煉鐵高爐電氣自動化控制系統(tǒng)研究

楊春霞 張瑞娟

摘要：鋼材是現代工業(yè)生產的基礎，房屋建筑、交通運輸、航空航天、軍事等都需要鋼材作為材料，隨著工業(yè)建設的發(fā)展，對鋼材的需求量越來越大，對冶煉質量的要求也越來越嚴格。為了適應工業(yè)生產的需要，必須對煉鐵工藝進行改革，提高生產效率和質量。高爐煉鐵技術已經發(fā)展了幾千年，是一種非常成熟和先進的煉鐵技術。因此，為適應工業(yè)發(fā)展需要，提高高爐冶煉效率，保證鋼鐵產量和質量，利用電氣自動控制系統(tǒng)對高爐冶煉操作進行精確控制，是提高鋼鐵產品質量的重要途徑。另外，高爐煉鐵電氣自動化控制能在節(jié)省人力、物力和時間的前提下，更好地監(jiān)控和反饋鐵水冶煉控制的各個環(huán)節(jié)，保證高爐冶煉的安全、穩(wěn)定、高效運行，提高企業(yè)的經濟效益。

關鍵詞：高爐煉鐵;電氣自動化;控制系統(tǒng);研究;分析

1高爐電氣自動化控制系統(tǒng)的基本構成

在日常煉鐵作業(yè)中，電氣自動化控制系統(tǒng)一般采用開放式結構。對于高爐電氣自動控制系統(tǒng)，設計煉鐵高爐電氣自動控制系統(tǒng)的基本思路是實現低生產成本、高生產性能，同時充分提高整體生產效率，更加節(jié)能。在煉鐵高爐電氣自動化控制中，控制系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性是最重要的?，F代煉鐵高爐系統(tǒng)的設備往往不在同一地點，因此有必要保證設備布置的合理性，以減少電氣控制電纜等的使用，從而節(jié)約建設和維護成本，提高設備的性價比。煉鐵高爐電氣自動化控制采用分層網絡結構，以PLC系統(tǒng)為基本操作站，連接系統(tǒng)監(jiān)控設備、遠程控制和電氣系統(tǒng)，通過本地Internet采集現場設備運行數據并匯總到PLC、上位機。根據反饋的數據，監(jiān)控人員可以對生產過程進行實時預測和調整，實現高爐運行的自動化管理和控制。為了提高整個系統(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系統(tǒng)的正常運行。

2煉鐵高爐電氣自動控制的各系統(tǒng)構成

2.1自動控制系統(tǒng)。

將自動控制系統(tǒng)應用于煉鐵高爐的運行中，可以對煉鐵過程中的各種參數，如風壓、風溫、流量等進行有效的監(jiān)測和控制，使高爐的工作狀態(tài)得到明確的界定。一般來說，高爐在運行過程中主要是利用電氣、儀表和PLC、計算機來完成綜合控制。輔助系統(tǒng)實際上是負責確定控制難度的具體工作，一般會采用繼電器或PLC系統(tǒng)監(jiān)控自動化系統(tǒng)。監(jiān)控人員可以結合模擬畫面查找歷史趨勢的手段，然后判斷確定設備的運行情況，如果發(fā)現設備在運行中出現問題，需要工作人員采取相應的措施及時處理，以保證現場設備的正常運行，及員工的人身安全?？刂迫藛T可以通過計算機對各種設備和閥門開關進行遠程控制，從而調整高爐的實際情況。

2.2高爐傳動控制系統(tǒng)。

在高爐傳動系統(tǒng)中，會用到各種高低壓傳動設備，如皮帶機電機、風機電機、探尺電機等。在具體的運行控制中，通常采用交、直流調速方式，尤其以交-直-交變頻調速方式最為普遍。同時，為了進一步提高運行中高爐傳動系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，減少故障的發(fā)生，通常在調速系統(tǒng)中進行冗余設置，增加與控制裝置相同的變頻器作為備用，如果主控裝置出現故障，可由后備控制裝置切換進行控制，保證整個傳動系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.3自動熱風爐系統(tǒng)。

在煉鐵高爐生產中，熱風系統(tǒng)必須進行燃燒、燜爐、送風三道工序，以保證煉鐵過程對熱風的需求。熱風爐有三種工作方式：全自動、半自動和手動操作。在全自動模式下，熱風爐能在設定的工作模式下自動優(yōu)化調整高爐內的燃燒過程，同時能記錄燃燒過程中爐頂溫度、冷風流量、煤氣流量等的變化，來控制高爐的實時運行，工作人員進行掌握和控制，來及時處理異常情況，保證高爐生產的穩(wěn)定運行。

2.4高爐生產過程中原料系統(tǒng)自動化控制。

原料自動化系統(tǒng)經過長期發(fā)展和應用已經非常成熟，該系統(tǒng)在高爐生產中能夠根據記錄料倉中原料輸入和輸出值，從而計算出加入到高爐內原料的數量，這樣就可以及時掌握高爐生產中的各種原材料量。（原料）自動化系統(tǒng)就能夠通過自身的精確計算而完成對整個高爐原材料稱量的有效管控。其具體操作過程如下：（1）計算機控制系統(tǒng)會根據設定的原料供給品種來自動設置相應的裝料量。（2）稱量料斗中的具體質量會通過負荷傳感器檢測出來，并且通過PLC控制程序的計算完成對實際物料量和設定量值的對比，當實際量達到設定量的95%時，就會指示給料機停止給料，通過余振完全達到設定值。（3）當實際量完全達到設定量時，計算機控制系統(tǒng)就會發(fā)出‘滿”信號，同時還會記錄此時稱量值。（4）如果因為設備故障而導致上述信號無法發(fā)出，或者給料機無法停止，就會迅速做出備用停運指令，避免影響高爐生產。（5）在放料結束后，料斗閘門就會關閉，同時在計算機中也會發(fā)出稱量斗為0的空信號，并把相關指令傳輸到對應的電氣設備，之后計算機系統(tǒng)就會按照既定的原料值來精確完成給料稱量控制。

2.5自動監(jiān)控系統(tǒng)。

煉鐵高爐電氣自動化操控系統(tǒng)還應該建立一個單獨的監(jiān)控系統(tǒng)，經過合理的設計工藝畫面模塊，可以仔細的記錄煉鐵高爐工作過程中的數據，全面的了解全部設備運行的情況，同時還可以使各種數據信息實現共享，使有關工作人員可以發(fā)現煉鐵高爐工作過程中出現的問題并給予及時的處理，以便于可以對煉鐵高爐自動化控制系統(tǒng)的實際運轉情況全面的了解，保證電氣自動化系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，在一定程度上推動生產作業(yè)的順利開展。

3電氣自動化對高爐生產的影響

目前一些處于粗放型管理階段，還不能實現精細化管理要求，還存在技術數據采集周期長、利用率低等問題，上級管理部門無法第一時間獲取信息反饋，導致不能及時地做出管理決策;上級部門因無法掌握全面的生產信息，難以系統(tǒng)準確地對生產情況做出分析;大量數據需要人工二次采集、輸入、計算，工作量大，工作效率低等，而利用信息技術手段和電氣自動控制系統(tǒng)將高爐煉鐵自動化以后，以上問題都得到了很好的解決，由自動監(jiān)控系統(tǒng)所采集的數據十分詳盡并且留有記錄，避免了人工采集的費時費力以及疏漏可能，有效地保證了生產的順利進行，從節(jié)約成本、提高產品質量到提升工作效率各方面都起到了積極的作用。

4現階段高爐自動控制系統(tǒng)的發(fā)展和升級方向

在現階段為了更好滿足高爐生產的實際要求，在當下高爐自動化控制系統(tǒng)一般都會選擇開放性設計，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，增強系統(tǒng)的性價比。雖然在當下自動控制技術、信息技術、計算機技術等日新月異，智能化、自動化程度越來越高，這也為高爐電氣自動控制系統(tǒng)提供了今后的發(fā)展方向，奠定了今后的發(fā)展基調。在今后應該重視對智能電子設備、遠程控制、互聯(lián)網傳輸等技術設備的有效應用和全面開發(fā)，將其作用和價值充分發(fā)揮到高爐電氣自動化控制系統(tǒng)中，積極拓展系統(tǒng)應用范圍，豐富系統(tǒng)功能，不斷提高高度電氣自動化控制系統(tǒng)的智能化和自動化程度，為高爐煉鐵生產提供更加高效、穩(wěn)定的控制保障，為鋼鐵冶金企業(yè)經濟效益和自身的可持續(xù)發(fā)展做出有效貢獻。

5結論

隨著科學技術的快速發(fā)展，煉鐵高爐電控系統(tǒng)在鋼鐵企業(yè)中得到了廣泛應用，不僅大大提高了高爐冶煉質量，而且生產出了更多優(yōu)質鋼材產品，有效降低了能源損失，實現了節(jié)能減排目標，減少了環(huán)境污染，為鋼鐵企業(yè)帶來了更大的經濟效益和生態(tài)效益。在冶煉過程中，工作人員要有效的分析和合理的控制煉鐵高爐電氣自動控制系統(tǒng)，包括爐頂供料系統(tǒng)、熱風爐系統(tǒng)等，不斷提升電氣自動控制系統(tǒng)應用的效率，以此不斷提升高爐煉鐵的工作效率，促進冶煉行業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

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