煉鐵高爐的電氣自動控制系統探究

武偉

摘 要：隨著科學技術的不斷進步以及社會對于鋼鐵需求的不斷擴大，這些都加速了鋼鐵行業的迅速發展以及在技術運用方面源源不斷的改革。文章主要就是對煉鐵高爐的電氣自動控制系統進行簡單的探究，對煉鐵高爐的電氣自動控制系統的設計出發點以及基本的配置進行簡單的分析，并介紹了電氣自動控制系統中的高爐本體自動控制、高爐自動化傳動控制系統、熱風爐控制系統、自動監控系統。

關鍵詞：煉鐵；高爐；電氣；自動控制系統

1 概述

在科學技術不斷進步的今天，人們對于煉鐵的數量以及煉鐵的質量的要求都在不斷地改變著，在冶金生產過程中，高爐是至關重要的部分，高爐的出鐵質量、產量直接關系到鋼的質量和產量，煉鐵高爐是連續作業的，而進行連續作業都需要配套的電氣自動控制系統來進行控制及操作。高爐的電氣自動控制就是為了達到特定的控制目的，在沒有人直接參與操作的情況下，使用檢測儀表和其他的控制設備裝置對機器或者某一生產過程進行控制。現代高爐自動化主要是指儀表檢測及控制系統、電氣控制系統和過程及管理用的計算機。其中儀表控制系統和電氣控制系統通常由DCS或PLC完成。

2 高爐電氣自動控制系統設計及其配置

高爐的電氣自動控制系統根據高爐特點，一般都是選擇開放式的設計結構，高爐的電氣自動控制系統設計的最基本要求是安全穩定，滿足生產需要，性價比相對比較高。分散是煉鐵高爐電氣自動控制系統中自動化設備的主要特點，為了達到能夠盡量的減少電纜的使用數量，以及方便維修人員對電氣自動化設備進行維修，降低成本為目的。電氣自動化設備主要是按照網絡分支體系，主站和分支之間主要是通過網線進行連接。在煉鐵高爐的控制系統中存在一個問題，因為每個控制系統是獨立的，這樣的設計方式在進行操作的時候會有很大的不便。但可以通過PLC系統，并將其作為一個最基本的操作站，這樣就能夠實現對現場的施工進行相對比較好的控制操作。以PLC為核心的，集中與分散相結合，自動化控制過程及監控系統的網絡布局結構如圖1所示，為保證各工藝過程的安全運行，各控制站采用LK冗余系統，支持電源冗余、CPU冗余、總線冗余，所有模塊均支持帶電插拔，使系統的安全性、可靠性大大提高。

圖1 自動化控制過程及監控系統的網絡布局結構

系統采用可編程控制器（PLC）作為基礎級控制站，上位計算機作為操作站，PLC控制工藝設備的運行、檢測系統中有關工藝參數并對各個設備進行操作控制。包括邏輯控制和數據信息采集處理等。操作站主要實現操作人員通過CRT上的實時動態畫面監視現場的生產狀況；根據現場的實際情況對生產過程進行必要的干預，進行人機對話。上位計算機處理生產數據和數據通訊，操作站配置完善的CRT顯示及全鍵盤編程和操作監視功能，以完成對系統的編程、操作、監視。上位機使用以太網進行連接，考慮到系統運行期間數據的傳輸量會很大，所以在進行對以太網的選擇時必須要在能夠滿足上位機之間數據傳輸的基礎之上建立。為了保證現場數據傳送的安全可靠性以及實時行，在PLC和遠程站點必須要使用現場總線進行連接。

3 高爐本體控制系統

高爐過程檢測和控制的主要項目可分為，監視爐內反應、穩定高爐操作、保護爐體及人身安全等，因此高爐檢測儀表及控制系統的選擇十分重要，它直接關系到高爐的正常生產，爐體維護及設備保護。高爐本體部分主要實現對高爐本體的相關高爐生產工藝參數的采集控制功能，包括計算機部分（軟、硬件）、PLC模塊、信號調理器、一次檢測儀表等組成。采用計算機顯示高爐本體全部有關溫度、壓力、流量等，熱工參數實現全CRT顯示，可進行表格列表顯示、模擬工藝設備圖形顯示、歷史趨勢曲線方式等多顯示方式畫面的切換。可實現歷史曲線調用、查看數據的變化趨勢情況，分析爐況運行情況。高爐本體部分，可在計算機部分實現風溫（混風）的PID自動調節和控制，進行PID參數的設定，也可實現CRT手動調節控制混風閥裝置實現CRT手動調節，在計算機CRT畫面上顯示相關數據的值，如設定值、實際值、閥門閥位開度情況等。

4 高爐自動化傳動控制系統

高爐自動化傳動控制系統中可以采用交、直流調速電機來實現機組運行。電機機組用途和參數如表1所示：

表1 電機機組用途和參數

采用交-直-交變頻調速控制時，為了保證系統的可靠性，可以在在線狀態下，增加一臺同容量的變頻器及其切換柜，通過主動/從動切換線路，可快速可靠地將其投入在線狀態，快速替換主或從裝置。各套設備內部連鎖采用獨立PLC控制，不僅增強了系統的可靠性能，便于維護性，而且便于今后擴展升級。

5 熱風爐控制系統

一般高爐都配有三座熱風爐，每座熱風爐工作周期包括燃燒、換爐、送風三個過程，保證高爐所需要的熱風能夠連續不斷地進入到高爐之中，滿足高爐對熱風周期性的需要。將冷風進行預熱就是熱風爐在煉鐵高爐中的主要作用，此外，合理地設置熱風爐燃燒制度（燃燒控制系統）和送風制度（換爐控制系統）是充分發揮熱風爐控制系統的潛力來滿足工藝要求（增加蓄熱能力、提高風溫），保證熱風爐設備安全，提高熱效率、降低能耗的關鍵所在。對于熱風爐的操作大致可以分為三類：全自動化、半自動化、人工。

6 自動控制系統的監控

為了能夠對操作現場的數據等進行記錄、即時的對自動控制系統的運行狀況進行有效的控制，相關的工作人員采用自動控制系統的監控技術對集中控制的系統進行監控。在監控的內容之中，最主要的就是對系統中的工業設計的監控，其次就是對運行的所有設備的監控，這樣就可以盡快地發現所出現的問題，以便相關的工作人員能夠盡快的進行問題處理。

當然在控制系統之間一定要實現數據的共享，以便能夠做到對各個系統運行情況的監控，這樣可以使得故障出現的頻率減少，而系統的安全可靠性則不斷地提高，整個生產過程也會更加的安全、有效。

7 結束語

鋼鐵冶金企業采用電氣自動控制系統來對煉鐵高爐進行操作的控制之后，不僅僅減少了所需要的操作人員，縮短了相關的工作人員的工作時間，還大大地提高了工作的效率，降低了企業在這方面的成本。所以電氣自動控制系統的使用給社會以及企業帶來很大的效益。

參考文獻

[1]陳曉桃.電氣自動控制系統的功能與監控[J].硅谷，2011，10（23）.

[2]畢勇.煉鐵企業高爐控制及管理自動化中PLC技術應用[J].城市建設理論研究，2011（15）.