高爐煉鐵電氣自動化控制系統(tǒng)研究

劉許鋒

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)銀山型鋼有限公司煉鐵廠，山東 濟(jì)南 271104）

隨著科技水平的不斷提升，我國的鋼鐵行業(yè)也在不斷發(fā)展，并且對其質(zhì)量的要求也越來越高。而高爐煉鐵是一個(gè)較為復(fù)雜的生產(chǎn)過程，因此，其過程的控制顯得十分重要。而就目前的高爐煉鐵自動化控制系統(tǒng)來講，還存在著一些不足，需要去不斷完善，才能有效地提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，促進(jìn)鋼鐵行業(yè)的發(fā)展。

1 高爐煉鐵電氣自動化控制系統(tǒng)的基本配置

就目前的情況而言，高爐煉鐵電氣自動化控制系統(tǒng)包含了較多方面，包括了電氣系統(tǒng)、檢測儀表、遠(yuǎn)程遙控系統(tǒng)以及PLC系統(tǒng)等[1]。每個(gè)系統(tǒng)在各自發(fā)揮具體效用的同時(shí)，也在共同協(xié)作完成整個(gè)生產(chǎn)過程。而在所有的系統(tǒng)中，電氣自動化系統(tǒng)中最為重要的一個(gè)系統(tǒng)就是自動控制系統(tǒng)，它是聯(lián)通各個(gè)子系統(tǒng)的中心樞紐，各個(gè)系統(tǒng)要想相互聯(lián)系并且在工作上進(jìn)行協(xié)作，就必須通過控制系統(tǒng)的連接。而如果想要提高自動控制系統(tǒng)的工作效率，就要將其視為系統(tǒng)的中心，圍繞其構(gòu)建一個(gè)全面覆蓋的自動化監(jiān)控、控制網(wǎng)[2]，將所有的其它系統(tǒng)納入其中，時(shí)刻監(jiān)測、控制各系統(tǒng)的工作。但是，雖然這些系統(tǒng)在同時(shí)產(chǎn)生著作用，但由于各種原因，這些系統(tǒng)并沒有被裝置在集中的區(qū)域內(nèi)，因此，各種系統(tǒng)設(shè)備想要共同協(xié)作工作，就必須要有中介物將其連接共通。例如，控制設(shè)備和檢測儀表之間，想要連接起來就必須使用到纜線，但由于要考慮到纜線的成本問題和后期的檢查、維修工作等因素，因此纜線的使用就需要在最大程度上減到最少，以此來減少成本的浪費(fèi)和不必要的后期工作量。另外，由于高爐煉鐵電氣自動化控制系統(tǒng)的配置較為復(fù)雜，基礎(chǔ)控制設(shè)備或可選用編程控制器，但前提是要有完善的運(yùn)行流程和相關(guān)程序，如此才能在提高工作效率的同時(shí)也保證系統(tǒng)的穩(wěn)定。

2 電氣自動化控制系統(tǒng)現(xiàn)存問題

2.1 工作環(huán)境具有危險(xiǎn)性

高爐煉鐵由于其工作的特殊性，會導(dǎo)致高爐自身及其周圍環(huán)境的溫度都會很高，這就給電子自動化控制系統(tǒng)帶來了較大的危險(xiǎn)，如果控制系統(tǒng)的耐高溫性能不佳，則會很快就出現(xiàn)系統(tǒng)的故障、損壞等情況。另一方面，高爐的外部往往會有水蒸氣或者水凝珠，而這些是在煉鐵的過程中產(chǎn)生的，因此其中一定含有硫，而硫又是一種具有腐蝕性的物質(zhì)，如果與電氣自動化控制系統(tǒng)中的任何一部分長時(shí)間接觸或者控制系統(tǒng)的抗腐蝕能力較差，都有可能會遭到它的侵蝕，從而會造成極為嚴(yán)重的后果。電氣自動化控制系統(tǒng)在這樣的情境中工作，無疑是具有較高危險(xiǎn)性的。

2.2 自動化程度不高

縱觀高爐煉鐵的電氣自動化控制系統(tǒng)，目前還有許多廠家都還在使用較為落后的系統(tǒng)設(shè)備，而與之相對的相關(guān)技術(shù)的不斷智能化[3]，一些廠家由于資金不足、技術(shù)水平較低等各種因素的限制，沒有跟上技術(shù)的發(fā)展去采購較新的控制系統(tǒng)設(shè)備，因而導(dǎo)致了自動化程度不高的現(xiàn)狀。

2.3 效率仍有待提升

雖然我國高爐煉鐵目前的生產(chǎn)效率較以往而言有了很大的進(jìn)步，但是，目前的生產(chǎn)效率與現(xiàn)有的科技水平有著不相吻合的現(xiàn)狀，生產(chǎn)效率較目前的科技水平來講還處于一個(gè)較為落后的狀態(tài)，還有著較大的提升空間。

3 高爐煉鐵電氣自動化控制系統(tǒng)具體構(gòu)成

3.1 原料系統(tǒng)自動化控制

在今天看來，我國的原料系統(tǒng)自動化控制技術(shù)已經(jīng)較為成熟了，原料控制系統(tǒng)使用到直流、通訊設(shè)施以達(dá)到輸送原料速度的控制。目前的技術(shù)已經(jīng)能保證此項(xiàng)工作平穩(wěn)地運(yùn)行，原料系統(tǒng)自動化控制已經(jīng)可以隨意地根據(jù)需要變換原料的輸送速度，并且能夠保證在沒有客觀干擾因素的條件下，在此過程中不會有暫停、卡頓等故障的出現(xiàn)。當(dāng)然，我們也可以將有著同樣效用的交流纜線和變頻器投入到系統(tǒng)的使用中，如此，一旦原有的控制線路出現(xiàn)故障時(shí)，我們能夠快速地進(jìn)行電路的更換和轉(zhuǎn)移，備用電路和變頻器能夠及時(shí)地發(fā)揮作用，避免了因長時(shí)間沒有原料輸送進(jìn)去而導(dǎo)致的高爐內(nèi)部溫度過高、高爐開始裂開等嚴(yán)重事件的發(fā)生，從而在很大程度上保證了高爐煉鐵工作的安全性和效率。此外，高爐在其工作運(yùn)行過程中，原料系統(tǒng)自動化控制還會將裝入漏斗內(nèi)的原料質(zhì)量準(zhǔn)確地記錄下來，然后，在將原料倒入高爐時(shí)，其會對漏斗內(nèi)的原料質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)原有的質(zhì)量與目前的剩余質(zhì)量差剛好為需要倒入的質(zhì)量時(shí)，就會立即停止倒入，隨著技術(shù)的成熟和發(fā)展，原料的質(zhì)量控制也越來越精確，在生產(chǎn)過程中基本上很少出現(xiàn)誤差。另外，原料系統(tǒng)的控制也在不斷智能化，目前的操作已經(jīng)可以在主控室使用電腦進(jìn)行操作，不需要在堆取料機(jī)大車上進(jìn)行操作了。

3.2 熱風(fēng)爐系統(tǒng)自動化控制

熱風(fēng)爐的工作步驟或方式，可以依據(jù)其特點(diǎn)進(jìn)行分類，包括了人工操作、半自動化操作和全自動化操作共三種，其中，對單座爐子爐頂溫度和廢氣溫度的控制、對每天的控制工作進(jìn)行記錄和分析等多種工作都是由全自動化操作來完成的，全自動化操作在熱風(fēng)爐控制系統(tǒng)中發(fā)揮著巨大的作用，在較大程度上保障了高爐煉鐵工作的有效開展。

在高爐煉鐵電氣自動化的控制系統(tǒng)中，熱風(fēng)爐系統(tǒng)是其中操作和流程最為簡單的一個(gè)自動化控制系統(tǒng)，其工作內(nèi)容主要是分析和調(diào)整兩大方面，分析方面，主要是通過相應(yīng)的設(shè)備和計(jì)算機(jī)技術(shù)對熱爐內(nèi)的廢氣成分、溫度等進(jìn)行分析，而溫度的分析又包括了爐頂溫度、爐內(nèi)溫度等。在對爐內(nèi)環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)的分析后，就需要根據(jù)預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行熱風(fēng)的控制，由于高爐煉鐵工作的特殊性，其在生產(chǎn)過程中需要較高的溫度才能保證生產(chǎn)的質(zhì)量，因此，在高爐煉鐵開始工作前，就要對爐內(nèi)環(huán)境進(jìn)行預(yù)熱，向爐內(nèi)不斷的輸送熱風(fēng)。其次，在高爐煉鐵的生產(chǎn)過程中，也要對其進(jìn)行熱風(fēng)爐系統(tǒng)的控制，不斷地向高爐內(nèi)傳送熱風(fēng)。另外，當(dāng)熱風(fēng)爐自動化控制系統(tǒng)監(jiān)測分析到爐內(nèi)環(huán)境與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)不符合時(shí)，就會立即采取干預(yù)措施，如果是爐內(nèi)溫度達(dá)不到要求，就會自動加強(qiáng)熱風(fēng)的輸送強(qiáng)度。

3.3 監(jiān)控系統(tǒng)自動化控制

在高爐煉鐵電氣自動化控制系統(tǒng)中，不僅要對基本的生產(chǎn)工作過程的運(yùn)行步驟進(jìn)行有效的控制，也要對其生產(chǎn)過程進(jìn)行全面的監(jiān)控，如此才能在最大程度上保證高爐煉鐵工作的安全性，保障高爐煉鐵生產(chǎn)和控制系統(tǒng)平穩(wěn)而有效地運(yùn)行。一方面，監(jiān)控自動化控制系統(tǒng)在整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，對原料的輸送、熱風(fēng)的控制等全部的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集和分析，一邊整理數(shù)據(jù)，一邊將數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，一旦發(fā)現(xiàn)問題，就會立即采取相應(yīng)的處理對策，對整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)方面進(jìn)行有效的控制和管理，以此來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的高效性。另一方面，監(jiān)控自動化控制系統(tǒng)在其搜集數(shù)據(jù)的同時(shí)，也會將出現(xiàn)問題或故障的具體系統(tǒng)和數(shù)據(jù)記錄下來，又通過其與各系統(tǒng)之間的連接線路，將這些數(shù)據(jù)與其他系統(tǒng)分享，使后續(xù)的維修與檢查都能夠有針對性地開展，在較大程度上減少了工作量和工作難度。還需注意的是，作為保障整個(gè)高爐煉鐵工作系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的系統(tǒng)，監(jiān)控自動化系統(tǒng)需要被重視，對其工作過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)要合理地進(jìn)行分析并使其利用率最大化。在其使用過程中，也要經(jīng)常進(jìn)行定期的檢查和保養(yǎng)、維修等，避免運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行得不到保障。做好平時(shí)的檢查、保養(yǎng)工作，也在一定程度上能夠減少后期維修的資金投入，從而在保障生產(chǎn)過程正常運(yùn)行的同時(shí)也帶來了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語

總而言之，高爐煉鐵電氣自動化控制系統(tǒng)是一個(gè)較為復(fù)雜的龐大系統(tǒng)，其包含了原料自動化控制系統(tǒng)、熱風(fēng)爐自動化控制系統(tǒng)和監(jiān)控自動化控制系統(tǒng)等諸多子系統(tǒng)，如果想要高爐的煉鐵工作平穩(wěn)而有效地進(jìn)行，就必須聯(lián)合各個(gè)系統(tǒng)，進(jìn)行統(tǒng)籌的管理和控制，如此才能較好地避免過程中故障事件的出現(xiàn)，在最大程度上保證生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。