電氣自動化技術在冶金行業(yè)的應用研究

史文彬

（天津冶金集團天材科技發(fā)展有限公司，天津300308）

0 引言

隨著科學技術水平的飛速發(fā)展，我國的冶金行業(yè)的生產在近幾十年間發(fā)生了巨大的變化，通過不斷應用新技術和新設備，極大地提高了產量和生產效率，冶金產品的質量也更好了。電氣自動化技術的應用給冶金行業(yè)帶來了新的發(fā)展，極大地提高了設備的自動化控制程度，提高了產能和生產安全。冶金自動機的應用勢不可擋，對于冶金行業(yè)的產業(yè)升級有著重要作用。

1 電氣自動化技術概述

1.1 電氣自動化技術控制理論

電氣自動化技術的常用控制方式有三點。

第一，現(xiàn)場總線的監(jiān)控。隨著電子電氣技術等各種前沿科技的不斷發(fā)展，以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線等信息技術在電氣自動化控制系統(tǒng)起到了很重要的作用，現(xiàn)場總線監(jiān)控已經(jīng)成為我國電氣自動化控制系統(tǒng)設計所采用的主要方式之一，這種方式能夠合理地根據(jù)實際情況來進行設置，從而完成不同的功能。

第二，集中監(jiān)控方式，可以對整個系統(tǒng)進行集中地控制和維護工作。我們開展電氣自動化控制系統(tǒng)集中管理設計工作的時候，設計方案較簡單且對防護站沒有很高的要求，但是在進行實際操的時候，控制器同時處理的問題過多會使得控制器的負載加重，極大地降低了控制的處理速度。

第三，遠程監(jiān)控方式，對各個設備和系統(tǒng)進行監(jiān)視并采集工作時的相關數(shù)據(jù)，并控制設備和系統(tǒng)的運行，從而確保系統(tǒng)中設備能夠按照工藝的設定參數(shù)進行運行。遠程監(jiān)控相對于傳統(tǒng)監(jiān)控的成本低得多，并且性能可靠，可以根據(jù)實際要求進行配置但是遠程數(shù)據(jù)傳輸速度慢，對一些工廠來說可能不滿足要求。

1.2 電氣自動化技術的特征

電氣自動化技術的涵蓋面十分廣泛并且在很多領域都是通用的，所以其在很多領域的應用中取得了良好的使用效果。電氣自動化技術本身的科技含量很高且應用性很強，常通過此技術實現(xiàn)自動化生產甚至無人生產。應用電氣自動化技術時前期的調研和準備工作十分重要，根據(jù)自身的實際需求科學合理地應用。電氣自動化技術對設備和系統(tǒng)的控制主要依賴于電子處理器，電子技術是電氣自動化的關鍵環(huán)節(jié)之一。電氣自動化中使用到的電子技術種類繁多，功能也各不相同，有的用于收集數(shù)據(jù)，有的進行數(shù)據(jù)的處理和輸出，合理的結合電子技術和電氣自動化技術，可以有效地增強電氣自動化技術的控制能力。

1.3 冶金行業(yè)電氣自動化技術的應用價值

在冶金行業(yè)里，應用電氣自動化技術建立起了遠程監(jiān)控系統(tǒng)以及自動控制系統(tǒng)，有效地提高了對冶金過程的控制能力和反應速度，可以實現(xiàn)對冶煉環(huán)境和進程的精確控制，進而提高了冶金產品質量，也使得冶金工藝技術得以更好地發(fā)展。電氣自動化技術對于冶金行業(yè)整體安全水平的提升有著重要作用，傳統(tǒng)冶金行業(yè)的危險性大，出現(xiàn)事故的概率大且事故的危害很嚴重，通過自動化控制機械設備，降低了工作人員接觸危險的概率，減少了機器傷人事件的發(fā)生，進而保障了工作人員的人身安全。自動化的推進還體現(xiàn)在減少了作業(yè)人員，同樣的工作只需要很少的人就可以完成，在管理更為方便的同時降低了人力成本。可見電氣自動化在冶金行業(yè)的應用可以有效地提高企業(yè)的生產能力和產品質量，對于冶金行業(yè)的轉型升級和長久發(fā)展都有著很重要的作用。

2 電氣自動化技術在冶金行業(yè)的主要應用

現(xiàn)階段我國冶金行業(yè)自動化應用中，我們常把自動化系統(tǒng)分為過程控制系統(tǒng)、生產管理控制系統(tǒng)以及企業(yè)信息化系統(tǒng)，它們的主要作用如下。

2.1 過程控制系統(tǒng)

主要是對各種設備的基本控制，目前冶金行業(yè)已經(jīng)基本實現(xiàn)了用PLC和工業(yè)控制計算機等計算機控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬控制。

2.2 生產管理控制系統(tǒng)

冶金行業(yè)通過各種數(shù)據(jù)收集傳感器，收集各種信息，在根據(jù)具體的工藝流程所建設的控制系統(tǒng)上，對數(shù)據(jù)進行分析，可以合理地對各項生產工序進行調節(jié)，對于整個冶金工程的控制和產品質量以及設備的管理又有著很大的提升，但是仍然需要根據(jù)需要進行調節(jié)，使得整個系統(tǒng)可以發(fā)揮更大的作用。

2.3 企業(yè)信息化系統(tǒng)

隨著產業(yè)的不斷升級，企業(yè)的管理水平也要得到相應的提升，工業(yè)信息化在冶金行業(yè)慢慢普及，許多企業(yè)加強了信息化的發(fā)展，建立了企業(yè)自身的信息網(wǎng)，提高了信息化水平。

冶金行業(yè)中電氣自動化技術應用遇到了一些問題：第一是冶金行業(yè)的工藝流程很長，每個環(huán)節(jié)都有著不同的應用，生產中的物理反應和化學反應機制不明顯，且生產過程中的影響因素太多。冶煉過程隨著產品和原料的不同，冶煉技術也不盡相同，涉及的領域眾多，生產時對于冶煉原材料的控制并監(jiān)控各種物理數(shù)據(jù)和化學反應程度等各方面理論上來說電氣自動化控制系統(tǒng)可以控制整個冶金工程，電氣自動化控制系統(tǒng)所能應用的領域廣泛且能夠實現(xiàn)很多不同的功能，不斷推進自動化進程直到整個流程的自動化，自動化水平的提高可以有效地去保障生產安全，提高冶煉企業(yè)的生產效率和經(jīng)濟效益；第二是冶金生產工藝過于復雜。由于每個企業(yè)的冶金產品不同使得生產工藝各不相同且工藝流程十分復雜，冶金企業(yè)在生產中電氣自動化技術的應用有著各種限制，想要實現(xiàn)自動化控制的效果必須根據(jù)企業(yè)的實際生產環(huán)境和生產設備及工藝流程來改進應用水平。冶金電氣自動化系統(tǒng)的難點在于呈現(xiàn)技術的實現(xiàn)，要做到簡潔全面，必須要相應的技術人員進行設計優(yōu)化，才能做好新技術和自身生產的良好配合，達到設計的產能和產品質量。

隨著國家產業(yè)升級的計劃的逐步實行，電氣自動化技術在我國的冶金行業(yè)的應用場景將會遍及整個冶金生產流程，應用程度也更為深入。電氣自動化技術對于提高企業(yè)的生產效率和產品質量等方面的良好作用，正吸引著各個企業(yè)參與電氣自動化技術應用的改革，推動冶金行業(yè)的發(fā)展。

3 電氣自動化技術在冶金行業(yè)的應用

3.1 繼電保護應用

冶金行業(yè)中，各種機械設備的正常運行是最重要的，而繼電保護則是關鍵保護環(huán)節(jié)，電氣自動化技術在冶金行業(yè)的應用一般是從繼電保護方面入手進而有序地實現(xiàn)其他方面的電氣自動化。繼電保護指的是冶金生產時當電力系統(tǒng)的某一部分出現(xiàn)故障的時候，自動化控制裝置可以將有故障部分隔離開確保其他部分的電力供應不受影響，減少事故影響的范圍，進而保障企業(yè)可以安全穩(wěn)定地生產。

繼電保護主要被劃分為以下四類，一是單側電源網(wǎng)絡相間短路的保護措施，這是所用的最為基本的繼電保護措施，主要原理是如果某條輸電線路上發(fā)生故障的話，會使得此線路上的電流和電壓大小發(fā)生相應波動，我們可以通過電流和電壓的變化來對故障發(fā)生點進行判斷。設定系統(tǒng)正常工作時的電流電壓為標準值，如果線路中的電流電壓遠高于或遠低于標準值，就對這部分進行斷開處理，并進行故障排除工作；二是電網(wǎng)接地保護，冶金行業(yè)中設備漏點的現(xiàn)象危害很大，所以必須限制使用中設備的泄漏電流，只要電流超過設定得到危險值，就自動斷開連接，減少危險發(fā)生的可能性；三是電網(wǎng)的距離保護措施，是指通過控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)的變化計算出保護裝置與故障點的距離，進而通過這個距離來制定系統(tǒng)應對措施的保護裝置；四是輸電線路縱連保護，這也是輸電線路的保護的重點環(huán)節(jié)，當線路有故障發(fā)生時，通過線路兩側判別量的關系來確定故障發(fā)生位置，故障兩側的開關迅速跳起，切斷和線路的聯(lián)系。

3.2 PLC技術應用

PLC技術是現(xiàn)階段電氣自動化技術最常使用的技術之一，本身可以進行各種數(shù)據(jù)的計算處理，PLC主要是靠輸入和輸出數(shù)字信號或模擬信號來控制設備。PLC技術在冶金行業(yè)中的應用是多元化廣泛開展的，但是主要是用于自動化控制設備，冶金工程中很多環(huán)節(jié)都已經(jīng)采用了PLC技術。不僅起到了保障機械設備和系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行的作用，還能夠提高效率和產品質量，下面就PLC在鋼廠的應用進行分析。鋼廠中的稱重系統(tǒng)需要將稱重的數(shù)據(jù)及時上傳到管理系統(tǒng)，在應用PLC技術之前使用的電子秤和數(shù)據(jù)傳輸設備的自動化水平低，可靠性低且不便于管理。PLC技術的應用大大提高了系統(tǒng)的自動化水平和安全穩(wěn)定性，可以使企業(yè)更好地管理。利用PLC可以實現(xiàn)利用相同參數(shù)同時控制多個料倉，對于料倉內的物料數(shù)量可以有著很好的控制。PLC技術在冶煉脫硫，轉爐一體化控制、煉鋼吹風等方面的控制極大地改善了冶金行業(yè)的自動化控制水平，更重要的是提高了冶金作業(yè)的穩(wěn)定性出現(xiàn)事故的情況降低了很多。

4 結語

隨我國產業(yè)升級的推進，電氣自動化在冶金行業(yè)中的應用會逐漸到每個生產場所的媚態(tài)機械設備，冶金工藝的每一個流程都會得到應用，使得冶金行業(yè)的自動化程度變高，進而實現(xiàn)工廠全自動生產的目標。但是，我國現(xiàn)在所使用的電氣自動化技術大多數(shù)是從國外引進的，所以實現(xiàn)電氣自動化控制系統(tǒng)的國產化是我們吃透技術之后一段時間的事情，只要我們在這方面的投入加大，并注重創(chuàng)新發(fā)展，相信要不了多久就會有屬于我國的電氣自動化控制系統(tǒng)。冶金行業(yè)的自動化，工業(yè)化和信息化是冶金行業(yè)的主要發(fā)展方向，電氣自動化技術的應用還需要進一步深入到每一個環(huán)節(jié)。我們也要沖不斷地應用中，得到屬于自己的經(jīng)驗，做出改進工作甚至是自主研發(fā)，為我國冶金自動化的發(fā)展探索一條符合國情的道路。

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