(cè)溫系統(tǒng)穿過爐壁進(jìn)入熔池測(cè)溫取樣。該裝置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和冷卻系統(tǒng)經(jīng)過特殊的設(shè)計(jì)滿足電爐冶煉的惡劣環(huán)境和工藝要求。

二、煉鋼電爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

電爐煉鋼自動(dòng)控制系統(tǒng)采用以太環(huán)網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院图皶r(shí)性;采用模塊化編程，根據(jù)用戶定制的監(jiān)控畫面，方便用戶對(duì)設(shè)備的權(quán)限性操作 ;采用故障自診斷模塊，實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)報(bào)警功能，降低故障查找時(shí)間;并通過各種手段建立生產(chǎn)過程控制模型，從而實(shí)現(xiàn)煉鋼現(xiàn)場(chǎng)人力資源與安全運(yùn)營的最優(yōu)生產(chǎn)方案?；跓掍撾姞t電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)技術(shù)的不斷發(fā)展，電爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)呈現(xiàn)出集約化、整體性的發(fā)展趨勢(shì)。例如基于監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，電爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)將不再局限在某個(gè)環(huán)節(jié)，反而是從最優(yōu)化工作效率出發(fā)，將電爐自動(dòng)化控制與其他設(shè)備結(jié)合，達(dá)到電爐工作效率的最優(yōu)化。例如SIEMENS VAI開發(fā)了Simental EAF Heatopt整體控制方案（如圖1）。該方案集合了多種測(cè)量技術(shù)和信息分析處理系統(tǒng)，有電爐煙氣成分分析系統(tǒng)、煙氣流量測(cè)量系統(tǒng)、非接觸式連續(xù)測(cè)溫技術(shù)、泡沫渣檢測(cè)技術(shù)、用于電極調(diào)節(jié)的熔清控制系統(tǒng)、無渣出鋼技術(shù)等，利用這些技術(shù)能夠?qū)掍撨^程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，能夠確保最大的生產(chǎn)效率、最佳的能量轉(zhuǎn)換率以及最小的生產(chǎn)成本。

三、提高電爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的對(duì)策

基于電爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)發(fā)展的特點(diǎn)及趨勢(shì)，在實(shí)踐工作中我們必須要采取有效的舉措提升電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的工作性能，以此降低故障發(fā)生率。結(jié)合多年工作實(shí)踐調(diào)查，提高電爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的對(duì)策主要包括以下方面：

1. 加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，提升電爐電氣性能

提高電爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)必須要通過技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)，只有不斷創(chuàng)新才能提高電爐的工作效率：一方面我國要加強(qiáng)與世界先進(jìn)企業(yè)的合作溝通，及時(shí)引入他們先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)，例如煉鋼企業(yè)要加強(qiáng)對(duì)高校的合作，通過高校的科研資源解決企業(yè)電爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)所存在的問題;另一方面要加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有工藝的改造，通過電爐工作效率。例如針對(duì)電爐超聲波流量計(jì)在實(shí)際工作中所存在的電源模塊頻繁燒壞的問題，企業(yè)可以通過技術(shù)創(chuàng)新，對(duì)電源模塊進(jìn)行改造，將其應(yīng)用到對(duì)電爐爐殼總回水管，達(dá)到監(jiān)測(cè)爐體水冷系統(tǒng)的運(yùn)行情況的目的。

2.提高煉鋼電爐設(shè)備維修人員的專業(yè)技能，增強(qiáng)安全意識(shí)。提高電爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的關(guān)鍵因素就是提升煉鋼企業(yè)設(shè)備維修人員的專業(yè)技能，增強(qiáng)他們的安全意識(shí)，以此促進(jìn)電爐設(shè)備的運(yùn)行效率：一是煉鋼企業(yè)要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備維修管理人員的教育培訓(xùn)。隨著電爐電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的不斷發(fā)展，要求設(shè)備管理人員必須要加強(qiáng)學(xué)習(xí)，及時(shí)掌握相應(yīng)的維修技能。例如基于電爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)的技術(shù)更新，要求設(shè)備管理人員要及時(shí)掌握相應(yīng)技術(shù)改造的技能，以便在工作中能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障解決故障;二是要增強(qiáng)安全意識(shí)，尤其是要樹立利用大數(shù)據(jù)技術(shù)診斷設(shè)備的意識(shí)。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)在電爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，要求設(shè)備維修人員必須要改變以往的工作理念，樹立安全意識(shí)、質(zhì)量意識(shí)，利用先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

四、結(jié)束語

總之，隨著我國經(jīng)濟(jì)新常態(tài)的發(fā)展及節(jié)能減排戰(zhàn)略的實(shí)施，優(yōu)化煉鋼電爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)煉鋼企業(yè)降本增效的重要舉措。基于大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈等技術(shù)的不斷發(fā)展，我國電路電氣自動(dòng)化控制技術(shù)將呈現(xiàn)集約化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展。當(dāng)然其還存在一些問題，因此需要我們加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，不斷優(yōu)化電爐電氣自動(dòng)化控制技術(shù)，以此實(shí)現(xiàn)煉鋼企業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

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