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高炉自动化控制系统研究与应用

徐柳

山信软件股份有限公司

摘要: 在现代社会中,钢铁作为一项重要的原材料,在国家工业发展中发挥着重要作用。高炉炼钢作为钢铁产业中的一项重要内容,需要经过复杂的物理化学过程,在此过程中,要综合考虑固、气、液这三相交互作用。随着科学技术发展速度的逐渐推进,纯粹借助人工经验控制方法已经很难满足实际发展需求,并且钢铁生产还会伴随危害人体健康的有害气体出现,对此,在高炉炼铁中应该充分利用计算机技术的自动化控制系统,以便能够尽可能降低危险现象的产生,进一步提升高炉的现代化水平。鉴于此,本文立足于高炉自动化控制系统的主要特点,围绕该系统的具体应用展开如下探讨。
关键词: 高炉;自动化;控制系统
DOI:10.12721/ccn.2023.157035
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1.高炉自动化控制系统的主要特点

(1)高炉自动控制系统为三电一体结构,主要是借助PLC系统来控制各工序,这样一来也有利于PLC系统功能性、可靠性、稳定性的充分发挥。(2)高炉自动化控制系统是由多个PLC系统和监控站系统组成的,全系统自动化控制主要包含了高炉本体自动化控制系统、除尘自动化控制系统自己热风炉自动化控制系统等,因此,自动化控制程度范围较大。(3)高炉自动化控制系统具有冗余CPU配置功能,其运行速度更快,而且功能也比较齐全,即便是在恶劣的环境下,也能够使系统处于稳定的运行状态,在满足用户实际需求的同时,还能够进一步提升系统的可靠性[1]。(4)高炉自动化控制系统借助以太网可实现数据信息传递,而在整个工业通讯网络领域中,工业以太网的开放性和实用性较高,能够为整个通信系统的安全、可靠运行奠定良好的基础。(5)高炉自动化控制系统的各程序模块层次明确,系统结构的设计也更加合理,为了能够将设备间的非法抵触现象彻底除去,就需要做好相应的预案,以便能够降低出现误停现象的几率。

2.我国高炉自动化控制系统的发展现状

我国高炉自动化控制技术起步于20世纪50年代,在80年代初期该项技术才得到了广泛应用。通过对高炉自动化控制系统的发展过程进行分析,可将其总结为以下几个步骤:(1)引进成套的设备和技术,高质量开展初步开发设计工作。(2)加大对设备系统的研发力度。(3)运用新技术,使用成套硬件自主开展软件系统研发工作,以便能够紧跟国际领先水平。最近这些年,随着高炉自动化控制技术发展水平的不断提升,其实际应用效果也越发明显,并且在提升企业生产质量和生产效益方面发挥了关键作用[2]

3.高炉自动化控制的系统组成及应用

3.1炼铁高炉的自动化系统

在高炉系统运行的过程中,自动化技术的运用能够实时监测炉内的真实情况,有效控制各项参数,从而为冶炼生产工作创建安全的环境。同时,高炉自动化监测系统还具有降低工作难度,提升工作效率的目的。自动化系统主要是由检测设备和控制端设备这两个方面的内容组成的,其中,检测设备中还包含了解码器、相爱难改观检测软件以及各种测量仪表。然而,控制设备则包含了计算机控制程序、PLC以及显示器等。高炉系统的使用能够更加直观地在控制端显示器汇总显示各项参数,以便高炉生产管控人员实施管理运行数据,从而将各项参数控制在标准范围内[3]

3.2自动热风炉系统

自动热风炉系统发挥着送风和控制高炉燃烧换炉的作用,是整个电气自动控制系统中的重要内容。整个高炉运行控制系统的使用,需要确保热风持续输送,并且要结合热风炉的运行规律,全面监管冷风预热情况。在预热环节,需要结合具体情况使用半自动、自动化以及人工控制方法,以便能够进一步提升运输效率。其中,自动化控制效果最为明显,在实际应用的时候需要结合热风炉运行要求合理设定相关参数,以便能够使整个高炉处于高效的运行状态[4]。其次,借助系统查询模块全面落实气流量、炉顶温度以及废气温度等相关参数的监测工作,在此基础之上,结合以往数据判断热风炉的运行状态,以便能够将热能损耗降至最低。

3.3高炉顶供料系统

高炉生产作业的运行,原料的供应需要借助供料系统来实现。通常情况下,需要使用变频调速控制方法来调整供料量,为高炉生产作业的高质量开展提供可靠的保障,尽可能降低能源消耗,实现稳定供料。此外,为了能够进一步提升变频器使用过程中的稳定性和安全性,还应该设置型号相同的切换柜和变频器,这样一来,即便出现故障,也能够通过迅速切换备用变频器,为整个系统的稳定运行奠定良好的基础。除此之外,具体控制工作的落实,可通过CRT手动控制操作端,为其能够满足各类情况下的供料需求提供便利。

3.4自动监控系统

整个高炉电气自动化控制系统的应用,除了要借助基础控制模块做好各环节的相关工作之外,还需要实时管控各个生产环节,通过运用自动化监控系统来实现对生产环节的全面监管。在整个高炉生产过程中,自动化监控系统的使用除了能够详细记录所有运行参数之外,同时还能够实现对相关参数的分析和处理,以便能够根据问题制定针对性的应对方案,通过进行全面监控来达到保障高炉生产效率的目的。另外,在使用高炉监控系统的过程中,需要借助网络系统将其有效连接起来,以便能够为实时共享数据信息提供便利,这样一来也能够完成对整个生产过程的全面监控,在提升故障识别效率的同时,还能够进一步提高生产效率[5]

4.高炉自动化控制系统的发展趋势和前景

使用高炉自动化控制系统的目的是能够进一步提升物理化学反应强度和反应程度,从而达到提升劳动效率,扩大经济效益的目的。要想实现降低高炉生产运行成本的目的,也需要从加强自动化控制系统的管控工作入手。从一定程度上而言,现代高炉自动化控制技术取决于通讯技术、计算机技术以及机械制造工艺技术等。建立标准化、多元化以及系统化的平台,是高炉自动化控制系统的未来发展方向。面对现代工业高速发展的态势,基于以太网建立自动化控制系统,将会成为高炉自动化控制系统的发展主流。此外,三电一体化配置也是高炉自动化控制系统的未来发展趋势,其主要是围绕数据库,借助多种通讯介质将不同设备整合起来,从而达到优化整体结构的目的。为了能够进一步提升高炉自动化控制系统的有效性和准确性,就需要科学合理应用智能化技术,并且技术的使用需要结合环境方面的因素,借助行之有效的数学模型和现场实测数据,提升高炉自动化控制精准度,为高炉自动化控制系统的健康可持续发展奠定良好的基础。

结语

总而言之,随着我国工业技术发展进程的不断推进,高炉自动化控制技术越来越成熟。到目前为止,我国的高炉自动化技术历经了引进、消化移植以及自主研发的整个过程,从总体上而言该项技术的发展已经取得了显著的成效,并且为我国钢铁工业的发展创建了良好的环境。同时,我国钢铁工业的发展在为高炉自动化技术的发展提供机遇的同时,也提出了一系列挑战。未来,高炉自动化控制技术的发展应该立足于该项技术的发展现状和发展前景,紧紧抓住时代的发展机遇,持续加大对自动化技术的完善和更新力度,以便为该项技术的进一步发展提供可靠的保障,促使我国综合效益的全面提升。

参考文献:

[1]燕强.自动化监测设备在酒钢1、2号高炉中的应用[J].甘肃冶金,2020,42(05):24-26.

[2]张佩琦.基于PLC控制的高炉自动化上料系统的应用与分析[J].科技风,2019,(25):109.

[3]李晓宇.首钢高炉上料自动化控制系统的应用分析和研究[J].矿冶,2015,24(S1):175-180.

[4]宋文翠.基于PLC的高炉自动化控制系统的设计与实现[D].河北工业大学,2014.

[5]张旭.高炉控制和管理自动化中PLC的应用[J].数字技术与应用,2011,(10):21.