电炉电气自动化控制系统的特点及发展探析

刘鹏

摘要：炼钢电炉是炼钢厂生产的重要设备之一，随着智能化技术的不断发展，炼钢厂电炉自动化控制系统日益完善。尤其是在大数据技术的推动下，我国电炉呈现出智能化、集约化、低碳化发展趋势。本文以炼钢电炉电气自动化控制系统的特点作为切入点，阐述我国电炉电气自动化控制系统的发展趋势，最后提出提高我国电炉电气自动化控制系统的具体对策。

关键词：炼钢;电炉;自动化控制;智能化;低碳化

引言

随着我国低碳经济的发展，炼钢厂作为能源消耗企业，必须要朝着低碳化、高效化方向发展。电炉是炼钢企业生产的重要设备，相比于转炉炼钢而言，电炉炼钢具有工序短、投資省以及节能减排效果好的特点。然而随着我国经济新常态发展要求，降本增效成为钢铁企业生产管理的重要任务。电炉电气自动化控制是促进电炉生产效率、降低能源消耗的重要手段，随着大数据技术、云计算等技术的发展，我国电炉电气自动化控制系统呈现新的发展特点和趋势。现结合多年工作实践详细阐述电炉电气自动化控制系统的发展特点及趋势。

一、炼钢电炉电气自动化控制系统的特点

炼钢技术的发展有效带动电炉电气自动化控制技术的发展，尤其是在新技术、新工艺的带动下，我国炼钢电炉在原有智能化的基础上，实现了超高功率供电、智能化控制、绿色环保等方面的技术突破。结合多年工作经验，炼钢电炉电气自动化控制系统具有以下特点：

1. 智能化。电弧是电炉工作的主要方式，因此电极自动调节是决定电炉自动化控制的关键技术。目前电炉自动化控制系统的智能化操作性能更加完善。以电炉供电控制系统为例，为了保证生产顺利进行，目前人们主要采取的是神经网络和模糊控制与传统PID 相结合的控制方法，以此提高电炉供电的智能化。例如在现代电炉主要是按照预定的程序对电力进行调整，以此达到炼钢的目的，但是在实际生产中由于废钢的形状、重量等都会发生变化，因此在具体的生产中容易出现电力调整不精准而导致生产效率下降。为此通过对电力调整的自动化控制系统的智能化操作实现了对生产电力的智能控制。通过解析熔化过程中高次谐波随时间变化的相关数据和熔化末期电源频率偶数倍区域的发声规律，确定可作为判定标准的特定阈值，结合智能算法开发了化清判定系统。

2. 网络化。电炉电气自动化控制系统基本实现了在线操作模式，但是随着大数据技术的应用，电炉电气自动化控制系统的网络化特点更加突出。在实际生产过程中，电炉电气自动化控制系统依赖于网络进行操作，这样不仅有助于提高设备的操作性能，而且还能及时发现潜在故障，实现在线诊断。

3. 实时监测。炼钢电炉是在高温下进行的，许多参数在高温环境下会出现一定的变化等，导致最终获得的数据存在差异，因此当前电炉电气自动化控制系统更加突出实时监测技术。例如为了解决电炉高温导致的参数检测不准的问题，美国PTI公司开发设计了自动测温取样系统，其主要将自动测温系统穿过炉壁进入熔池测温取样。该装置的传动机构和冷却系统经过特殊的设计满足电炉冶炼的恶劣环境和工艺要求。

二、炼钢电炉电气自动化控制系统的发展趋势

电炉炼钢自动控制系统采用以太环网和现场总线技术，确保数据传输的可靠性和及时性;采用模块化编程，根据用户定制的监控画面，方便用户对设备的权限性操作 ;采用故障自诊断模块，实现故障自动报警功能，降低故障查找时间;并通过各种手段建立生产过程控制模型，从而实现炼钢现场人力资源与安全运营的最优生产方案。基于炼钢电炉电气自动化控制系统技术的不断发展，电炉电气自动化控制系统呈现出集约化、整体性的发展趋势。例如基于监测技术的不断发展，电炉电气自动化控制系统将不再局限在某个环节，反而是从最优化工作效率出发，将电炉自动化控制与其他设备结合，达到电炉工作效率的最优化。例如SIEMENS VAI开发了Simental EAF Heatopt整体控制方案（如图1）。该方案集合了多种测量技术和信息分析处理系统，有电炉烟气成分分析系统、烟气流量测量系统、非接触式连续测温技术、泡沫渣检测技术、用于电极调节的熔清控制系统、无渣出钢技术等，利用这些技术能够对炼钢过程实时监测与控制，能够确保最大的生产效率、最佳的能量转换率以及最小的生产成本。

三、提高电炉电气自动化控制系统的对策

基于电炉电气自动化控制系统发展的特点及趋势，在实践工作中我们必须要采取有效的举措提升电气自动化控制系统的工作性能，以此降低故障发生率。结合多年工作实践调查，提高电炉电气自动化控制系统的对策主要包括以下方面：

1. 加强技术创新，提升电炉电气性能

提高电炉电气自动化控制系统必须要通过技术创新实现，只有不断创新才能提高电炉的工作效率：一方面我国要加强与世界先进企业的合作沟通，及时引入他们先进的自动化控制技术，例如炼钢企业要加强对高校的合作，通过高校的科研资源解决企业电炉电气自动化控制系统所存在的问题;另一方面要加强对现有工艺的改造，通过电炉工作效率。例如针对电炉超声波流量计在实际工作中所存在的电源模块频繁烧坏的问题，企业可以通过技术创新，对电源模块进行改造，将其应用到对电炉炉壳总回水管，达到监测炉体水冷系统的运行情况的目的。

2.提高炼钢电炉设备维修人员的专业技能，增强安全意识。提高电炉电气自动化控制系统的关键因素就是提升炼钢企业设备维修人员的专业技能，增强他们的安全意识，以此促进电炉设备的运行效率：一是炼钢企业要加强对设备维修管理人员的教育培训。随着电炉电气自动化控制技术的不断发展，要求设备管理人员必须要加强学习，及时掌握相应的维修技能。例如基于电炉自动化控制系统的技术更新，要求设备管理人员要及时掌握相应技术改造的技能，以便在工作中能够及时发现故障解决故障;二是要增强安全意识，尤其是要树立利用大数据技术诊断设备的意识。随着大数据技术在电炉电气自动化控制系统中的应用，要求设备维修人员必须要改变以往的工作理念，树立安全意识、质量意识，利用先进网络系统实现对设备运行的实时监测。

四、结束语

总之，随着我国经济新常态的发展及节能减排战略的实施，优化炼钢电炉电气自动化控制系统是实现炼钢企业降本增效的重要举措。基于大数据技术、云计算、区块链等技术的不断发展，我国电路电气自动化控制技术将呈现集约化、智能化、网络化的发展趋势发展。当然其还存在一些问题，因此需要我们加强技术创新，不断优化电炉电气自动化控制技术，以此实现炼钢企业的高质量发展。

参考文献：

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