李健鋒

（江蘇豐東熱技術(shù)股份有限公司,江蘇 鹽城 224000）

工業(yè)加熱爐電氣自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

李健鋒

（江蘇豐東熱技術(shù)股份有限公司,江蘇 鹽城 224000）

工業(yè)加熱爐控制系統(tǒng)經(jīng)歷了一個(gè)發(fā)展的過程，隨著自動(dòng)化技術(shù)、現(xiàn)代信息技術(shù)等的發(fā)展，加熱爐控制技術(shù)也在朝著自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展，然而，實(shí)際發(fā)展中依然存在問題和不足。本文分析了工業(yè)加熱爐電氣自動(dòng)控制技術(shù)的實(shí)際與理論發(fā)展現(xiàn)狀。

工業(yè)加熱爐;電氣自動(dòng)控制技術(shù);理論;實(shí)踐;發(fā)展

加熱爐是工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)必不可少的設(shè)備，隨著電氣工程技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)加熱爐得益于這一技術(shù)的支持也在朝著自動(dòng)化控制方向發(fā)展，同時(shí)，現(xiàn)代信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)也在逐漸地應(yīng)用于加熱爐控制中，發(fā)揮著不可替代的重要作用。

1 工業(yè)加熱爐電氣自動(dòng)控制主流技術(shù)

1.1 數(shù)字傳動(dòng)技術(shù)

現(xiàn)代化電子信息技術(shù)蓬勃發(fā)展，使得全數(shù)字調(diào)速技術(shù)逐漸發(fā)展并成熟，該技術(shù)日前在工業(yè)企業(yè)得到了深入而有效地運(yùn)用。同普通的模擬仿真系統(tǒng)對(duì)比起來，該系統(tǒng)體現(xiàn)出良好的自動(dòng)化、智能化、動(dòng)靜結(jié)合、安全、便于調(diào)試與維修等優(yōu)勢(shì)。數(shù)字性的可控硅整流設(shè)備正在逐漸取代初始的交流供電設(shè)備。

1.2 PLC控制技術(shù)

現(xiàn)階段，加熱爐電氣自動(dòng)控制技術(shù)正在隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展與時(shí)俱進(jìn)地發(fā)展，正在從傳統(tǒng)的儀表與繼電器邏輯控制邁向PLC、DCS控制，選擇FieldBus總線控制技術(shù)用來控制設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，而且計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等也都逐漸被應(yīng)用于基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)控制中，依靠PLC來選配基礎(chǔ)自動(dòng)化硬件，如果是體積較大、規(guī)模較大的控制系統(tǒng)則通常選擇PLC來負(fù)責(zé)電控系統(tǒng)的控制，對(duì)應(yīng)的回路控制則主要依靠DCS控制。

集散控制系統(tǒng)也在現(xiàn)代技術(shù)的推動(dòng)和支持下朝著上、下兩大方向發(fā)展，前者為CIMS計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，后者則為FCS現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。未來的DCS系統(tǒng)也勢(shì)必要朝著CIMS的方向前進(jìn)。

1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運(yùn)用

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是新時(shí)期蓬勃發(fā)展的一項(xiàng)技術(shù)，在各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域都得到了廣泛而深入地運(yùn)用，在工業(yè)加熱爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也發(fā)揮著不可替代的功能和作用。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是把來自于各個(gè)地域、各個(gè)空間、各類功能的計(jì)算機(jī)設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)線路鏈接起來，再通過網(wǎng)絡(luò)軟件來鏈接這些設(shè)備、軟件，達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸、資源共享等目的。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)加熱爐電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)各項(xiàng)電氣設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸、信息傳遞、資源共享等。

例如：不同的工業(yè)加熱爐之間通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了相互間的信息傳輸，加熱爐不分類型、型號(hào)、資源位置，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的輔助支持下，都能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

其中多處理機(jī)的問世也為故障問題的定位與解除創(chuàng)造了有利條件，當(dāng)電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題時(shí)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將及時(shí)作出反饋，解決問題。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為一項(xiàng)強(qiáng)大的信息處理、傳遞技術(shù)，在整個(gè)工業(yè)加熱爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)中占據(jù)十分關(guān)鍵地位，提高了加熱爐電氣自動(dòng)控制工作效率，加強(qiáng)了整個(gè)工業(yè)系統(tǒng)間的協(xié)作，增進(jìn)了工作人員之間的溝通，創(chuàng)造了更高的經(jīng)濟(jì)效益。

2 工業(yè)加熱爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的理論發(fā)展

工業(yè)加熱爐自動(dòng)控制理論也經(jīng)歷了一個(gè)發(fā)展過程，從最初的燃燒控制，單純?yōu)榱双@取相對(duì)平穩(wěn)的燃燒情況，達(dá)到最理想的燃燒目標(biāo)，到后來的爐溫精度的把握，確保燃燒的充分性，科學(xué)控制燃燒成本。再到上個(gè)世紀(jì)七十年代，信息技術(shù)被應(yīng)用到加熱爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)，逐漸進(jìn)入了加熱爐信息化控制階段，目前來看工業(yè)加熱爐的信息化控制依然處于發(fā)展過程中，大多數(shù)工業(yè)企業(yè)尚未實(shí)現(xiàn)徹底的計(jì)算機(jī)控制，依然依賴于人工操作。一些相對(duì)先進(jìn)的工業(yè)企業(yè)依然利用計(jì)算機(jī)來取代儀表來進(jìn)行基礎(chǔ)的PID控制，其成效也有待深入研究和開發(fā)。

對(duì)于燃燒系統(tǒng)實(shí)行自動(dòng)化、智能化控制，隨著現(xiàn)代智能技術(shù)的發(fā)展，多數(shù)選擇串級(jí)比值控制系統(tǒng)，發(fā)揮對(duì)溫度、流量等的控制，同時(shí)，也在逐步運(yùn)用雙交叉燃燒控制，兩大控制系統(tǒng)要想達(dá)到對(duì)爐溫的高效調(diào)節(jié)與控制，前提需要加熱爐工況穩(wěn)定，如果加熱爐工況不穩(wěn)定、燃料熱值出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，這兩大控制方法則無法發(fā)揮控制功能，也就無法達(dá)到最合理的燃燒控制。

現(xiàn)階段，一些測(cè)氧濃度儀表被運(yùn)用在工業(yè)爐尾氣檢測(cè)中，通過檢測(cè)其中的氧氣濃度來調(diào)節(jié)空燃比，然而，因?yàn)檠趸喌臋z測(cè)容易受到一些因素的干擾，例如：穩(wěn)定因素、壓力因素等，當(dāng)被檢測(cè)氣體中含有較多的雜物成分時(shí)，也將影響檢測(cè)結(jié)果，會(huì)帶來較大的維修工作量。

總的來看，工業(yè)加熱爐電氣自動(dòng)化控制依然有待于發(fā)展，信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的高速運(yùn)算、高效數(shù)據(jù)采集與處理加工等功能依然未能充分發(fā)揮，導(dǎo)致這一局面的原因?yàn)椋?/p>

第一，參數(shù)檢測(cè)相對(duì)較難。其中煙氣中的氧氣含量檢測(cè)就是一大挑戰(zhàn)，因?yàn)檠趸啿粫?huì)被長(zhǎng)時(shí)間使用，無法被有效維護(hù)，這樣則無法客觀、精準(zhǔn)地檢測(cè)出煙氣中具體的氧份含量，使得系統(tǒng)不能達(dá)到閉環(huán)自動(dòng)控制的效果。同時(shí)，其他的相關(guān)參數(shù)，如：燃料熱值、爐膛熱效率等一系列參數(shù)的檢測(cè)都具有一定的難度和挑戰(zhàn)。

第二，數(shù)學(xué)模型無法創(chuàng)建。自動(dòng)化控制系統(tǒng)無法創(chuàng)建一個(gè)精準(zhǔn)、合理的數(shù)學(xué)模型，而且一些較為重要的參數(shù)，例如：熱工況、溫度等都無法確定，同時(shí)，工藝參數(shù)也處于不斷變化中，會(huì)受到多重因素的擾動(dòng)，這樣就無法創(chuàng)建科學(xué)、有效又精準(zhǔn)的數(shù)字模型，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的高效控制。

第三，特性間的差異。通常來說工業(yè)加熱爐是一個(gè)非線性、強(qiáng)耦合、干擾大的系統(tǒng)，這樣就無法依靠傳統(tǒng)控制理論，也不能通過傳統(tǒng)的儀表加以控制，影響了單回路控制效果。

第四，自動(dòng)控制和工藝之間不符。加熱爐控制屬于一項(xiàng)綜合性控制系統(tǒng)，同特定工藝、計(jì)算機(jī)、爐體等之間存在著不可分割的聯(lián)系，這就需要全方位進(jìn)行思考，才能達(dá)到預(yù)期的控制效果。

3 總結(jié)

加熱爐電氣自動(dòng)化控制水平的提升要從工藝、技術(shù)等方面入手，要善于利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，深入分析工業(yè)加熱爐的運(yùn)行條件、工作流程等，立足于客觀實(shí)際來選擇科學(xué)的控制技術(shù)，從而打造出一個(gè)更加先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，有效適應(yīng)工業(yè)加熱爐的復(fù)雜工作條件，支持并維護(hù)工業(yè)爐的高效率、節(jié)能化運(yùn)轉(zhuǎn)。

[1]袁玉成,金文海.基于西門子PLC的加熱爐燃燒控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2011(18).

[2]李文霞,楊建國,劉風(fēng),佘保中.軋鋼廠蓄熱式加熱爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用[J].中國儀器儀表,2012(06).

[3]楊愛春.基于DCS控制技術(shù)的加熱爐控制系統(tǒng)研究與實(shí)踐[D].山東大學(xué),2012.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.22.023