煉鐵高爐生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制

煉鐵高爐生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制對(duì)于煉鐵高爐來說，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制是提高高爐生產(chǎn)發(fā)展的有效措施，能夠?qū)掕F高爐的產(chǎn)業(yè)效率和經(jīng)濟(jì)效益都進(jìn)一步提高，而且能夠更加安全。文章主要對(duì)煉鐵高爐生產(chǎn)過程中的原料系統(tǒng)、熱風(fēng)爐與高爐等自動(dòng)化控制進(jìn)行了闡述，希望為煉鐵高爐生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制提供參考與借鑒。標(biāo)簽：煉鐵高爐；生產(chǎn)過程；自動(dòng)化；控制對(duì)高爐生產(chǎn)進(jìn)行控制過程中，主要的難點(diǎn)就是控制的過程比較復(fù)雜和變化響應(yīng)的時(shí)間較長(zhǎng)，只有實(shí)現(xiàn)高爐生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制才能夠解決這些問題。在整個(gè)高爐系統(tǒng)中，原料系統(tǒng)和熱風(fēng)系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制，高爐過程本身的自動(dòng)控制也有了較大的發(fā)展，在不斷的完善過程中。實(shí)現(xiàn)高爐過程的自動(dòng)控制就是實(shí)現(xiàn)高爐過程的計(jì)算機(jī)控制，主要的過程是通過變送器給出高爐生產(chǎn)的參數(shù)變化的電信號(hào)，然后將電信號(hào)變?yōu)閿?shù)碼以實(shí)現(xiàn)輸入到計(jì)算機(jī)中，以計(jì)算的周期為單位算出平均值，通過數(shù)學(xué)模型得到預(yù)估值，然后進(jìn)行調(diào)節(jié)。1高爐過程自動(dòng)化控制系統(tǒng)高爐過程自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要按照設(shè)計(jì)原則，結(jié)合技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，采用先進(jìn)的過程計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)外高爐生產(chǎn)過程的監(jiān)視與控制，主要的方式包括采集與處理數(shù)據(jù)、顯示與記錄圖形等。系統(tǒng)的模式應(yīng)該為集中操控、分散控制。整個(gè)高爐過程自動(dòng)化控制系統(tǒng)要利用計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)處理方面的優(yōu)勢(shì)。高爐過程自動(dòng)化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括PLC芯片，能夠滿足高爐自動(dòng)化控制中對(duì)數(shù)據(jù)處理的要求。在整個(gè)的高爐生產(chǎn)中，共有原料系統(tǒng)、熱風(fēng)系統(tǒng)與本體三個(gè)主要的系統(tǒng)，這三個(gè)系統(tǒng)的控制都是相對(duì)獨(dú)立的，但也不意味著沒有關(guān)聯(lián)。因此，自動(dòng)化控制系統(tǒng)的構(gòu)成包括：第一，現(xiàn)場(chǎng)層次。控制的主體是設(shè)備氣動(dòng)機(jī)構(gòu)，測(cè)量?jī)x表、伺服機(jī)構(gòu)等這些對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制的主要設(shè)備。第二，基礎(chǔ)層次。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中主要進(jìn)行的就是深加工各種數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)控制的完全自動(dòng)化或半自動(dòng)化。第三，控制層次。主要依靠計(jì)算機(jī)來進(jìn)行計(jì)算和分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)高爐生產(chǎn)過程的控制。2原料系統(tǒng)的自動(dòng)化控制原料系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制有著較長(zhǎng)的應(yīng)用歷史，因此自動(dòng)化控制也比較成熟。原料系統(tǒng)質(zhì)量控制的過程就是通過記錄每次實(shí)際裝入漏斗中的原料最終值，將排料后的原料剩余值減去，這樣就能夠得到每次實(shí)際裝入到高爐內(nèi)的原料值，通過與定值的比較，比較結(jié)果能夠作為下次稱重中進(jìn)行補(bǔ)正的依據(jù)。原料系統(tǒng)的自動(dòng)化控制能夠通過原來給定值的精確計(jì)算而控制給料稱量。具體的操作過程為，卸空稱量漏斗之后在稱量系統(tǒng)中屬于定值，裝滿稱量漏斗之后計(jì)算機(jī)就會(huì)讀出裝滿的質(zhì)量，當(dāng)漏斗再次被卸空之后計(jì)算機(jī)會(huì)顯示出零點(diǎn)質(zhì)量，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)校正下次稱量質(zhì)量：計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)按照不同的品質(zhì)給出卸料的設(shè)定值；稱量料斗中的原料稱量值通過負(fù)荷傳感器測(cè)定，之后通過磁力比較運(yùn)算來進(jìn)行實(shí)際稱量值與卸料設(shè)定值的比較，當(dāng)實(shí)際的稱量值占卸料設(shè)定值的比例為95%時(shí)，計(jì)算機(jī)就會(huì)供料給料機(jī)發(fā)出指令，命令其減速；當(dāng)實(shí)際的稱量值占卸料設(shè)定值的比例為100%時(shí)供料機(jī)就會(huì)停止運(yùn)行，在計(jì)算機(jī)中輸入“滿”信號(hào)作為稱量值；如果設(shè)備出現(xiàn)故障，不能夠達(dá)到100%或者到達(dá)100%而不停止運(yùn)行時(shí)，需要將105%緊急停運(yùn)的信號(hào)進(jìn)行發(fā)出；當(dāng)稱量料斗的放料完成之后，料斗空信號(hào)0（關(guān)閉料斗閘門信號(hào)）將會(huì)發(fā)送到電器設(shè)備以使其關(guān)閉閘門；閘門關(guān)閉之后就會(huì)啟動(dòng)料倉(cāng)給料器；放料的指令發(fā)出之后就會(huì)安裝之前的規(guī)定值進(jìn)行操作。3熱風(fēng)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制高爐的熱風(fēng)爐實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制主要的目的是要確定換爐的最佳時(shí)間點(diǎn)，使燃燒的狀態(tài)保持最好。通過對(duì)熱風(fēng)爐中排放的燃燒廢氣的成分、溫度與拱頂?shù)臏囟冗M(jìn)行測(cè)定與分析，通過計(jì)算機(jī)式電子單元組合儀表要對(duì)燃燒的空氣和煤氣量進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)系統(tǒng)控制的自動(dòng)化。4生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制在高爐生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制中，冶煉過程復(fù)雜、原來質(zhì)量不穩(wěn)定、變化響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)以及爐內(nèi)固態(tài)、液態(tài)與氣態(tài)相互作用等因素都導(dǎo)致了自動(dòng)化控制難度較大，因此對(duì)高爐生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制并沒有原料系統(tǒng)、熱風(fēng)系統(tǒng)那么成熟。計(jì)算機(jī)的控制功能主要體現(xiàn)在爐體監(jiān)視、操作數(shù)據(jù)收集與顯示、操作指導(dǎo)與閉環(huán)控制等方面。在整個(gè)高溫爐系統(tǒng)中，原料和熱風(fēng)為輸入，生鐵、爐渣、煤氣為輸出，其中能夠作為參數(shù)的主要有：輸入方面，爐料中的氧化度、碳鐵比、含鐵、堿度等，鼓風(fēng)的流量、溫濕度、富氧率等；輸出方面，液相的包括生鐵的數(shù)量質(zhì)量與爐渣的數(shù)量指標(biāo)，生鐵與爐渣的化學(xué)成分和溫度也是其中的一部分，氣相的包括爐頂煤氣，包括流量、溫度、化學(xué)成分等。將這些操作的參數(shù)輸入到計(jì)算機(jī)中，通過數(shù)學(xué)模型就能夠得到評(píng)估值，然后根據(jù)數(shù)值進(jìn)行爐溫和爐況的調(diào)節(jié)。此外，計(jì)算機(jī)還能夠?qū)ψ兓蛩剡M(jìn)行預(yù)測(cè)，例如爐溫方面，可以通過各種數(shù)量的測(cè)定來保持爐溫的預(yù)定水平。自動(dòng)化控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)的方式有兩種，一種是開環(huán)調(diào)節(jié)，一種是閉環(huán)調(diào)節(jié)。開環(huán)調(diào)節(jié)指的是計(jì)算機(jī)操作人員對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)，在這個(gè)過程中計(jì)算機(jī)不接收各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)的反饋，會(huì)按照操作人員的意圖來進(jìn)行控制方案的計(jì)算，還有一種情況就是計(jì)算機(jī)只負(fù)責(zé)一些結(jié)果的顯示或者打印，不參與到控制過程中，由操作人員來制定和實(shí)施控制方案。閉環(huán)調(diào)節(jié)指的是計(jì)算機(jī)對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行計(jì)算后執(zhí)行控制方案，在這個(gè)過程中計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成對(duì)高爐參數(shù)變化的檢查，通過對(duì)參數(shù)變化的比較和判斷之后得到合理的控制方案，不僅將結(jié)果進(jìn)行打印，而且直接通過這些反饋的信息對(duì)爐況進(jìn)行調(diào)節(jié)，保持高爐生產(chǎn)過程的高效。操作人員不需要干預(yù)控制過程，實(shí)現(xiàn)全盤的自動(dòng)化。高爐生產(chǎn)過程自動(dòng)化控制的逐漸實(shí)現(xiàn)，對(duì)高爐的發(fā)展有著有效地促進(jìn)作用。以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)高爐生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制能夠獲得最佳的生產(chǎn)指標(biāo)，提高經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和管理工作效率。計(jì)算機(jī)在生產(chǎn)的管理與指揮中廣泛地使用能夠利于管理的調(diào)度與生產(chǎn)的指揮，從而提高生產(chǎn)管理與生產(chǎn)指揮的效率。還能夠真正的實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，不斷提高生產(chǎn)效率與經(jīng)濟(jì)效益。5結(jié)束語高爐工業(yè)有著悠久的歷史，因此基礎(chǔ)的控制技術(shù)也比較成熟，要轉(zhuǎn)變思路，在原有的基礎(chǔ)上順應(yīng)形勢(shì)，取得自動(dòng)化控制的新發(fā)展。我國(guó)原料系統(tǒng)與熱風(fēng)系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制，而生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制發(fā)展還很不充分。鋼鐵業(yè)數(shù)量與質(zhì)量方面的要求不斷提高，這為高爐生產(chǎn)過程自動(dòng)化控制創(chuàng)造了機(jī)遇，同時(shí)也提出了挑戰(zhàn)。我們應(yīng)該不斷完善高爐自動(dòng)化控制，為我國(guó)高爐自動(dòng)化的進(jìn)一步發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。參考文獻(xiàn)[1]呂東輝，彭瑞仁.煉鐵高爐內(nèi)部情況檢測(cè)的高爐CT方法[J].上海大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，03（09）：19-24.[2]錢亞平，盧鳴.馬鋼新區(qū)煉鐵廠自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施[J].2010年全國(guó)煉鐵生產(chǎn)技術(shù)會(huì)議暨煉鐵年會(huì)文集（下冊(cè)），2010，12（11）：11-13.[3]遲萬勝，李剛，張燕，陳向峰.PLC在金嶺鐵廠300m3煉鐵高爐中的應(yīng)用[J].推進(jìn)信息及自動(dòng)化技術(shù)在鋼鐵工業(yè)節(jié)能降耗、改善環(huán)境、降低成本中的應(yīng)用論文集，2011，23（14）：19-26.[4]李文