自动化控制技术在金属冶炼与火电工业中的应用

韦昌涛

（天津 301900）

在我国信息技术的飞速发展之下，自动化技术以及人工智能技术均得到了良好的运用效果。结合实际需求来分析，金属冶炼对温度等重要参数的控制非常严格，而借助自动化调节手段，则可以更好地降低人为操作和判断的失误及落差，确保了冶金生产参数的精确性，除了能够显著提升冶金的生产效率和质量，还可以有效缩减其生产成本，这对促进金属冶炼行业的繁荣发展具有非常重要的意义。

一、自动化控制技术的基本概况分析

自动化控制技术能够摆脱人为的操作，借助热工仪表和完善的装置系统，实现对火电厂发电机机组相关热力参数实施合理调整，同时还可以对其进行合理控制，以此来确保机组处于安全稳定的运行状态，从而达到火力发电的自动化管理目的。针对火电厂的具体生产环节而言，由于整体的工艺流程极为复杂，涉及到的仪器设备较多，因此，在实际的操作环节中，就必须对各种仪器设备进行规范操作。

结合检测仪器的构成要素来看，主要包含了感受件、中间件以及显示件，该仪器可以对数据信息进行精确地测量，同时还可以在短时间内对上述三种参数实施快速准确的测量，由此而获得的数据信息则可以成为相关部门重要的参考依据，为了确保测量数据的精确性，就必须确保检测仪器始终在允许的误差值范围内。除此之外，检测仪器的自动化控制性能也可以摆脱人工操作的繁杂，只需要工作人员提供设计好的程序，便可以对运行系统实施全面把控。比如说，在发电机组出现任何异常情况时，检测仪器就可以第一时间检查出来，同时发送警报信号，有助于维修人员快速地实施维修，最大程度地减少了安全事故的发生概率。

二、金属冶炼工业自动化技术发展现状分析

金属冶炼工业自动化技术在国外发展得非常迅速，相较而言，我国在这方面的发展相对较缓。就目前而言，我国冶金自动化设备的覆盖率已经达到了60%以上，但是从冶炼自动化技术的整体发展水平来分析，我国在金属冶炼工业方面的自动化发展仍然非常缓慢，而自动化设备的核心技术西方先进国家则远超在前，这是需要我们继续努力的一个重要方面。金属冶炼工业自动化技术在其实际应用中从基础自动化逐步发展为过程自动化，然后迈向了新的管理自动化篇章。现阶段，在金属冶炼整体的生产环节中金属冶炼工业自动化技术得到了广泛的运用，如信息采集、信息收集等重要环节，并对设定指令进行精确快速地执行。

三、火电工业中自动化技术的发展现状分析

就目前而言，自动化技术的广泛运用给人们的生产及生活带来了极大的便利。针对火电厂的发展趋势而言，热工自动化技术的发展与完善与之关系密切。现阶段，伴随社会的进步与发展，火力发电技术得到了进一步的完善与优化，很多火力发电企业都开始对热工自动化技术引起了高度的重视。结合自动化装置的具体装备情况来看，过去的组装仪表已经被数字化仪表而替代，使系统控制设备的档次得到了明显的提升。举例来说，在部分控制机组中，专业性能较高的小型计算机技术得到了良好的应用效果，而在一些规模较大的火电机组中，控制协调系统则得到了广泛的运用，同时在火电厂机组设备中，热工控制保护技术的合理应用也非常突出，随着自动化控制技术的不断发展，以上这些先进技术在火电厂的大量应用，对推动我国火电厂的智能化发展可以说是功不可没的。

四、自动化控制技术在金属冶炼与火电厂工业中的具体应用分析

（一）针对数据检查中自动化技术的具体应用

在金属加工、火电企业的具体生产环节中运用自动化控制技术，可以对压力、温度以及流量等重要的参数信息实施检测，在运用自动化控制系统环节中，通常会运用温度传感器来实施对温度的检测，基于该系统中，300兆瓦以上的机组均是借助电阻信号来实现对数据的传送操作的，之后再借助不同的控制模块来达到信号转换的目的，使数据信息可以快速准确地传送到计算机端，通过计算机端来修正各种数据信息，进而实现整个环节的自动化操作。

（二）针对系统控制中自动化技术的具体应用

在自动化控制系统的实际运用过程中，通过合理运用自动控制性能，能够使自动化控制效果得到进一步的提升。自动控制性能主要包含了反馈控制系统和前馈控制系统两种，系统运行的各个环节中输入都可以受到输出的反馈作用，而前馈控制系统，则主要是借助对干扰变化的具体测量，通过对控制器的合理运用，可以直接克服被控变量而引发的干扰。针对环路中的任意一点，只可以依照信号的实际方向前进，无法再回到出发点，这个时候也就无法产生闭环回路，对此我们可以称之为开环系统。针对这两种系统而言，则需要研究人员并工业生产作业的实际情况实施合理的程序编写，筛选出适宜的控制手段，确保被控制的设备可以依据事先编写好的程序来实施生产作业，此外，针对实际运用环节而言，这个程序还可以通过相应的评判标准来合理评价其控制性能，以此来确保生产设备可以依照相关标准顺利的落实好既定的控制工作。

（三）针对炉温调控中自动化技术的具体应用

炉温是影响金属冶炼品质的重要因素。传统的控温方式是人工观测炉温。而智能自动化控温是对炉缸内热流强度和冷却水的情况进行调节，通过检测炉缸温度和冷却壁温度实现二者配合，实现更准确的控温效果。实现的技术原理如下：冷却水流速为v，水温差为T，水比热容为c，冷却壁面积为S。则金属热流强度J的计算公式如下：J=（v×T×c×1000）/S假设冶炼天数为D，高炉容积为V，则每立方米冶炼炉的金属冶炼强度I的计算公式如下：I=（J·T）/（D·V）炉温冷却参数的调控应根据金属冶炼强度进行，需要在最佳金属冶炼强度时对冷却温度进行调控。因此需要两个条件同时满足，如风量、配料、冷却水流速等参数。通过智能自动化系统中的软件可同时满足两个条件，得到优化后的参数值，实现对炉温的科学调控。

此外，智能自动化系统中的控制中心实时接收生产设备传感器的温度信号，根据生产操作间内的温度变化情况进行信息处理。由于温度和热量具有紧密关系，因此通常采用的方法是建立设备开启的控制群函数和设备关闭的控制群函数。公式（2）中Ot代表t时间内设备开启的控制群函数；Bt代表t时间内设备关闭的控制群函数；n代表控制群系数。根据设备开启和关闭控制群函数结果可计算出生产过程需要的总热量Q。Q=Qs+Qr+Qz+Qs+Qh公式中，Q代表生产过程需要的总热量 ;Qs代表太阳辐射热；Qr代表人体承受的最大热量；Qz代表设备运行过程中产生的热量；Qs代表设备从外部得到的热量；Qh代表操作过程中损失的热量。根据计算得到的总热量，控制中心对供热管和冷水泵下达指令，完成温度的自动调节。通过智能化技术的应用，不但可以避免设备运行过程中浪费能耗，而且可以准确掌控设备启停时间，减少了人为启停失误率，减少安全事故发生。

（四）针对工艺参数调控中自动化技术的具体应用

在设计到配料等多参数因素时，不同参数权重大小是调控的难点。利用智能自动化技术可以更快地找到金属冶炼影响权重，实现冶炼工艺优化。如在冶炼过程中，不同的料速、不同的风温以及不同的透气性等因素会影响冶炼质量。对这些参数进行数据处理可以得到最佳权重。将公式（3）用卷积函数处理，得到炉级权重X，其中，Xi代表冶炼过程中第一个时间单位的数值，Wi代表参数数据对金属含量的影响权重。例如计算出风量、风温、料速度、透气性等各参数控制指数，然后根据上式计算得到金属冶炼炉级权重。

（五）针对金属冶炼效益控制中自动化技术的具体应用

金属冶炼效益应考虑到金属点解产量和质量，考虑到金属冶炼成本，尽可能兼顾到冶炼品质较高且能耗较低。通过智能自动化技术可以建立金属分解用电函数，得到全天不同时间段的电流密度。电流密度Dk介于最低电流密度和最高电流密度之间。最低电流密度是造成金属反溶的电流密度，最高电流密度是金属电解允许的最大电流密度，该值与供电设备以及电解容量有关。

（六）针对金属冶炼排放物控制中自动化技术的具体应用

金属冶炼行业产生的废渣废液，是需要经过科学处理，在其质量达到相关规定后方可进行排放操作。借助智能自动化技术的合理应用，可以对冶炼金属中的有毒物质排放实施全面控制，尽可能降低超标排放问题的发生。不仅如此，智能自动化技术还可以对金属冶炼沸腾炉设备实施参数控制，使烟气排放指标控制在合理范围内，大大降低了硫氧化物的实际排放量。在高浓度硫氧化物被集中收集之后，通过处理可以制成强酸，它是对金属汞实施处理的原料之一，通过强酸与贡的化学反应，可以有效减少贡的浓度，降低有毒重金属的排放量。除此之外，通过对智能自动化技术的合理应用，还可以摆脱人为操作，在密闭状态下对金属冶炼排放物实施合理控制，大大保障了工作人员的人身安全。

五、自动化控制技术在金属冶炼与火电工业中的应用发展趋势分析

伴随金属冶炼工业信息技术以及智能化技术的全面发展，使其旨在冶金行业中的运用范围得到了显著的拓展。在科技力量的有力支持下，金属冶炼所收集到的数据信息，其精确性和全面性均得到了进一步的提升，并在大数据的有力支持下，推动了智能化冶金技术的全面发展。在对数据信息实施全面分析研究之后，能够对数据信息之间的关联性进行精确的确认，同时为过程控制系统的优化和完善奠定了坚实的技术基础。

除此之外，伴随我国环保事业的飞速发展，未来的发展趋势必然是要将低碳环保进行下去的，这对实现我国人类社会与自然环境的和谐共处有着非常重要的意义。伴随科技水平的日益提升，必然也会推动热工自动化控制技术的创新发展，使相关设备与系统实现一体化、智能化以及网络化。针对设备的实际操作和对系统的合理控制也会化繁为简，系统的运行质量和效率也必然会变得愈加稳定，在遇到设备故障问题时，技术人员则可以通过远程控制来对故障进行维修，同时还可以借助设备的数据分析，来对故障问题实施精确判断和排查。针对火电厂的整体发展而言，则可以大大减少人力资源和物力资源的投入，使经济效益获得显著的提升，从而推动火电厂的全面发展。伴随我国自动化控制技术的创新发展，相信在不久的将来，我国的自动化控制技术必定能得到进一步的完善和优化，并在社会各个领域中得到更加广泛地运用，更好地推动我国社会经济水平的进一步提升。

结束语

总而言之，智能自动化技术基于金属冶炼中的实际运用不仅仅是理论层面的运用，同时还可以实际层面的运用。通过对目前冶金行业智能自动化技术的实际应用情况分析，可以对投入资源实施合理地控制，使技术水平得到进一步的提升，并在对实际问题解决的环节中进一步实现对基础理论知识的掌握和研究。只有如此，才可以更好地促进冶金行业的智能化发展，实现我国金属冶炼行业的繁荣发展。