冶金電氣節(jié)能負(fù)載高精度控制技術(shù)探析

尚 磊

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司檢修事業(yè)部，山東 萊蕪 271104）

冶金屬于一種傳統(tǒng)工藝，在冶金過程中需要相關(guān)人員通過各種方法在礦物中提取相關(guān)物質(zhì)，如金屬，或是金屬化合物，再通過不同的加工程序?qū)⑵浯蛟斐山饘俨牧?。在?dāng)代冶金工藝中，電氣設(shè)備已經(jīng)成為不可或缺的一部分，但如今各種能源都十分有限，大量的使用電氣設(shè)備使得電力能源越來越匱乏，這不僅會對冶金廠造成極大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，也會使自然環(huán)境受到更大的破壞。在此種局勢下，我國必須不斷更新冶金電氣節(jié)能技術(shù)，實現(xiàn)真正的高精度控制。

1 我國冶金行業(yè)節(jié)能減排現(xiàn)狀

不難發(fā)現(xiàn)，近年來我國一直就節(jié)能減排方面做著各種努力，希望能夠盡快修復(fù)自然環(huán)境，給人們創(chuàng)造出良好的生存空間，冶金行業(yè)也在其中，為了減少能源消耗，減少污染物的出現(xiàn)，冶金行業(yè)從未停止過理念和技術(shù)的更新，但隨著人們對生活質(zhì)量要求的提高，對冶金產(chǎn)品的需求量、質(zhì)量等方面也提出來更高的要求。產(chǎn)量的增加必然會導(dǎo)致能耗量增加。由于冶金工序的特殊性，水資源在此方面能夠發(fā)揮的作用并不大，更多的是需要電氣資源。在產(chǎn)生有害物質(zhì)方面，冶金行業(yè)也可以說是名列前茅，其帶來的污染物種類繁雜，較為常見的有如下幾種：一，工業(yè)廢水；二，工業(yè)粉塵；三，二氧化硫。由此可見，在冶金行業(yè)中提升生產(chǎn)效率，實現(xiàn)節(jié)能減排都是必須要實現(xiàn)的目標(biāo)[1]。

2 高精度控制技術(shù)的優(yōu)勢

（1）減少人為誤差。以往因人員操作失誤而帶來的經(jīng)濟(jì)損失、設(shè)備損失也不在少數(shù)，但實現(xiàn)高精度控制后，很多的電氣設(shè)備進(jìn)入冶金廠，在電氣設(shè)備的應(yīng)用下，原本無法實現(xiàn)的冶煉細(xì)節(jié)都不再是問題，并且，因為計算機(jī)技術(shù)的融入，在控制電氣設(shè)備時往往只需要技術(shù)人員將技術(shù)參數(shù)確定好，再依次輸入到設(shè)備中，就可以通過電子數(shù)據(jù)實現(xiàn)設(shè)備的控制?？梢哉f此種方式大大避免了因人為因素而帶來的故障、問題，同時也實現(xiàn)了成本節(jié)約的目的，因為原本需要大量人員花費大量時間才能完成的工藝電氣設(shè)備在很短的時間內(nèi)就可以完成。設(shè)備自行運行也可以減少人為誤差給設(shè)備帶來的損壞，企業(yè)也不必再為人員管理而浪費精力。

（2）利于節(jié)能控制。電氣設(shè)備雖然在一定程度上能夠提高生產(chǎn)效率，但在節(jié)能減排方面的作用卻并不明顯，可以說在高精度控制技術(shù)沒有得到廣泛應(yīng)用前，大多數(shù)冶煉廠還是要通過多種渠道去消化和排泄污染物。如今有了高精度控制技術(shù)，電氣設(shè)備得到了更精準(zhǔn)的控制，其不但能夠?qū)ΜF(xiàn)有資源進(jìn)行優(yōu)選和調(diào)節(jié)，也能夠通過設(shè)置參數(shù)來減少不必要的能源浪費[2]。

（3）強(qiáng)化設(shè)備運行效率。電氣設(shè)備的正常運行少不了計算機(jī)技術(shù)的支持，在計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用過程中，設(shè)備漸漸實現(xiàn)了全自動化操作，能夠自行分析冶金過程需要完成的操作，不必再依賴于人力。另外，全自動化后，無論是冶金過程，還是冶金后的質(zhì)量檢測都能夠同步進(jìn)行，特別是針對冶金過程而言，以往為了確保冶金工序的正常運作，企業(yè)會指派專業(yè)人員在現(xiàn)場觀察，或是在監(jiān)控室監(jiān)測整條生產(chǎn)線的運作情況。但有了負(fù)載高精度技術(shù)就可以自行監(jiān)控生產(chǎn)線，如果哪一個部分出現(xiàn)了問題也可以迅速定位，并進(jìn)行簡單的處理，若處理不了也能夠給相關(guān)人員發(fā)出警示。這主要是因為總控室和數(shù)據(jù)通道是屬于相互連接的狀態(tài)。

（4）監(jiān)控全面化。冶金廠的成品質(zhì)量最為重要，因此很多企業(yè)都會采取不同的形式去對冶金過程進(jìn)行監(jiān)督和看管，然而傳統(tǒng)方式不夠信息化，也不夠全面化，在競爭形勢如此嚴(yán)峻的大環(huán)境下，冶金廠最重要的是要全面確保成品的質(zhì)量，只有這樣自己才能夠在市場中站穩(wěn)腳跟。而要保證成品質(zhì)量除了后期的檢查外，也可以通過觀察冶金過程中的每一個步驟來實現(xiàn)。在有了完善的監(jiān)控系統(tǒng)后，管理人員能夠清晰且快速的掌握冶煉進(jìn)度，也能夠及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)的措施。

3 冶金電氣節(jié)能負(fù)載高精度控制技術(shù)

建立冶金電氣損耗模型，通過對冶金電氣負(fù)載損耗結(jié)構(gòu)的分析能夠看出冶金電氣負(fù)載損耗情況，具體詳見下圖1。

4 實現(xiàn)冶金電氣節(jié)能的相關(guān)措施

（1）非晶合金變壓器的節(jié)能。電力變壓器的存在能夠有效協(xié)調(diào)電壓，然而受到技術(shù)等方面的影響，我國變壓器普遍存在易損壞的問題，并且其運行時也會造成大量能源的消耗。非晶合金變壓器是近年來才投入到冶金廠中使用的新型變壓器，其優(yōu)勢在于能夠完全符合我國實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展這一理念，可以說其是一種“綠色產(chǎn)品”，在使用過程中幾乎不會出現(xiàn)任何污染物，并且運行時對電能的需求量也少。與s9系列相比，其能夠減少約4分之3的能源損耗。但其在價格上會稍高一些，冶金廠是否選擇使用這一變壓器還是要根據(jù)實際運營情況來做決定。

（2）照明節(jié)能措施的節(jié)能。由于整個冶金廠遍布了各種各樣的照明設(shè)備，產(chǎn)生了極大的電量，這不僅給企業(yè)帶去了經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，也浪費了很多電能。今后相關(guān)企業(yè)可以適當(dāng)?shù)販p少照明設(shè)備的數(shù)量，根據(jù)自然光的規(guī)律來合理配置照明設(shè)備，必須是在能夠滿足照明要求的前提下進(jìn)行。一般來講普通的冶金廠只要配備兩個優(yōu)質(zhì)光源即可，因為冶金廠中金屬鹵化物較多，若只有一個光源恐怕難以達(dá)到要求，因為單一的光源其覆蓋面積不夠大，且強(qiáng)度不高。在選擇照明設(shè)備時相關(guān)人員可以事先進(jìn)行市場調(diào)查，盡量選擇節(jié)能設(shè)備，顧名思義，這種光源設(shè)備的一大優(yōu)勢就是節(jié)能。值得注意的是需要在廠內(nèi)置辦節(jié)能鎮(zhèn)流器，兩者同時使用可以達(dá)到良好的節(jié)約能源的效果。

（3）實現(xiàn)冶金電氣節(jié)能負(fù)載控制。智能技術(shù)是時代前進(jìn)的產(chǎn)物，智能化控制是當(dāng)下各個行業(yè)發(fā)展的大趨勢之一，冶金行業(yè)也不例外。計算機(jī)控制技術(shù)也屬于智能技術(shù)的一種，其特點在于能夠憑借各種代碼、參數(shù)來實現(xiàn)控制功能。在傳統(tǒng)控制法中雖然能夠在一定程度上對電力耗能進(jìn)行管控，但其缺乏智能化。計算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用建立于自適應(yīng)性遺傳算法理論之上，其在不斷的縮解空間，最大限度的實現(xiàn)了精密化。

（4）有源濾波器的節(jié)能。冶金廠的另一安全隱患因素是諧波，因為其具有較大的危害性，在長此以往會導(dǎo)致電氣設(shè)備漸漸腐壞，若沒有及時發(fā)現(xiàn)很容易導(dǎo)致過電壓和過電流的情況發(fā)生。有源濾波器的出現(xiàn)正好可以克制這一問題，當(dāng)其運行時能夠準(zhǔn)確捕捉到諧波的存在，并對其進(jìn)行抑制，也可以依靠其強(qiáng)大的補(bǔ)償功能來彌補(bǔ)諧波的不足。其最大的優(yōu)勢在于可以實現(xiàn)動態(tài)跟蹤，反應(yīng)速度快。

（5）應(yīng)用變頻技術(shù)的節(jié)能。冶金需要應(yīng)用到很多不同的設(shè)備，但能夠應(yīng)用變頻技術(shù)的設(shè)備卻并不多，較為常見的主要有以下幾個：一，水泵類設(shè)備；二，重要風(fēng)機(jī)；三，重要起重設(shè)備。以水泵類設(shè)備為例，鍋爐給水泵的應(yīng)用范圍最為廣泛，在其運行時往往是與交流異步電動機(jī)驅(qū)動同步使用。在變頻技術(shù)的應(yīng)用下，操作人員可以將原本的設(shè)備參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使環(huán)保參數(shù)和工藝參數(shù)得到優(yōu)化，這樣一來也就解決了原來技術(shù)中所出現(xiàn)的響應(yīng)慢、過程長以及能源過度消耗的問題。另外，如今高壓變頻器在冶金行業(yè)也是極為常見的一種，其作用在于保證水壓穩(wěn)定性，進(jìn)而也就使生產(chǎn)工藝能夠趨于穩(wěn)定。

（6）優(yōu)化制氧機(jī)的使用。制氧機(jī)與其他設(shè)備有著根本的區(qū)別，即生產(chǎn)原料不同，其以空氣為主，且需要大量的電能作為支撐，多數(shù)冶金廠中的制氧機(jī)都呈現(xiàn)出老化問題，這也是能源消耗越來越大的原因之一。為了解決這一問題，相關(guān)企業(yè)可以請專業(yè)人員對制氧機(jī)進(jìn)行維護(hù)管理，也可以通過設(shè)備技術(shù)實現(xiàn)制氧機(jī)的系統(tǒng)優(yōu)化，有條件的企業(yè)也可以考慮換新，這樣一來機(jī)組的工作效率能夠有所提升，能源消耗問題也能有所改善。如空壓機(jī)冷卻器，其屬于基礎(chǔ)設(shè)備之一，但若能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為高效換熱器，并把鋁片換掉，就可以應(yīng)用銅的導(dǎo)熱性能來維持原冷卻器的效果，減少了冷卻器阻力，也就減少了氧氣的外散。

（7）高爐鼓風(fēng)機(jī)的節(jié)能。冶金時高爐鼓風(fēng)機(jī)能夠始終維持廠內(nèi)的氣溫，在運行過程中所產(chǎn)生的能源消耗也是不容忽視的，甚至可以說大多數(shù)電力能源都被應(yīng)用到了它身上。其作為動力系統(tǒng)需要配備離心風(fēng)機(jī)共同運行，也可以是大型高電壓機(jī)，只有這樣才能夠滿足高爐鼓風(fēng)的需求，當(dāng)其處于長期運轉(zhuǎn)狀態(tài)下時，爐況會隨著時間的增長而出現(xiàn)巨大變化，此時風(fēng)壓和風(fēng)量過大，若不及時排出很容易造成安全事故，但排出也就意味著這些能源被白白浪費了。想要改善該現(xiàn)象就需要對高爐鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行必要的改造，在此方面我國的智能技術(shù)恰恰可以發(fā)揮很好的作用，在智能技術(shù)下，高爐PID控制器會被換掉，由智能控制結(jié)構(gòu)取而代之，通過對該控制器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置可以有效提升鼓風(fēng)機(jī)的送風(fēng)質(zhì)量，也能夠大大減少風(fēng)力的排泄，起到節(jié)約能源的作用。

5 結(jié)語

綜上所述，冶金行業(yè)的發(fā)展情況如何會直接影響到我國的整體發(fā)展情況，雖然近年來我國一直在不斷更新、優(yōu)化冶金技術(shù)，也針對電氣節(jié)能方面采取了諸多措施，但電氣能源消耗大的問題還是沒有得到根本解決。高精度控制技術(shù)雖然可以在此方面發(fā)揮一定的作用，然而其也沒能夠達(dá)到盡善盡美的程度，因此今后相關(guān)人員還是要在此方面投入精力，不斷更新和優(yōu)化控制方法。主要是針對高精度控制技術(shù)以及電氣設(shè)備兩個方面，只有兩者同步進(jìn)行，才能夠最大程度上的保證冶金電氣節(jié)能的實現(xiàn)。