電氣工程自動(dòng)化技術(shù)在冶煉行業(yè)的應(yīng)用及發(fā)展

吳元元

（中國(guó)瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西 南昌 330000）

在社會(huì)不斷發(fā)展的時(shí)代背景下，自動(dòng)化已經(jīng)逐漸成為了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流趨勢(shì)，面對(duì)著越來越高的生產(chǎn)要求，自動(dòng)化技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)也可以最大限度提高加工操作的精度，避免由于加工過程中的操作不當(dāng)帶來的質(zhì)量問題[1]。冶金行業(yè)作為關(guān)系多個(gè)行業(yè)發(fā)展的重要組成部分，其產(chǎn)品質(zhì)量對(duì)金屬的后期應(yīng)用效果影響明顯。為了提高冶金設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)與實(shí)際需求之間的契合度，提高金屬的冶煉質(zhì)量，將電氣工程自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于該行業(yè)已經(jīng)成為了一種整體趨勢(shì)。與人工生產(chǎn)相比，在自動(dòng)化技術(shù)的支持下，不僅生產(chǎn)效率大幅提升，生產(chǎn)質(zhì)量也得到了良好改善。

本文對(duì)電氣工程自動(dòng)化技術(shù)在冶煉行業(yè)的應(yīng)用及發(fā)展進(jìn)行了研究，通過分析電氣工程自動(dòng)化技術(shù)在冶金行業(yè)中的價(jià)值體現(xiàn)，對(duì)其未來的發(fā)展前景作出了客觀研究。通過本文，以期為冶金行業(yè)的自動(dòng)化發(fā)展以及自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)化創(chuàng)新提供借鑒價(jià)值。

1 電氣工程自動(dòng)化在冶金中的應(yīng)用

1.1 生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)

冶金行業(yè)主要是利用礦產(chǎn)資源中不同金屬元素的熔點(diǎn)不同實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)元素的提取，在此過程中，對(duì)于溫度的控制是重中之重。在傳統(tǒng)方法中，對(duì)于溫度的監(jiān)控主要是通過定時(shí)采集的方式進(jìn)行的，并且操作的危險(xiǎn)性較高，采集到的數(shù)值準(zhǔn)確性也相對(duì)較低[2]。但隨著電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的介入，可以通過傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)冶金工藝中任意時(shí)刻、任意位置溫度數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控。一般情況下，傳感器作為冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化中的基礎(chǔ)儀器設(shè)備，主要安裝在生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)、外，通過在傳感器內(nèi)設(shè)置溫度檢測(cè)閾值范圍，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)范圍環(huán)境參數(shù)的有效采集，借助傳輸裝置將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送至主控裝置，主控裝置將接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)格式的數(shù)據(jù)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。

不僅如此，當(dāng)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)結(jié)果超出額定參數(shù)范圍時(shí)，可以通過將該異常情況反饋至控制中心，確保相關(guān)維修人員可以在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，最大限度降低其帶來的損失[3]。除此之外，由于冶金行業(yè)屬于高危行業(yè)之一，各個(gè)環(huán)節(jié)均存在不同程度的安全隱患和危險(xiǎn)源，這就在一定程度上加大了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的危險(xiǎn)系數(shù)。而自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)電氣電子設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，真正實(shí)現(xiàn)防患于未然[4]。目前，大多數(shù)冶金企業(yè)均已實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)環(huán)節(jié)自動(dòng)化預(yù)警監(jiān)測(cè)，并且在提高冶金生產(chǎn)安全水平方面取得了良好效果。表1是近5年來冶金行業(yè)安全事故的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

表1 冶金行業(yè)安全事故統(tǒng)計(jì)表

從表1中可以看出，近5年來冶金行業(yè)安全事故的數(shù)量呈現(xiàn)出逐年下降的趨勢(shì)，到2019年基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)冶金行業(yè)生產(chǎn)安全的有效控制。結(jié)合冶金行業(yè)自動(dòng)化程度的發(fā)展歷程，2019年我國(guó)冶金企業(yè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的覆蓋率達(dá)到了95%以上，對(duì)應(yīng)的安全管控效果也達(dá)到了一定程度的最優(yōu)化。表明自動(dòng)化技術(shù)在冶金行業(yè)的安全管理方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

另一方面，冶金生產(chǎn)中環(huán)境溫度、助燃?xì)怏w流速、冶煉物質(zhì)黏度、冶煉環(huán)境壓強(qiáng)等都會(huì)直接影響最終產(chǎn)出金屬的雜質(zhì)含量，而這些指標(biāo)都直接關(guān)系到最終的產(chǎn)品質(zhì)量。因此，對(duì)生產(chǎn)過程中的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行有效控制是極為重要的?？刂频幕A(chǔ)是可靠的數(shù)據(jù)，通過自動(dòng)化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)：在高爐內(nèi)設(shè)置壓力傳感器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高爐上部壓力值大小變化的有效采集，從而將這種變化轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電流或者電壓值，并將該結(jié)果作為調(diào)控高爐上煤量、上煤速度的基礎(chǔ)，確保上煤量數(shù)據(jù)與高爐的狀態(tài)之間形成同步關(guān)系；借助主控裝置的操作反饋，將實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)控制在設(shè)置范圍之內(nèi)，從而為冶煉提供穩(wěn)定的溫度環(huán)境。

1.2 生產(chǎn)過程自動(dòng)化控制

在第二次工業(yè)革命的沖擊下，冶金行業(yè)的生產(chǎn)模式實(shí)現(xiàn)了翻天覆地的變化，而這種變化主要是電氣自動(dòng)化技術(shù)帶來的，在自動(dòng)化優(yōu)勢(shì)的推動(dòng)下，新裝備、新工藝流程、新材料在冶金行業(yè)被廣泛使用，加速了企業(yè)生產(chǎn)模式的更新?lián)Q代。相對(duì)滯后的模擬控制系統(tǒng)逐漸被淘汰，更加智能化的DCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)成為主要控制手段，以集中控制為主體的生產(chǎn)方式也被分布控制的生產(chǎn)方式所替代。圖1為控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)冶金生產(chǎn)過程控制的模式圖。

圖1 生產(chǎn)過程控制機(jī)制示意圖

由圖1可以看出，在以太網(wǎng)工業(yè)化發(fā)展的環(huán)境下，控制系統(tǒng)可以根據(jù)接收到的生產(chǎn)環(huán)境狀態(tài)參數(shù)對(duì)相應(yīng)的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，并結(jié)合人工智能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析能力，計(jì)算出最優(yōu)的控制方式，利用傳輸裝置將指令信息發(fā)送至生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，減少大量人力資源的應(yīng)用。一方面降低了人力成本，另一方面也可以有效提高生產(chǎn)的效率，極大地提高了產(chǎn)品質(zhì)量，改善企業(yè)綜合效益。

2 電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展分析

電氣工程自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)在冶金行業(yè)取得了良好的應(yīng)用效果。但無論是從行業(yè)發(fā)展角度，還是從產(chǎn)品需求角度，未來電氣工程自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展需要展現(xiàn)出更高的應(yīng)用價(jià)值，這也是實(shí)現(xiàn)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。為此，積極促進(jìn)電氣自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)化升級(jí)發(fā)展是十分必要的。究其根本，自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)是進(jìn)一步降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)不斷提高資源的有效利用率。從某種意義上來講，電氣工程自動(dòng)化技術(shù)是助力冶金行業(yè)實(shí)現(xiàn)發(fā)展目標(biāo)的重要因素。以此為基礎(chǔ)，本文從以下幾個(gè)方面研究了電氣自動(dòng)化技術(shù)未來發(fā)展的主要方向，其主要思路如圖2所示。

圖2 電氣工程自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展方向

2.1 網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展

互聯(lián)網(wǎng)強(qiáng)大的信息處理能力已經(jīng)在各行各業(yè)均得到了展現(xiàn)，未來電氣工程自動(dòng)化技術(shù)可以充分利用這一優(yōu)勢(shì)，提高對(duì)冶金行業(yè)產(chǎn)品整個(gè)流程的精準(zhǔn)控制[5]。通過加強(qiáng)監(jiān)控系統(tǒng)的功能，利用遠(yuǎn)程操控實(shí)現(xiàn)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的個(gè)性化采集。除此之外，也可以利用生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)電氣元件的狀態(tài)參數(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表等相關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)。借助網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)的計(jì)算能力，對(duì)無人值守狀態(tài)下的故障進(jìn)行及時(shí)診斷。

2.2 可編程化發(fā)展

面對(duì)多樣化的市場(chǎng)需求，冶金企業(yè)勢(shì)必也會(huì)出現(xiàn)多樣化發(fā)展，這就對(duì)自動(dòng)化技術(shù)在不同環(huán)境中的適配性提出了更高的要求。為了適應(yīng)這種變化，將計(jì)算機(jī)編程技術(shù)應(yīng)用到電氣自動(dòng)化管理之中，對(duì)技術(shù)中心的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行可設(shè)置管理，以此降低其在使用過程中的限制[6]。為此，可以積極探索集成電路的應(yīng)用，通過人機(jī)交互的方式使技術(shù)與實(shí)際應(yīng)用環(huán)境之間建立契合關(guān)系，從而更好滿足冶金行業(yè)需求。

3 結(jié)語

冶金行業(yè)的不斷發(fā)展決定了其對(duì)基礎(chǔ)原料的要求不斷提高，冶金行業(yè)在提升自身生產(chǎn)效率的同時(shí)，也需要在確保安全生產(chǎn)的前提下對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量作出優(yōu)化。自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)冶煉過程中有關(guān)狀態(tài)參數(shù)的有效監(jiān)測(cè)，同時(shí)，也為生產(chǎn)操作的執(zhí)行和調(diào)整提供了重要指導(dǎo)依據(jù)。本文對(duì)電氣工程自動(dòng)化技術(shù)在冶金行業(yè)的應(yīng)用及發(fā)展進(jìn)行研究，明確了其在冶金行業(yè)的重要價(jià)值體現(xiàn)，同時(shí)基于冶金行業(yè)發(fā)展需求，其未來有著良好的發(fā)展趨勢(shì)。