電氣自動(dòng)化技術(shù)在冶煉行業(yè)中的應(yīng)用探討

秦小華

摘 要：本文闡述了冶煉電氣自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀，并分析了電氣自動(dòng)化技術(shù)在冶煉行業(yè)的實(shí)際應(yīng)用。電氣自動(dòng)化技術(shù)冶煉行業(yè)的應(yīng)用有利于實(shí)現(xiàn)冶煉行業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化、生產(chǎn)環(huán)節(jié)的可控性及冶煉行業(yè)生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化技術(shù);冶煉行業(yè);應(yīng)用;生產(chǎn)環(huán)節(jié)

0引言

隨著冶煉行業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展。冶煉電氣自動(dòng)化系統(tǒng)可控制整個(gè)冶煉生產(chǎn)過程?？蓪?shí)現(xiàn)采礦、選礦 、冶煉等主要環(huán)節(jié)及供水、供電、供熱等輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)的控制。但目前是我國(guó)冶煉行業(yè)電氣自動(dòng)化水平與世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距較大，存在創(chuàng)新技術(shù)能力不足、重要回路不能實(shí)現(xiàn)智能化控制、溫度控制誤差、大、中間產(chǎn)物以及廢棄產(chǎn)物較多等問題。因此，冶煉行業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展需要利用各種高端科技，并結(jié)合自身企業(yè)的特點(diǎn)，制定出一套科學(xué)的冶煉電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)及自動(dòng)化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，加快冶煉行業(yè)信息化的發(fā)展。

1.冶煉電氣自動(dòng)化技術(shù)特點(diǎn)及控制要求

冶煉電氣自動(dòng)化技術(shù)主要涵蓋電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)及電氣設(shè)備的工作原理等方面內(nèi)容。通過編制特定的程序，來控制冶煉工藝流程中的相關(guān)電氣設(shè)備、機(jī)械設(shè)備及電子設(shè)備，使冶煉生產(chǎn)過程按預(yù)定程序的自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)，減少冶煉過程中勞動(dòng)力的投入。

⑴冶煉行業(yè)生產(chǎn)工藝特點(diǎn)

冶煉行業(yè)屬于基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)流程相對(duì)比較復(fù)雜，例如煉鋅生產(chǎn)過程，其原理是在沸騰爐中鋅礦石中的氧化鋅在焦炭與氧氣的作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成純鋅。其中最核心的設(shè)備是在沸騰爐，沸騰爐是完成化學(xué)反應(yīng)的主要場(chǎng)所，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的難度較高，電氣自動(dòng)化控制要貫穿冶煉生產(chǎn)工藝過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，充分結(jié)合現(xiàn)有的硬件、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)及冶煉企業(yè)的實(shí)際狀況，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)的過程進(jìn)行科學(xué)的控制。同時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員要具備扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)、豐富的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)技巧。

⑵自動(dòng)化生產(chǎn)過程中自動(dòng)化控制要求

鋅冶煉屬于黑色冶煉工業(yè)，生產(chǎn)環(huán)節(jié)繁多，涉及到的學(xué)科內(nèi)容比較廣泛，冶煉生產(chǎn)過程中包含物理變化及化學(xué)變化。生產(chǎn)過程容易受到多種因素的影響，冶煉電氣自動(dòng)化系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)嚴(yán)格監(jiān)測(cè)及控制各項(xiàng)重要參數(shù)。對(duì)整個(gè)生產(chǎn)全過程進(jìn)行跟蹤與控制，確保生產(chǎn)過程的自動(dòng)化并提高冶煉質(zhì)量。

2.冶煉電氣自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

2.1 工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用

工業(yè)以太網(wǎng)涵蓋產(chǎn)品設(shè)計(jì)、產(chǎn)品強(qiáng)度、材質(zhì)選用及適用性等方面內(nèi)容。隨著現(xiàn)代化的監(jiān)控系統(tǒng)和可視化技術(shù)的不斷發(fā)展，使得冶煉行業(yè)生產(chǎn)過程變得直觀化和可視化，便于工作人員對(duì)各種設(shè)備進(jìn)行合理化控制。比如，冶煉行業(yè)中的沸騰爐設(shè)備（具有封閉性），可通過現(xiàn)代化的儀表設(shè)備檢測(cè)其重要參數(shù)，將冶煉溫度控制在一定范圍之內(nèi)，提高冶煉質(zhì)量。工業(yè)以太網(wǎng)在冶煉行業(yè)的應(yīng)用主要包括：

⑴冶煉基礎(chǔ)自動(dòng)化的系統(tǒng)

冶煉基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)中對(duì)現(xiàn)場(chǎng)冶煉自動(dòng)化設(shè)備的控制主要通過PLC、DCS及工控機(jī)來配合實(shí)現(xiàn)。PLC的在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中作用是加強(qiáng)回路控制功能，屬于基礎(chǔ)控制系統(tǒng)，在冶煉自動(dòng)化控制過程中占據(jù)主導(dǎo)作用，PLC在冶煉行業(yè)的應(yīng)用主要包括：①使用參數(shù)的文件完成不同料倉(cāng)控同一畫面的控制。②采用步進(jìn)式的方式來調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的高低轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)煉鋼吹風(fēng)過程的控制。③使用增量型的編碼器來定位氧槍，通過編碼器脈沖的信息號(hào)的采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)氧槍的控制。④PLC可對(duì)化學(xué)水的處理系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化控制，提高處理系統(tǒng)的可靠性。⑤PLC可應(yīng)用在廢鋼、鋼坯與鋼卷等物料的稱重系統(tǒng)，替代工控機(jī)與電子稱的控制方式，提高稱重系統(tǒng)的可靠性及自動(dòng)化水平;DCS 的主要作用是幫助改善順序控制功能;工控機(jī)屬于對(duì)生產(chǎn)工程及相關(guān)設(shè)備的監(jiān)測(cè)與控制工具。

⑵冶煉生產(chǎn)管理的控制系統(tǒng)

冶煉過程中控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)通訊發(fā)揮著重要的作用，一方面，制造執(zhí)行系統(tǒng)MES得到冶煉企業(yè)的重要，另一方面，專家系統(tǒng)、運(yùn)籌學(xué)、流程仿真等技術(shù)在冶煉行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，冶煉自動(dòng)化技術(shù)在冶煉企業(yè)成本在線控制及不同生產(chǎn)線協(xié)調(diào)作業(yè)方面也發(fā)揮著重要的作用。每個(gè)控制層都具有各自的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。另外，PLC和人機(jī)接口HMI可通過OPC 來實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通訊。工業(yè)以太網(wǎng)使冶煉控制系統(tǒng)的控制層功能不斷完善，更加符合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)要求。

2.2電氣自動(dòng)化元件在冶煉行業(yè)的運(yùn)用

⑴高壓負(fù)荷開關(guān)與高壓熔斷器的應(yīng)用

高壓負(fù)荷開關(guān)用于控制電力變壓器。具有滅弧裝置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)一定范圍的負(fù)荷電流和過負(fù)荷電流的通斷功能。起到保護(hù)電路的作用。高壓負(fù)荷開關(guān)的滅弧裝置不能斷開短路電流，需要與高壓熔斷器進(jìn)行串聯(lián)使用，當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)電路中的電流超出額定值，在一定時(shí)間范圍內(nèi)熔斷器內(nèi)部的熔斷體就發(fā)生熔斷，切斷故障線路，對(duì)電網(wǎng)電路進(jìn)行短路保護(hù)。

⑵互感器

互感器是是一種儀用變壓器，互感器能將線路中的高電壓、大電流變成標(biāo)準(zhǔn)電壓和電流，便于儀表直接測(cè)量（一次系統(tǒng)的電壓、電流和電能等參數(shù)），隔離高壓電，保護(hù)二次設(shè)備。同時(shí)為繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置提供電源，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的電氣保護(hù)和自動(dòng)控制功能。

⑶高壓隔離開關(guān)

高壓隔離開關(guān)是冶煉行業(yè)電氣系統(tǒng)中重要的開關(guān)電器，可對(duì)高壓電源進(jìn)行隔離，避免高壓電進(jìn)入到電路中引起事故。保證高壓設(shè)備及相關(guān)人員在檢修工作時(shí)的安全。高壓隔離開關(guān)不具備滅弧裝置，不具備開斷短路電流及負(fù)荷電流的功能。

⑷繼電器保護(hù)冶煉行業(yè)的運(yùn)用

繼電器的主要作用就是保護(hù)電器系統(tǒng)的安全，利用自動(dòng)化裝置將電氣系統(tǒng)故障進(jìn)行隔離，并轉(zhuǎn)移到引到電力系統(tǒng)之外，有效保證電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行，提高電力系統(tǒng)的安全性能。隨著冶煉設(shè)備自動(dòng)化程度的提高，微機(jī)繼電保護(hù)也得到發(fā)展，這種工業(yè)控制裝置可將電氣系統(tǒng)、工藝系統(tǒng)及DCS 系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)行有效融合，提高繼電保護(hù)的可靠度。

2.3傳感器在冶煉行業(yè)的應(yīng)用

傳感器對(duì)于冶煉行業(yè)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要組成部分。傳感器能實(shí)現(xiàn)外界信息的采集、傳輸、處理、存儲(chǔ)等功能，傳感器主要包括敏感組件和轉(zhuǎn)換組件兩大部分。敏感組件的主要作用是感知外界信息;轉(zhuǎn)換組的主要作用是將采集的信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。

3.結(jié)語(yǔ)

冶煉行業(yè)生產(chǎn)過程比較復(fù)雜，用到多種電氣設(shè)備，隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)在冶煉行業(yè)的不斷發(fā)展，冶煉生產(chǎn)過程的電氣自動(dòng)化控制水平不斷提高。本文闡述了冶煉行業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)的主要特點(diǎn)及控制要求，詳細(xì)分析了工業(yè)以太網(wǎng)、電氣自動(dòng)化元件、各類傳感器在冶煉工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。為冶煉行業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率和冶煉質(zhì)量提供參考。

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