新型儀表在高爐系統中的應用

摘 要：高爐伴隨著工業的發展已經越來越多地滲透進各行各業并帶來了可觀的經濟效益。但是高爐生產工藝復雜，分散點多，生產環境特殊，同時電氣設備要求嚴格、自動化系統龐雜，因此稍有不慎就會造成故障，維修率很高。但是新型儀器儀表在高爐系統中的應用必然會對高爐的使用現狀有所改善，可以自動化控制生產過程和管理，經濟效益也將大大提高。

關鍵詞：新型儀表；高爐系統；控制；自動化；計算機

1 前言

高爐以三電（電氣、儀表、計算機）為核心工藝系統，一方面采用控制一體化程度較強的分布式控制系統進行集中控制、監視和操作，另一方面根據生產過程中控制的難易程度，選用獨立的PLC或模擬儀表系統通過數據通信接口或I/0模件接線方式進行輔助通信，保證生產過程的連續性和實時監控性，確保高爐操作過程中正確的配料按照一定的順序及時進入爐內、控制爐料下降速度力爭均勻下降、必要時調節爐料分布確保其與熱媒氣流的可以良好接觸、確保高爐整體處于恰的熱狀態下。經過在實際生產中的應用，系統不僅整體設計合理，可以穩定可靠的運行，而且符合高爐生產要求并獲得良好的效益。

2 新型儀表的特點

儀器儀表制造工藝伴隨著計算機技術的迅猛發展和廣泛滲透在近20幾年來也得到長遠發展，智能、虛擬儀器和網絡化儀器應運而生。接下來就對這些新型儀表的特點給予簡單的分析。

2.1 智能儀器

智能儀器即將人工智能應用于儀器，使儀器具有類似人的智能特性和功能，具體特點如下：

2.1.1 借助傳感器和變送器采集信息，并根據處理器的要求采集變電和非變量。

2.1.2 使用智能接口，并接入自動測試系統甚至internet，既方便人機對話及與外部儀器設備對話，又可以使使用者借助控制面板上的鍵盤和顯示屏，用對話方式隨意進行測量、設置參數等操作。

2.1.3 存貯器一方面可以用來存儲測量程序、相關的數學模型以及操作人員輸入的信息，另一方面可以用來存儲有史以來測得的各種數據。

2.1.4 設有對測得的數據進行求均值、對數、方差、標準差等數學運算的程序，也可以按設置的程序求解代數方程，并對結果進行比較、判斷、推理之后輸出相應控制信息。

2.1.5 對自身各部分進行自我檢測，測試儀器能否正常工作，并發出相應的信息或者聲音來表明故障部位。

2.1.6 通過自我調節來應對外界環境變化，例如根據外部環境、溫度以及負載的變化自動輸出與之相對的信號。

2.1.7 通過自動校準零點、增益等來保證自身的準確度。

2.2 虛擬儀器

虛擬儀器是指在充分利用計算機技術的同時，具備允許用戶進行自設計、自定義的儀器。通常包含計算機、儀器模塊和軟件三部分，其中軟件部分可以控制儀器模塊的功能實現。虛擬儀器使用方法同尋常儀器一樣，只不過虛擬儀器在的分析處理方面更勝一籌。計算機技術和虛擬儀器技術的發展，使得用戶不僅能使用制造商提供的儀器功能，而且可以根據自身需要進行設計、定義，更甚至同一臺虛擬儀器可在多種場合應用。

2.3 網絡化儀器與遠程測控

由計算機技術、網絡通信技術與儀表技術相結合所產生的一種新型儀器，使儀器本有的遠程通信能力發生了許多新的、重要的變化，擴展了web技術的應用便是一個很重要的方面。

3 高爐自動化控制系統分析

3.1 高爐控制系統的組成及應用

爐本體控制、給料和配料控制、熱風爐控制以及除塵系統控制等組成了高爐控制系統的主要內容。高爐煉鐵自動化控制系統就是保證在煉鐵生產過程中的連續性和實時監控性，使得生產過程高校有序的進行。

高爐自動控制系統一般由電氣傳動系統、常規檢測儀表及以計算機為核心的分布控制系統共同組成，在系統應用功能上分為四個階段：

第一階段，對生產現場進行盒驅動檢測。

第二階段，在生產過程中及時采集數據，并進行初步處理，控制生產過程中的連續性和邏輯性。

第三階段，在生產過程總及時進行指導并管理，計算模型，記錄數據并進行存儲和處理。

第四階段，生產管理級，主要進行全廠生產信息管理。

其采用高速數據總線通信模式，與其他生產管理部門留有接口，以上四階段，第一階段屬于常規檢測儀表及電氣傳統系統，剩余的屬于分布式控制系統。

3.2 高爐系統主要控制內容

按照功能和結構劃分，高爐系統包括槽下及上料控制系統、高爐本體系統、熱風爐系統和除塵控制系統四個分系統。

首先，裝料自動化。裝料的過程中要注意使爐料保持適當的高度，保證冶煉過程正常進行。

其次，送風自動化。從風口鼓入約1000～1200℃的可使焦炭燃燒的熱風，熱風將爐內的冷風加熱，但是加熱后的冷風風溫逐漸降低，為了獲得恒定的風溫可以用風溫調節器控制摻入的冷風量。

再次，爐頂煤氣的檢測和控制。爐內的冶煉情況可以通過爐頂煤氣的壓力和成分來體現，爐頂的壓力調節裝置可以幫助保持爐壓恒定，確保爐料平穩下降。

最后，爐體設備管理。為高效實用高爐，延長使用年限，在生產過程中要注意對爐體各部位和設備進行監控，其中爐體各部位可用各種熱傳感器監控其溫度，耐火磚現存厚度可用觸發響應法進行測量監視。另外，風口也是很重要的設備，也需要常常關注。利用雙管電磁流量計或卡門流量計可計算風口冷卻水的進出流量差，根據差值可判斷風口冷卻套是否破損。

高爐生產工藝核心系統包括：高爐礦、爐頂（鐘式爐頂或無料鐘爐頂），上料（料車上料或皮帶機上料）、焦槽、高爐本體，出鐵場，粗煤氣和除塵煤氣清潔（文氏管或者比消失法），熱風爐，爐渣處理，煤粉制備及噴吹，爐頂煤氣余壓發電等。

高爐生產工藝主要的輔助系統包括：高爐除塵系統，鍋爐房，鼓風站，檢、化驗設施，空壓站，水處理系統，碾泥機，鑄鐵機等。

通常而言，高爐生產工藝核心系統與主要輔助系統的控制分別由不同的控制系統進行。

參考文獻

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