煉鐵高爐生產過程的自動化控制

摘 要：對于煉鐵高爐來說，實現生產過程的自動化控制是提高高爐生產發展的有效措施，能夠將煉鐵高爐的產業效率和經濟效益都進一步提高，而且能夠更加安全。文章主要對煉鐵高爐生產過程中的原料系統、熱風爐與高爐等自動化控制進行了闡述，希望為煉鐵高爐生產過程的自動化控制提供參考與借鑒。

關鍵詞：煉鐵高爐；生產過程；自動化；控制

對高爐生產進行控制過程中，主要的難點就是控制的過程比較復雜和變化響應的時間較長，只有實現高爐生產過程的自動化控制才能夠解決這些問題。在整個高爐系統中，原料系統和熱風系統已經實現了計算機控制，高爐過程本身的自動控制也有了較大的發展，在不斷的完善過程中。實現高爐過程的自動控制就是實現高爐過程的計算機控制，主要的過程是通過變送器給出高爐生產的參數變化的電信號，然后將電信號變為數碼以實現輸入到計算機中，以計算的周期為單位算出平均值，通過數學模型得到預估值，然后進行調節。

1 高爐過程自動化控制系統

高爐過程自動化控制系統的設計要按照設計原則，結合技術與經驗，采用先進的過程計算機監控系統外高爐生產過程的監視與控制，主要的方式包括采集與處理數據、顯示與記錄圖形等。系統的模式應該為集中操控、分散控制。整個高爐過程自動化控制系統要利用計算機的網絡與數據處理方面的優勢。

高爐過程自動化控制系統的結構包括PLC芯片，能夠滿足高爐自動化控制中對數據處理的要求。在整個的高爐生產中，共有原料系統、熱風系統與本體三個主要的系統，這三個系統的控制都是相對獨立的，但也不意味著沒有關聯。因此，自動化控制系統的構成包括：第一，現場層次。控制的主體是設備氣動機構，測量儀表、伺服機構等這些對現場設備進行控制的主要設備。第二，基礎層次。在這個結構中主要進行的就是深加工各種數據，實現控制的完全自動化或半自動化。第三，控制層次。主要依靠計算機來進行計算和分析，從而實現對高爐生產過程的控制。

2 原料系統的自動化控制

原料系統的計算機控制有著較長的應用歷史，因此自動化控制也比較成熟。原料系統質量控制的過程就是通過記錄每次實際裝入漏斗中的原料最終值，將排料后的原料剩余值減去，這樣就能夠得到每次實際裝入到高爐內的原料值，通過與定值的比較，比較結果能夠作為下次稱重中進行補正的依據。原料系統的自動化控制能夠通過原來給定值的精確計算而控制給料稱量。

具體的操作過程為，卸空稱量漏斗之后在稱量系統中屬于定值，裝滿稱量漏斗之后計算機就會讀出裝滿的質量，當漏斗再次被卸空之后計算機會顯示出零點質量，計算機會自動校正下次稱量質量：計算機會自動按照不同的品質給出卸料的設定值；稱量料斗中的原料稱量值通過負荷傳感器測定，之后通過磁力比較運算來進行實際稱量值與卸料設定值的比較，當實際的稱量值占卸料設定值的比例為95%時，計算機就會供料給料機發出指令，命令其減速；當實際的稱量值占卸料設定值的比例為100%時供料機就會停止運行，在計算機中輸入“滿”信號作為稱量值；如果設備出現故障，不能夠達到100%或者到達100%而不停止運行時，需要將105%緊急停運的信號進行發出；當稱量料斗的放料完成之后，料斗空信號0（關閉料斗閘門信號）將會發送到電器設備以使其關閉閘門；閘門關閉之后就會啟動料倉給料器；放料的指令發出之后就會安裝之前的規定值進行操作。

3 熱風系統的自動化控制

高爐的熱風爐實現自動化的控制主要的目的是要確定換爐的最佳時間點，使燃燒的狀態保持最好。通過對熱風爐中排放的燃燒廢氣的成分、溫度與拱頂的溫度進行測定與分析，通過計算機式電子單元組合儀表要對燃燒的空氣和煤氣量進行自動的調節，從而實現熱風系統控制的自動化。

4 生產過程的自動化控制

在高爐生產過程的自動化控制中，冶煉過程復雜、原來質量不穩定、變化響應時間長以及爐內固態、液態與氣態相互作用等因素都導致了自動化控制難度較大，因此對高爐生產過程的自動化控制并沒有原料系統、熱風系統那么成熟。計算機的控制功能主要體現在爐體監視、操作數據收集與顯示、操作指導與閉環控制等方面。

在整個高溫爐系統中，原料和熱風為輸入，生鐵、爐渣、煤氣為輸出，其中能夠作為參數的主要有：輸入方面，爐料中的氧化度、碳鐵比、含鐵、堿度等，鼓風的流量、溫濕度、富氧率等；輸出方面，液相的包括生鐵的數量質量與爐渣的數量指標，生鐵與爐渣的化學成分和溫度也是其中的一部分，氣相的包括爐頂煤氣，包括流量、溫度、化學成分等。

將這些操作的參數輸入到計算機中，通過數學模型就能夠得到評估值，然后根據數值進行爐溫和爐況的調節。此外，計算機還能夠對變化因素進行預測，例如爐溫方面，可以通過各種數量的測定來保持爐溫的預定水平。

自動化控制系統調節的方式有兩種，一種是開環調節，一種是閉環調節。開環調節指的是計算機操作人員對其進行調節，在這個過程中計算機不接收各種自動化控制系統的反饋，會按照操作人員的意圖來進行控制方案的計算，還有一種情況就是計算機只負責一些結果的顯示或者打印，不參與到控制過程中，由操作人員來制定和實施控制方案。閉環調節指的是計算機對測試結果進行計算后執行控制方案，在這個過程中計算機自動完成對高爐參數變化的檢查，通過對參數變化的比較和判斷之后得到合理的控制方案，不僅將結果進行打印，而且直接通過這些反饋的信息對爐況進行調節，保持高爐生產過程的高效。操作人員不需要干預控制過程，實現全盤的自動化。

高爐生產過程自動化控制的逐漸實現，對高爐的發展有著有效地促進作用。以計算機為基礎，實現高爐生產過程的自動化控制能夠獲得最佳的生產指標，提高經濟指標，提高勞動生產率和管理工作效率。計算機在生產的管理與指揮中廣泛地使用能夠利于管理的調度與生產的指揮，從而提高生產管理與生產指揮的效率。還能夠真正的實現安全生產，不斷提高生產效率與經濟效益。

5 結束語

高爐工業有著悠久的歷史，因此基礎的控制技術也比較成熟，要轉變思路，在原有的基礎上順應形勢，取得自動化控制的新發展。我國原料系統與熱風系統已經實現了自動化控制，而生產過程的自動化控制發展還很不充分。鋼鐵業數量與質量方面的要求不斷提高，這為高爐生產過程自動化控制創造了機遇，同時也提出了挑戰。我們應該不斷完善高爐自動化控制，為我國高爐自動化的進一步發展做出應有的貢獻。

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