高炉炼铁电气自动化控制系统研究

2020-12-10刘许锋

中国金属通报 2020年6期

刘许锋

（莱芜钢铁集团银山型钢有限公司炼铁厂，山东济南 271104）

随着科技水平的不断提升，我国的钢铁行业也在不断发展，并且对其质量的要求也越来越高。而高炉炼铁是一个较为复杂的生产过程，因此，其过程的控制显得十分重要。而就目前的高炉炼铁自动化控制系统来讲，还存在着一些不足，需要去不断完善，才能有效地提高生产效率和质量，促进钢铁行业的发展。

1 高炉炼铁电气自动化控制系统的基本配置

就目前的情况而言，高炉炼铁电气自动化控制系统包含了较多方面，包括了电气系统、检测仪表、远程遥控系统以及PLC系统等[1]。每个系统在各自发挥具体效用的同时，也在共同协作完成整个生产过程。而在所有的系统中，电气自动化系统中最为重要的一个系统就是自动控制系统，它是联通各个子系统的中心枢纽，各个系统要想相互联系并且在工作上进行协作，就必须通过控制系统的连接。而如果想要提高自动控制系统的工作效率，就要将其视为系统的中心，围绕其构建一个全面覆盖的自动化监控、控制网[2]，将所有的其它系统纳入其中，时刻监测、控制各系统的工作。但是，虽然这些系统在同时产生着作用，但由于各种原因，这些系统并没有被装置在集中的区域内，因此，各种系统设备想要共同协作工作，就必须要有中介物将其连接共通。例如，控制设备和检测仪表之间，想要连接起来就必须使用到缆线，但由于要考虑到缆线的成本问题和后期的检查、维修工作等因素，因此缆线的使用就需要在最大程度上减到最少，以此来减少成本的浪费和不必要的后期工作量。另外，由于高炉炼铁电气自动化控制系统的配置较为复杂，基础控制设备或可选用编程控制器，但前提是要有完善的运行流程和相关程序，如此才能在提高工作效率的同时也保证系统的稳定。

2 电气自动化控制系统现存问题

2.1 工作环境具有危险性

高炉炼铁由于其工作的特殊性，会导致高炉自身及其周围环境的温度都会很高，这就给电子自动化控制系统带来了较大的危险，如果控制系统的耐高温性能不佳，则会很快就出现系统的故障、损坏等情况。另一方面，高炉的外部往往会有水蒸气或者水凝珠，而这些是在炼铁的过程中产生的，因此其中一定含有硫，而硫又是一种具有腐蚀性的物质，如果与电气自动化控制系统中的任何一部分长时间接触或者控制系统的抗腐蚀能力较差，都有可能会遭到它的侵蚀，从而会造成极为严重的后果。电气自动化控制系统在这样的情境中工作，无疑是具有较高危险性的。

2.2 自动化程度不高

纵观高炉炼铁的电气自动化控制系统，目前还有许多厂家都还在使用较为落后的系统设备，而与之相对的相关技术的不断智能化[3]，一些厂家由于资金不足、技术水平较低等各种因素的限制，没有跟上技术的发展去采购较新的控制系统设备，因而导致了自动化程度不高的现状。

2.3 效率仍有待提升

虽然我国高炉炼铁目前的生产效率较以往而言有了很大的进步，但是，目前的生产效率与现有的科技水平有着不相吻合的现状，生产效率较目前的科技水平来讲还处于一个较为落后的状态，还有着较大的提升空间。

3 高炉炼铁电气自动化控制系统具体构成

3.1 原料系统自动化控制

在今天看来，我国的原料系统自动化控制技术已经较为成熟了，原料控制系统使用到直流、通讯设施以达到输送原料速度的控制。目前的技术已经能保证此项工作平稳地运行，原料系统自动化控制已经可以随意地根据需要变换原料的输送速度，并且能够保证在没有客观干扰因素的条件下，在此过程中不会有暂停、卡顿等故障的出现。当然，我们也可以将有着同样效用的交流缆线和变频器投入到系统的使用中，如此，一旦原有的控制线路出现故障时，我们能够快速地进行电路的更换和转移，备用电路和变频器能够及时地发挥作用，避免了因长时间没有原料输送进去而导致的高炉内部温度过高、高炉开始裂开等严重事件的发生，从而在很大程度上保证了高炉炼铁工作的安全性和效率。此外，高炉在其工作运行过程中，原料系统自动化控制还会将装入漏斗内的原料质量准确地记录下来，然后，在将原料倒入高炉时，其会对漏斗内的原料质量进行实时监测，当原有的质量与目前的剩余质量差刚好为需要倒入的质量时，就会立即停止倒入，随着技术的成熟和发展，原料的质量控制也越来越精确，在生产过程中基本上很少出现误差。另外，原料系统的控制也在不断智能化，目前的操作已经可以在主控室使用电脑进行操作，不需要在堆取料机大车上进行操作了。

3.2 热风炉系统自动化控制

热风炉的工作步骤或方式，可以依据其特点进行分类，包括了人工操作、半自动化操作和全自动化操作共三种，其中，对单座炉子炉顶温度和废气温度的控制、对每天的控制工作进行记录和分析等多种工作都是由全自动化操作来完成的，全自动化操作在热风炉控制系统中发挥着巨大的作用，在较大程度上保障了高炉炼铁工作的有效开展。

在高炉炼铁电气自动化的控制系统中，热风炉系统是其中操作和流程最为简单的一个自动化控制系统，其工作内容主要是分析和调整两大方面，分析方面，主要是通过相应的设备和计算机技术对热炉内的废气成分、温度等进行分析，而温度的分析又包括了炉顶温度、炉内温度等。在对炉内环境进行系统的分析后，就需要根据预设的标准进行热风的控制，由于高炉炼铁工作的特殊性，其在生产过程中需要较高的温度才能保证生产的质量，因此，在高炉炼铁开始工作前，就要对炉内环境进行预热，向炉内不断的输送热风。其次，在高炉炼铁的生产过程中，也要对其进行热风炉系统的控制，不断地向高炉内传送热风。另外，当热风炉自动化控制系统监测分析到炉内环境与预设的标准不符合时，就会立即采取干预措施，如果是炉内温度达不到要求，就会自动加强热风的输送强度。

3.3 监控系统自动化控制

在高炉炼铁电气自动化控制系统中，不仅要对基本的生产工作过程的运行步骤进行有效的控制，也要对其生产过程进行全面的监控，如此才能在最大程度上保证高炉炼铁工作的安全性，保障高炉炼铁生产和控制系统平稳而有效地运行。一方面，监控自动化控制系统在整个系统的运行过程中，对原料的输送、热风的控制等全部的数据进行实时的采集和分析，一边整理数据，一边将数据与预设的标准进行比较，一旦发现问题，就会立即采取相应的处理对策，对整个系统的各个方面进行有效的控制和管理，以此来实现生产的高效性。另一方面，监控自动化控制系统在其搜集数据的同时，也会将出现问题或故障的具体系统和数据记录下来，又通过其与各系统之间的连接线路，将这些数据与其他系统分享，使后续的维修与检查都能够有针对性地开展，在较大程度上减少了工作量和工作难度。还需注意的是，作为保障整个高炉炼铁工作系统平稳运行的系统，监控自动化系统需要被重视，对其工作过程中产生的数据要合理地进行分析并使其利用率最大化。在其使用过程中，也要经常进行定期的检查和保养、维修等，避免运行过程中出现故障从而导致整个系统的运行得不到保障。做好平时的检查、保养工作，也在一定程度上能够减少后期维修的资金投入，从而在保障生产过程正常运行的同时也带来了较好的经济效益。