過(guò)程控制技術(shù)在礦熱爐系統(tǒng)中的分析與應(yīng)用探究

劉福強(qiáng)　杜遷

摘要：隨著社會(huì)科技水平的不斷進(jìn)步和發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，自動(dòng)過(guò)程技術(shù)越來(lái)越多的應(yīng)用在生產(chǎn)中，為了更好增加生產(chǎn)、節(jié)約資源、降低成本，在生產(chǎn)中過(guò)程控制技術(shù)起到了關(guān)鍵性作用，基于此，本文結(jié)合過(guò)程控制和自動(dòng)化技術(shù)的特性，對(duì)礦熱爐自動(dòng)化系統(tǒng)的控制要點(diǎn)進(jìn)行研究和分析，已達(dá)到提升過(guò)程控制在礦熱爐系統(tǒng)中的使用，提高產(chǎn)品效益的目的。

關(guān)鍵詞：過(guò)程控制;礦熱爐;

1引言

礦熱爐稱為電弧爐和電阻爐，2004年石橫特鋼集團(tuán)新投入生產(chǎn)2臺(tái)12500KVA半封閉式礦熱爐，近年來(lái)由于國(guó)家對(duì)高耗能產(chǎn)業(yè)的嚴(yán)格控制和企業(yè)自身發(fā)展需要，半封閉式礦熱爐逐漸被淘汰或升級(jí)改造，我公司通過(guò)自動(dòng)化過(guò)程控制系統(tǒng)的升級(jí)改造和自控操作不斷完善，真正讓科技在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮作用。

2 過(guò)程控制及其自動(dòng)化技術(shù)的概述

生產(chǎn)的過(guò)程控制可編程控制系統(tǒng)（PLC）為控制手段的控制方式進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用。自動(dòng)控制系統(tǒng)主要是指工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中連續(xù)的按照一定設(shè)定參數(shù)進(jìn)行完成生產(chǎn)過(guò)程的控制，主要五大類參數(shù)進(jìn)行控制：液位或料位（L）、流量（F）、壓力（P）、溫度（T）、成分。

3 半封閉式礦熱爐控制簡(jiǎn)介

礦熱爐是通過(guò)35KV高壓電輸入給電爐變壓器，變壓器二次側(cè)經(jīng)過(guò)48根銅管、補(bǔ)償器、銅瓦將大電流，低電壓的電能作用在三相焙燒好的電極上，三相電極通過(guò)配比好的料批之間的導(dǎo)體進(jìn)行發(fā)熱融化，在爐體底部形成液體，每經(jīng)過(guò)2小時(shí)對(duì)爐內(nèi)液體進(jìn)行一次出爐，達(dá)到穩(wěn)定爐內(nèi)液體平衡。

4 過(guò)程控制自動(dòng)化措施的分析

4.1半封閉式爐控系統(tǒng)是通過(guò)人工操作三相電極的升降，來(lái)調(diào)節(jié)高壓側(cè)的三相電流平衡，已達(dá)到穩(wěn)定爐況的目的，從實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，在設(shè)計(jì)時(shí)就出現(xiàn)問(wèn)題，爐內(nèi)物料變化的不確定導(dǎo)致人工操作時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)電流突變，易發(fā)過(guò)流現(xiàn)象，操作性能差，效率低，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率及電網(wǎng)、設(shè)備的安全運(yùn)行。

4.2過(guò)程控制自動(dòng)化系統(tǒng)主要是在變壓器運(yùn)行中對(duì)變壓器油溫、一次電流、二次電流，爐內(nèi)溫度等各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，達(dá)到相關(guān)參數(shù)設(shè)定值前調(diào)整電極的高低，當(dāng)達(dá)到報(bào)警值設(shè)定時(shí)間仍不能恢復(fù)其設(shè)定值時(shí)，輸出信號(hào)讓高壓控制系統(tǒng)自動(dòng)切斷電源。可有效提高監(jiān)控效率，提高爐內(nèi)電流的穩(wěn)定和深度的安全。

4.3 過(guò)程控制系統(tǒng)在19世紀(jì)和20年代初期由于科技水平達(dá)不到，在工業(yè)中應(yīng)用不夠廣泛，隨著科技的不斷提高，老舊設(shè)備及人工操作滿足不了生產(chǎn)需要，急需對(duì)原設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化系統(tǒng)升級(jí)改造。

5過(guò)程控制自動(dòng)化措施的應(yīng)用

5.1 系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)方案

5.2過(guò)程控制系統(tǒng)的方案應(yīng)用

5.1.1 過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（1）被控量和控制目標(biāo)、操作量的確定：在生產(chǎn)中選擇其中和控制目標(biāo)有著直接或間接的可以測(cè)量數(shù)據(jù)作控制的被控量。根據(jù)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的安全、穩(wěn)定性和綜合經(jīng)濟(jì)價(jià)值的考慮，確定控制目標(biāo)。在能可以操作的量中選擇合適的操作量，但是其中的要求必須為在操作時(shí)操作變量必須能在最短時(shí)間內(nèi)調(diào)節(jié)被控量。

（2）選擇合適的儀器儀表：選擇儀器儀表時(shí)可根據(jù)測(cè)量對(duì)象的類型進(jìn)行選擇，考慮經(jīng)濟(jì)性、可靠性、測(cè)量精度等方面。

（3）控制方案與控制算法：如果被控變量和操作變量大于1以上的時(shí)候，可以采用多輸入多輸控制;如不采取多路輸出多路輸入時(shí)也可以分解成幾個(gè)單輸入單輸出再進(jìn)行比較設(shè)計(jì)。對(duì)于單輸入和單輸出系統(tǒng)， PID控制算法都可以滿足;而對(duì)于多輸入多輸出僅可以用于微機(jī)控制系統(tǒng)。

（4）系統(tǒng)的投用：控制系統(tǒng)各部分都進(jìn)行安裝調(diào)試完后，按照規(guī)定對(duì)相關(guān)參數(shù)運(yùn)行情況進(jìn)行檢查，對(duì)不符合要求的控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到符合要求。

5.1.2 礦熱爐控制系統(tǒng)工藝流程圖及控制方框圖

礦熱爐控制系統(tǒng)工藝流程圖

雙回路閉環(huán)控制方框圖

由方框圖可以看出，被測(cè)控制對(duì)象由弧壓變送器和弧流變送器傳輸至控制器中進(jìn)行參數(shù)比較，當(dāng)在參數(shù)設(shè)定范圍內(nèi)其輸出正常運(yùn)行值，當(dāng)檢測(cè)參數(shù)與設(shè)定參數(shù)出現(xiàn)差值時(shí)，控制器發(fā)出指令給控制閥來(lái)調(diào)整電極升降，從而改變電流、電壓值，已達(dá)到安全運(yùn)行目的。

6結(jié)語(yǔ)

過(guò)程控制系統(tǒng)在冶金行業(yè)越來(lái)越多的被實(shí)際應(yīng)用，極大的改善了操作人員的工作環(huán)境和保障了設(shè)備的安全運(yùn)行，礦熱爐過(guò)程控制系統(tǒng)根據(jù)其復(fù)雜的工藝過(guò)程在運(yùn)行過(guò)程中也存在部分無(wú)法解決的問(wèn)題，如如何解決大電流輸出過(guò)程中漏磁的檢測(cè)。需要多方面來(lái)進(jìn)行深入研究和探索，進(jìn)而更好節(jié)約設(shè)備的運(yùn)行效率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 過(guò)程控制系統(tǒng) 電子科技大學(xué)出版社 李實(shí)主編，2018

[2] 煉鋼鐵合金計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng) 潘煉 冶金自動(dòng)化 2004