钢铁冶金电气自动化控制技术研究

2024-05-29熊波

现代工业经济和信息化 2024年1期

熊波

（首钢水城钢铁（集团）有限责任公司钢轧事业部，贵州六盘水 553028）

0 引言

钢铁冶金行业是我国的支柱产业，具有高污染、高能耗的特征，钢铁冶金生产流程需要消耗大量原材料，且流程较多，对资金、资源需求较高。当前，自动化控制技术已被很多钢铁冶金企业所使用，钢铁冶金电气自动化控制技术也不断升级革新，在钢铁冶金工程管理、运行、检测等多个环节发挥着重要作用，不仅对提高冶金质量、突破冶金技术瓶颈具有促进作用，还有助于更好地开展环境保护工作[1]。

1 钢铁冶金电气自动化控制技术的应用优势

钢铁冶金电气自动化控制技术是将电气技术、自动化技术、计算机技术相结合的综合性技术，能实现钢铁冶金工业的智能化控制与数字化转型[2]。钢铁冶金电气自动化控制技术的应用优势如下：

1）自动化水平高。钢铁冶金工作环节众多，单靠人力管理难免出现疏漏，应用自动化控制技术后，工作人员在相关设备上录入参数，在参数控制下设备自动开展钢铁冶金生产，不但能提高工作效率，还能减少人为因素引起的冶金质量缺陷。

2）监管效率高。钢铁冶金包含多个环节、多种工艺，各环节易受意外因素影响，工作人员必须对生产过程进行严格监管，这就需要较多的人力负责不同的环节。而在应用电气自动化控制技术后，少量工作人员可借助设备对生产过程进行全面监管，从而提高了监管效率[3]。

3）现代化程度高。钢铁冶金电气自动化控制技术能在传统钢铁冶金生产流程的基础上优化、精简一些环节，提高生产效率和生产质量[4]。目前，各企业生产部门对工艺机械设备、控制流程的优化方案不断革新，电气自动化控制水平持续提升，将进一步改良钢铁冶金生产体系，提高现代化生产能力[5]。

2 电气自动化控制技术在钢铁冶金中的应用

2.1 应用环节

2.1.1 熔炼工艺

熔炼工艺是钢铁冶金工作的基础工艺之一，电气自动化控制技术在该工艺中的应用包括控制燃料、温度、氧气、电流等。电气自动化控制技术可实时监测和控制温度、氧气、电流等参数，实现对熔炼过程的自动控制；工作人员可对硫含量、碳含量、温度进行监测和控制，实现智能化生产，从而提高生产效率。此外，电气自动化控制技术可减少操作失误引起的安全隐患，提高生产安全程度。

2.1.2 轧制工艺

轧制工艺是将金属材料加工成所需形状、尺寸的工艺环节之一，电气自动化控制技术在该工艺中的应用包括控制轧制力、控制轧制速度、控制张力和压力等。此外，电气自动化控制技术还可智能化管理轧制生产线，对轧制参数进行监测分析，实现生产过程动态调整。电气自动化控制技术还可对轧制过程进行智能监测与预警，减少设备故障、生产事故。

2.1.3 焊接工艺

焊接工艺是将金属材料连接起来的工艺，电气自动化控制技术在该工艺中的应用包括控制焊接时间、控制焊接电流、控制焊接速度等。电气自动化控制技术可通过焊缝监测等控制焊接质量，并优化焊接参数，满足不同金属材料的焊接需求。

2.1.4 表面处理工艺

表面处理工艺即将金属表面加工成所需质量的工艺，电气自动化控制技术在该工艺中的应用包括控制表面涂装、控制表面清洁度、控制表面抛光等。表面处理工艺涉及到除氧化层、增强表面附着力、清除污垢等环节，电气自动化控制技术可实现对以上工艺步骤的智能化控制，以及实时数据监测与采集，从而对冶金质量进行控制，提高产品质量。

2.2 主要技术类型

2.2.1 PLC 技术

PLC 系统是利用信息技术研发的网络通信技术，具有较强的稳定性与可靠性。钢铁冶金行业的生产环节包括加量、除尘、吹氧、水循环等环节，采用先进的PLC 控制系统能对各生产环节进行监控，掌握电网波动和电网中断的可能性，也能分析各参数变化。PLC技术在化学水处理环节的应用较为普及，配置连接方便，该环节一般采用粒子交换法，需要对粒子进行吸收，易出现运行一段时间后粒子失效的问题，运用PLC 技术则可及时掌握相关参数并提前做出预处理，保障环节作业的安全性、可靠性。

2.2.2 相关电气元件

1）传感器。在钢铁冶金中，传感器包括压力传感器、温度传感器等类型，是关键检测配置，可实时收集、测量信息，使工作人员对各作业环节的数据进行分析、控制，确保达到生产要求的参数条件，保障冶金质量和作业安全。例如，锅炉上安装的压力传感器具有压力监控作用，生产车间安装的温度传感器可监控锅炉炉体和生产车间的温度，还可通过温度变化分析辐射值，或对锻件实际温度、冶炼基础温度进行探测，为生产调整提供帮助。

2）继电器。继电器可对电路进行自动控制、安全调整。继电器是一种自动开关，主要包括输入和输出线路，当电路运作出现问题时，自动化控制模块可断开故障线路，避免问题恶化，可保障钢铁冶金企业生产供电系统的稳定运行。

3）变频器。变频器是控制电流的有效工具，借助该工具可调整电源效率，转换直流电和交流电。钢铁冶金企业的内部过滤需使用专业变频器进行调整、控制、补水，确保锅炉可以正常运行。另外，使用变频器进行变频补水能弥补以往传统压力罐的弊端，做到精确补水，节约生产空间。且锅炉水循环泵变频控制系统使用变频器精确调节主管道压力，可预防爆管，也可及时利用传感器稳定风压值，让锅炉内燃料完全燃烧，还可减少煤炭、电力消耗。

4）断电器。在钢铁冶金生产中，断电器可实现自动跳闸、保护电路等作用。高压断电器包括高压负荷、高压隔离等功能结构，若在生产中发生短路，高压断电器开关承受大量电流，则快速断开负荷电路，完成跳闸。断电器断开电源后，还能自动监测设备电路，分析出现问题的位置、原因。

3 钢铁冶金电气自动化控制技术改进建议

3.1 系统实时控制

目前，钢铁冶金企业都在采用电气自动化设备，但在自动化控制技术方面还有一定不足。首先要做的就是增强系统控制的实时性，部分软件还不适配钢铁冶金作业自动化控制系统的硬件设备箱，匹配度较低，对此，要完善硬件和软件的匹配程度，调整软件的兼容性。其次，通过数据分析替换一些始终难以兼容的软件，再进行组合设计，优化自动控制系统的技术细节。