淺談高爐新型自動化儀表抗干擾措施

王子彧

摘 要：自動化儀表系統(tǒng)對于高爐煉鐵生產(chǎn)的控制十分重要。隨著現(xiàn)代冶金技術(shù)的發(fā)展，高爐的自動化儀表應(yīng)用的越來越多，然而受高爐生產(chǎn)運(yùn)行特點(diǎn)影響，高爐自動化儀表會在不同時(shí)間受到一些干擾進(jìn)而給高爐的生產(chǎn)運(yùn)行帶來影響。該文對高爐自動化控制系統(tǒng)分析、新型儀表特點(diǎn)以及儀表干擾成因及危害做了簡單闡述，并提出了一些儀表干擾控制措施。

關(guān)鍵詞：高爐；自動化；儀表；抗干擾

中圖分類號：TF068 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、前言

隨著現(xiàn)代冶金技術(shù)的發(fā)展以及我國鋼鐵行業(yè)的發(fā)展形勢，淘汰落后產(chǎn)能，發(fā)展和利用新型大高爐已經(jīng)成為了我國各鋼鐵企業(yè)發(fā)展的必然選擇。對于新型大型高爐，無論從產(chǎn)量、結(jié)構(gòu)形式以及自動化程度都有了深刻的變革，做好高爐的穩(wěn)定順產(chǎn)順行是每個(gè)鋼鐵企業(yè)保證基本工序穩(wěn)定運(yùn)行的核心任務(wù)。然而對于新型大型高爐其在儀表自動控制的應(yīng)用上相比傳統(tǒng)高爐有了質(zhì)的飛躍，儀表控制系統(tǒng)是否穩(wěn)定直接影響高爐的生產(chǎn)運(yùn)行，為此做好高爐新型儀表自動化儀表的抗干擾工作十分重要。

二、高爐自動化控制系統(tǒng)分析

對于現(xiàn)代冶金企業(yè)的新型高爐，其煉鐵生產(chǎn)過程對于煉鐵工藝具有連續(xù)性、穩(wěn)定性以及有效控制性等要求。高爐生產(chǎn)是在爐體內(nèi)部進(jìn)行并處于完全封閉狀態(tài)的物理化學(xué)反應(yīng)，對于用肉眼是無法觀察到其生產(chǎn)狀態(tài)的。隨著大型高爐的發(fā)展，目前已經(jīng)形成了上料系統(tǒng)、爐況控制系統(tǒng)、排渣系統(tǒng)、運(yùn)輸系統(tǒng)全面信息化的生產(chǎn)狀態(tài)，其生產(chǎn)規(guī)模宏大，產(chǎn)量高等特點(diǎn)都對高爐自動化儀表控制系統(tǒng)提出了更高的要求。因此若想保障高爐系統(tǒng)安全穩(wěn)定生產(chǎn)，并做到高效率、低能耗以及延長爐體壽命就必須與其對應(yīng)配備數(shù)以千計(jì)的壓力、流量、溫度、組分、數(shù)位等儀表檢測和控制系統(tǒng)。這些儀表既可以采集數(shù)據(jù)進(jìn)而進(jìn)入信息化控制系統(tǒng)，對高爐的順產(chǎn)順行提供有效幫助，此外還可以通過軟件控制實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的穩(wěn)定控制。就目前而言，以北營煉鐵廠新1#高爐為例，其自動化儀表控制系統(tǒng)的配備數(shù)量高達(dá)2000多臺套，其主要功能領(lǐng)域包括熱風(fēng)溫度的檢測與控制、原料系統(tǒng)的監(jiān)視與控制、爐頂壓力監(jiān)視與控制、高爐水系統(tǒng)監(jiān)視與控制、高爐各能源流或副產(chǎn)品的監(jiān)視與控制、爐頂料面監(jiān)視系統(tǒng)、爐頂十字測溫系統(tǒng)、爐體砌磚溫度檢測、水渣轉(zhuǎn)鼓和沖制系統(tǒng)、原料料位倉儲檢測以及鐵水重量檢測系統(tǒng)等。各項(xiàng)儀表控制系統(tǒng)復(fù)雜多變，且環(huán)環(huán)相扣，因此做好高爐系統(tǒng)自動化儀表的穩(wěn)定和控制工作是保障高爐順產(chǎn)順行的基礎(chǔ)。

三、新型儀表特點(diǎn)

隨著現(xiàn)代科技以及信息化工業(yè)發(fā)展，新型儀表已經(jīng)得到了快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，目前新型儀表已經(jīng)呈現(xiàn)出了智能化、虛擬化以及網(wǎng)絡(luò)化等特點(diǎn)。智能化就是將人工智能應(yīng)用到儀表當(dāng)中，并應(yīng)用傳感器和變送器采集信息再通過CPU處理器完成智能化指令。儀表的智能化使其可以使用智能接口，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話，可以根據(jù)工程實(shí)際調(diào)整參數(shù)設(shè)置，其強(qiáng)大的存儲、運(yùn)算程序以及自我檢測功能使其相比普通儀表有了質(zhì)的超越。儀表虛擬化是在充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，可以讓用戶具備自設(shè)計(jì)和自定義功能，其通過計(jì)算機(jī)、軟件以及模塊等完成上述功能。虛擬儀表不僅在使用上與普通儀表相同，其在分析處理方面相比普通儀表會更勝一籌。該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展可以使得儀表的制造和用戶需求更加融合。儀表網(wǎng)絡(luò)化是現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的必然要求，儀表網(wǎng)絡(luò)化最重要的標(biāo)志是使儀表的遠(yuǎn)程通信能力得到了重要改變。

四、儀表干擾成因及危害

受新型儀表特點(diǎn)和高爐生產(chǎn)特點(diǎn)影響，在高爐煉鐵現(xiàn)場的周圍存在著大量的大功率用電設(shè)備，電磁環(huán)境較為復(fù)雜。電場和磁場分為恒定場和交變場，對于恒定場其是由靜電場和直流電產(chǎn)生的因此其對儀表的作用相對單一，而交變場往往會受到一些磁場和電場改變因素發(fā)生隨機(jī)性的極性改變、強(qiáng)度改變和頻率改變。對于高爐現(xiàn)場儀表測量的信號一般均是以轉(zhuǎn)換為微電信號即微小電壓和微小電流再傳入到二次儀表或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成的。通常在儀表正常的傳輸信號外，經(jīng)常會因交變電場和磁場的改變出現(xiàn)一些無關(guān)的電壓或電流，這些電壓或電流就給儀表的正常使用帶來了干擾，進(jìn)而對儀表設(shè)備的準(zhǔn)確性和可靠性帶來了極為不利的影響。

五、儀表干擾控制措施

（一）消除干擾源

在高爐實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，消除其干擾源是極為不現(xiàn)實(shí)的。因?yàn)楦郀t生產(chǎn)現(xiàn)場各種大功率設(shè)備是不可能移除的，其變頻器以及電機(jī)的電磁干擾也是不能消除的。因此我們這里提出的消除干擾源，是指采取一定的措施，防止儀表內(nèi)部部分插件受到氧化后產(chǎn)生焊點(diǎn)虛脫等接觸不良現(xiàn)象。

（二）抑制串模干擾

儀表設(shè)備往往與被測信號的設(shè)備處于同一位置，因此一旦有串模干擾，就不容易被消除，因此必須采取一定的措施抑制和消除串模干擾。一般情況下可以采取使用扭絞信號電纜，使得干擾源與兩根信號導(dǎo)線的距離相近，進(jìn)而使其電容分布相似，便可以使由磁場、電場通過感應(yīng)耦合進(jìn)入回路的串模降為最小。此外還可以通過將信號導(dǎo)線用金屬包起來，造成外圍形成等勢體進(jìn)而防止電場的干擾等。

（三）抑制公模干擾

儀表信號大多為低電平，因此一旦有公模串入便會產(chǎn)生信號畸形，帶來諸多錯(cuò)誤。因此使用一些隔離設(shè)備將光耦合或電耦合的信號經(jīng)過濾波放大，進(jìn)而將準(zhǔn)確的信號傳入到DCS或PLC系統(tǒng)當(dāng)中。一般隔離器的使用會降低公模干擾，此外良好可靠的接地可以使儀表外殼保持零電位，信號源電路的穩(wěn)定接地都會解決大部分的干擾問題，在做好接地工作時(shí)一定要注意屏蔽層須單端接地并且確保信號導(dǎo)線屏蔽層接地與系統(tǒng)接地同側(cè)。

結(jié)語

綜上所述，新型自動化儀表對于高爐的生產(chǎn)運(yùn)行十分重要，對于新型自動化儀表有著其相應(yīng)的技術(shù)特點(diǎn)。自動化儀表的干擾問題對于高爐的生產(chǎn)運(yùn)行危害極大。就工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)而言消除干擾源、抑制串模干擾以及抑制公模干擾是控制儀表干擾的主要措施。

參考文獻(xiàn)

[1]楊兵.高爐自動化（控制）技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展[J].鋼鐵技術(shù)，2009.

[2]吳世亮，陳寧. 高爐自動化控制系統(tǒng)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2011.

[3]李洪雙.淺析自控系統(tǒng)在鋼鐵冶煉中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2008.

[4]顧嚴(yán).高爐自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用和技術(shù)創(chuàng)新[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2012.