高爐煉鐵電氣自動化控制系統研究

劉許鋒

（萊蕪鋼鐵集團銀山型鋼有限公司煉鐵廠，山東 濟南 271104）

隨著科技水平的不斷提升，我國的鋼鐵行業也在不斷發展，并且對其質量的要求也越來越高。而高爐煉鐵是一個較為復雜的生產過程，因此，其過程的控制顯得十分重要。而就目前的高爐煉鐵自動化控制系統來講，還存在著一些不足，需要去不斷完善，才能有效地提高生產效率和質量，促進鋼鐵行業的發展。

1 高爐煉鐵電氣自動化控制系統的基本配置

就目前的情況而言，高爐煉鐵電氣自動化控制系統包含了較多方面，包括了電氣系統、檢測儀表、遠程遙控系統以及PLC系統等[1]。每個系統在各自發揮具體效用的同時，也在共同協作完成整個生產過程。而在所有的系統中，電氣自動化系統中最為重要的一個系統就是自動控制系統，它是聯通各個子系統的中心樞紐，各個系統要想相互聯系并且在工作上進行協作，就必須通過控制系統的連接。而如果想要提高自動控制系統的工作效率，就要將其視為系統的中心，圍繞其構建一個全面覆蓋的自動化監控、控制網[2]，將所有的其它系統納入其中，時刻監測、控制各系統的工作。但是，雖然這些系統在同時產生著作用，但由于各種原因，這些系統并沒有被裝置在集中的區域內，因此，各種系統設備想要共同協作工作，就必須要有中介物將其連接共通。例如，控制設備和檢測儀表之間，想要連接起來就必須使用到纜線，但由于要考慮到纜線的成本問題和后期的檢查、維修工作等因素，因此纜線的使用就需要在最大程度上減到最少，以此來減少成本的浪費和不必要的后期工作量。另外，由于高爐煉鐵電氣自動化控制系統的配置較為復雜，基礎控制設備或可選用編程控制器，但前提是要有完善的運行流程和相關程序，如此才能在提高工作效率的同時也保證系統的穩定。

2 電氣自動化控制系統現存問題

2.1 工作環境具有危險性

高爐煉鐵由于其工作的特殊性，會導致高爐自身及其周圍環境的溫度都會很高，這就給電子自動化控制系統帶來了較大的危險，如果控制系統的耐高溫性能不佳，則會很快就出現系統的故障、損壞等情況。另一方面，高爐的外部往往會有水蒸氣或者水凝珠，而這些是在煉鐵的過程中產生的，因此其中一定含有硫，而硫又是一種具有腐蝕性的物質，如果與電氣自動化控制系統中的任何一部分長時間接觸或者控制系統的抗腐蝕能力較差，都有可能會遭到它的侵蝕，從而會造成極為嚴重的后果。電氣自動化控制系統在這樣的情境中工作，無疑是具有較高危險性的。

2.2 自動化程度不高

縱觀高爐煉鐵的電氣自動化控制系統，目前還有許多廠家都還在使用較為落后的系統設備，而與之相對的相關技術的不斷智能化[3]，一些廠家由于資金不足、技術水平較低等各種因素的限制，沒有跟上技術的發展去采購較新的控制系統設備，因而導致了自動化程度不高的現狀。

2.3 效率仍有待提升

雖然我國高爐煉鐵目前的生產效率較以往而言有了很大的進步，但是，目前的生產效率與現有的科技水平有著不相吻合的現狀，生產效率較目前的科技水平來講還處于一個較為落后的狀態，還有著較大的提升空間。

3 高爐煉鐵電氣自動化控制系統具體構成

3.1 原料系統自動化控制

在今天看來，我國的原料系統自動化控制技術已經較為成熟了，原料控制系統使用到直流、通訊設施以達到輸送原料速度的控制。目前的技術已經能保證此項工作平穩地運行，原料系統自動化控制已經可以隨意地根據需要變換原料的輸送速度，并且能夠保證在沒有客觀干擾因素的條件下，在此過程中不會有暫停、卡頓等故障的出現。當然，我們也可以將有著同樣效用的交流纜線和變頻器投入到系統的使用中，如此，一旦原有的控制線路出現故障時，我們能夠快速地進行電路的更換和轉移，備用電路和變頻器能夠及時地發揮作用，避免了因長時間沒有原料輸送進去而導致的高爐內部溫度過高、高爐開始裂開等嚴重事件的發生，從而在很大程度上保證了高爐煉鐵工作的安全性和效率。此外，高爐在其工作運行過程中，原料系統自動化控制還會將裝入漏斗內的原料質量準確地記錄下來，然后，在將原料倒入高爐時，其會對漏斗內的原料質量進行實時監測，當原有的質量與目前的剩余質量差剛好為需要倒入的質量時，就會立即停止倒入，隨著技術的成熟和發展，原料的質量控制也越來越精確，在生產過程中基本上很少出現誤差。另外，原料系統的控制也在不斷智能化，目前的操作已經可以在主控室使用電腦進行操作，不需要在堆取料機大車上進行操作了。

3.2 熱風爐系統自動化控制

熱風爐的工作步驟或方式，可以依據其特點進行分類，包括了人工操作、半自動化操作和全自動化操作共三種，其中，對單座爐子爐頂溫度和廢氣溫度的控制、對每天的控制工作進行記錄和分析等多種工作都是由全自動化操作來完成的，全自動化操作在熱風爐控制系統中發揮著巨大的作用，在較大程度上保障了高爐煉鐵工作的有效開展。

在高爐煉鐵電氣自動化的控制系統中，熱風爐系統是其中操作和流程最為簡單的一個自動化控制系統，其工作內容主要是分析和調整兩大方面，分析方面，主要是通過相應的設備和計算機技術對熱爐內的廢氣成分、溫度等進行分析，而溫度的分析又包括了爐頂溫度、爐內溫度等。在對爐內環境進行系統的分析后，就需要根據預設的標準進行熱風的控制，由于高爐煉鐵工作的特殊性，其在生產過程中需要較高的溫度才能保證生產的質量，因此，在高爐煉鐵開始工作前，就要對爐內環境進行預熱，向爐內不斷的輸送熱風。其次，在高爐煉鐵的生產過程中，也要對其進行熱風爐系統的控制，不斷地向高爐內傳送熱風。另外，當熱風爐自動化控制系統監測分析到爐內環境與預設的標準不符合時，就會立即采取干預措施，如果是爐內溫度達不到要求，就會自動加強熱風的輸送強度。

3.3 監控系統自動化控制

在高爐煉鐵電氣自動化控制系統中，不僅要對基本的生產工作過程的運行步驟進行有效的控制，也要對其生產過程進行全面的監控，如此才能在最大程度上保證高爐煉鐵工作的安全性，保障高爐煉鐵生產和控制系統平穩而有效地運行。一方面，監控自動化控制系統在整個系統的運行過程中，對原料的輸送、熱風的控制等全部的數據進行實時的采集和分析，一邊整理數據，一邊將數據與預設的標準進行比較，一旦發現問題，就會立即采取相應的處理對策，對整個系統的各個方面進行有效的控制和管理，以此來實現生產的高效性。另一方面，監控自動化控制系統在其搜集數據的同時，也會將出現問題或故障的具體系統和數據記錄下來，又通過其與各系統之間的連接線路，將這些數據與其他系統分享，使后續的維修與檢查都能夠有針對性地開展，在較大程度上減少了工作量和工作難度。還需注意的是，作為保障整個高爐煉鐵工作系統平穩運行的系統，監控自動化系統需要被重視，對其工作過程中產生的數據要合理地進行分析并使其利用率最大化。在其使用過程中，也要經常進行定期的檢查和保養、維修等，避免運行過程中出現故障從而導致整個系統的運行得不到保障。做好平時的檢查、保養工作，也在一定程度上能夠減少后期維修的資金投入，從而在保障生產過程正常運行的同時也帶來了較好的經濟效益。

4 結語

總而言之，高爐煉鐵電氣自動化控制系統是一個較為復雜的龐大系統，其包含了原料自動化控制系統、熱風爐自動化控制系統和監控自動化控制系統等諸多子系統，如果想要高爐的煉鐵工作平穩而有效地進行，就必須聯合各個系統，進行統籌的管理和控制，如此才能較好地避免過程中故障事件的出現，在最大程度上保證生產的經濟效益。