嚴(yán)飛

(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北 唐山 063200)

鋼鐵是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，房屋建設(shè)、運(yùn)輸、航天、軍工等等，都需要鋼鐵作為材料，隨著工業(yè)建設(shè)的發(fā)展，對(duì)鋼鐵的需求越來越大，對(duì)提煉的質(zhì)量要求也更加嚴(yán)格。為了滿足工業(yè)生產(chǎn)需求，必須改革鋼鐵提煉技術(shù)，提升生產(chǎn)效率和質(zhì)量。高爐煉鐵技術(shù)經(jīng)過數(shù)千年的發(fā)展已經(jīng)是一項(xiàng)非常成熟先進(jìn)的鋼鐵冶煉生產(chǎn)工藝，因此，為了滿足工業(yè)發(fā)展的需要，提高高爐冶煉效率，保證鋼鐵的產(chǎn)量和質(zhì)量，利用電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)高爐的冶煉作業(yè)進(jìn)行精確地操控，是有效提升鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量的重要途徑。另外，煉鐵高爐電氣自動(dòng)化能夠在節(jié)省人力和時(shí)間的前提下，更好地監(jiān)控及反饋鋼鐵提煉作業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，確保鋼鐵冶煉生產(chǎn)能夠安全穩(wěn)定順利地進(jìn)行，保障企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 煉鐵高爐電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的基本配置

在高爐日常作業(yè)中，電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與控制方式具有科學(xué)性，通常會(huì)應(yīng)用較為開放的結(jié)構(gòu)。對(duì)于高爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)而言，其基本的設(shè)計(jì)思路就是高性能與低成本，從而提高生產(chǎn)效率，節(jié)約能源，促進(jìn)企業(yè)發(fā)展。

利用電氣自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)煉鐵高爐進(jìn)行操控，主要目的是為了優(yōu)化作業(yè)過程，提高生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益，因此安全穩(wěn)定是其最基本的要求。由于現(xiàn)代化煉鐵高爐的各個(gè)構(gòu)成部分并不是在同一個(gè)地點(diǎn)，所以合理的布局能夠適當(dāng)減少電纜和網(wǎng)線的使用，從而能夠很好地節(jié)約建設(shè)及維護(hù)成本投入，提升設(shè)備性價(jià)比。煉鐵高爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)分層架構(gòu)，使用網(wǎng)線將主站與分支連接在一起，以PLC系統(tǒng)作為基本操作站，對(duì)系統(tǒng)中所連接的監(jiān)測(cè)儀表、電氣系統(tǒng)和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制操作，通過互聯(lián)局域網(wǎng)將PLC設(shè)備收集到的運(yùn)行數(shù)據(jù)匯總于主控計(jì)算機(jī)，監(jiān)控人員根據(jù)數(shù)據(jù)反饋的情況對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行預(yù)判和實(shí)時(shí)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)高爐自動(dòng)化作業(yè)及管控。為了提升設(shè)備安全性和穩(wěn)定性，各個(gè)控制系統(tǒng)均應(yīng)采用冗余配置，支持電源冗余、CPU冗余、總線冗余，所有模塊均支持帶電插拔，這樣就可以有效的避免某個(gè)單位環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題而影響到整體系統(tǒng)的正常作業(yè)。

2 煉鐵高爐電氣自動(dòng)控制的各系統(tǒng)組成

2.1 自動(dòng)化系統(tǒng)

煉鐵高爐的自動(dòng)化系統(tǒng)是通過計(jì)算機(jī)硬件設(shè)施及監(jiān)測(cè)軟件、實(shí)時(shí)信息收集模塊、信號(hào)解碼器及儀表等對(duì)高爐冶煉作業(yè)的溫度、壓力、鼓風(fēng)量、風(fēng)壓等生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)計(jì)算，確認(rèn)高爐是否處于正常作業(yè)中，一般情況下，高爐生產(chǎn)的主體系統(tǒng)主要是由電氣、計(jì)算機(jī)和儀表來實(shí)現(xiàn)一體化控制，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視、集中控制和操作等功能。對(duì)于輔助系統(tǒng)，主要根據(jù)實(shí)際工作中控制的難易程度來定，通常會(huì)應(yīng)用PLC系統(tǒng)或者繼電器來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視與操作控制。監(jiān)控人員可根據(jù)模擬畫面或趨勢(shì)圖查看歷史參數(shù)的方法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)作狀況做出判斷，在發(fā)現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)調(diào)整處理，從而保證生產(chǎn)作業(yè)過程順利進(jìn)行，也保證爐體和現(xiàn)場(chǎng)在崗人員的安全。控制人員可以在電腦上手動(dòng)操作遠(yuǎn)程控制各類設(shè)備的開關(guān)和閥門的開閉，及時(shí)地對(duì)高爐爐況進(jìn)行調(diào)節(jié)。

2.2 煤氣凈化控制系統(tǒng)

在高爐生產(chǎn)過程中，高爐煤氣設(shè)備的污染和積塵會(huì)大大影響各種設(shè)備的運(yùn)行效率，為了保證煤氣輸入質(zhì)量能夠滿足高爐冶煉需要，則需要對(duì)高爐煤氣設(shè)備積沉的雜質(zhì)及粉塵進(jìn)行及時(shí)清理。煤氣精華控制系統(tǒng)是通過重力進(jìn)程，用布袋過濾分離煤氣中所含粉塵，確保煤氣經(jīng)過完全凈化處理。過濾下來的積灰有一部分只截留于布袋之中，需要定期打開除塵設(shè)備的灰閥進(jìn)行清理，因此煤氣凈化控制系統(tǒng)需要包含反吹與卸灰的功能以及具備自動(dòng)控制和單獨(dú)控制的功能，根據(jù)日常作業(yè)需求設(shè)置成定時(shí)卸灰和手動(dòng)卸灰兩種模式。

2.3 爐頂供料系統(tǒng)

以550m3高爐為例，爐頂供料系統(tǒng)設(shè)備有380V工業(yè)交流電壓下的250kW上料卷揚(yáng)電機(jī)，5.5kW布料傾動(dòng)電機(jī)，11kW布料旋轉(zhuǎn)電機(jī)，4kW探尺電機(jī)，10000V工業(yè)交流電壓315kW礦槽除塵引風(fēng)機(jī)設(shè)備等。

在煉鐵高爐作業(yè)系統(tǒng)中，爐頂上料一般都使用交流——直流——交流變頻調(diào)速控制，這樣能很好地保障爐頂供料系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另外，在此基礎(chǔ)上額外增加一臺(tái)同容量變頻器以及切換柜，使得線路能夠在短時(shí)間內(nèi)快速安全地切換，這樣可以讓備用變頻器第一時(shí)間啟動(dòng)，進(jìn)入在線工作狀態(tài)。另外在操作畫面中可以直接接觸供料系統(tǒng)各套設(shè)備間的連鎖，用CRT手動(dòng)獨(dú)立控制，進(jìn)一步確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.4 自動(dòng)熱風(fēng)爐系統(tǒng)

煉鐵高爐的工作流程為燃燒——換爐——送風(fēng)，因此需要配備三座以上的熱風(fēng)爐，因?yàn)闊掕F過程中熱風(fēng)需要不斷地輸送到爐體內(nèi)部，所以熱風(fēng)爐的主要作用就是將冷風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱，熱風(fēng)爐有三種操作方式即全自動(dòng)、半自動(dòng)和人工手動(dòng)操作。全自動(dòng)操作能夠特性設(shè)定單座熱風(fēng)爐，根據(jù)設(shè)定好的拱頂溫度和廢氣溫度自動(dòng)尋優(yōu)控制燒爐過程，并且能記錄每天的拱頂溫度、廢氣溫度、空氣流量以及煤氣流量的變化趨勢(shì)，便于數(shù)據(jù)分析和監(jiān)控，采取相應(yīng)的作業(yè)調(diào)整。

2.5 自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)

為了對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)詳細(xì)地進(jìn)行記錄，以達(dá)到對(duì)自動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)掌控的目的，高爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)還需設(shè)計(jì)一個(gè)專門的監(jiān)控系統(tǒng)，通過合理的工藝畫面設(shè)計(jì)模塊，對(duì)系統(tǒng)中的工業(yè)設(shè)計(jì)或其他所有設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，詳細(xì)地掌握所有設(shè)備運(yùn)作的狀況，并將各類數(shù)據(jù)共享，方便相關(guān)工作人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題做出相應(yīng)調(diào)整，使得整個(gè)系統(tǒng)的安全性得到保障，保障生產(chǎn)作業(yè)的順利進(jìn)行。

3 電氣自動(dòng)化對(duì)高爐生產(chǎn)的影響

目前一些處于粗放型管理階段，還不能實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理要求，還存在技術(shù)數(shù)據(jù)采集周期長(zhǎng)、利用率低等問題，上級(jí)管理部門無法第一時(shí)間獲取信息反饋，導(dǎo)致不能及時(shí)地做出管理決策；上級(jí)部門因無法掌握全面的生產(chǎn)信息，難以系統(tǒng)準(zhǔn)確地對(duì)生產(chǎn)情況做出分析；大量數(shù)據(jù)需要人工二次采集、輸入、計(jì)算，工作量大，工作效率低等，而利用信息技術(shù)手段和電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)將高爐煉鐵自動(dòng)化以后，以上問題都得到了很好的解決，由自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)十分詳盡并且留有記錄，避免了人工采集的費(fèi)時(shí)費(fèi)力以及疏漏可能，有效地保證了生產(chǎn)的順利進(jìn)行，從節(jié)約成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量到提升工作效率各方面都起到了積極的作用。

4 結(jié)語

信息自動(dòng)化具備監(jiān)測(cè)精確，數(shù)據(jù)記錄，流程簡(jiǎn)便，節(jié)約人力及成本，控制和提升生產(chǎn)效率等諸多優(yōu)點(diǎn)，適用于工業(yè)生產(chǎn)的諸多領(lǐng)域。

鋼鐵是現(xiàn)代化工業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ)原料，煉鐵高爐的電氣自動(dòng)化極大地簡(jiǎn)化了高爐冶煉流程，并且能夠提供更為詳細(xì)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，方便工作人員及時(shí)做出相應(yīng)調(diào)整以保證生產(chǎn)作業(yè)的順利進(jìn)行，以此保證生產(chǎn)產(chǎn)量和生產(chǎn)質(zhì)量。就目前的技術(shù)手段而言，煉鐵高爐電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)還有寬廣的研發(fā)前景，對(duì)此應(yīng)當(dāng)對(duì)其設(shè)計(jì)給予高度重視，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)企業(yè)的電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)改良，使得企業(yè)可以更好地發(fā)展。