炼铁高炉的电气自动控制系统探究

武伟

摘 要：随着科学技术的不断进步以及社会对于钢铁需求的不断扩大，这些都加速了钢铁行业的迅速发展以及在技术运用方面源源不断的改革。文章主要就是对炼铁高炉的电气自动控制系统进行简单的探究，对炼铁高炉的电气自动控制系统的设计出发点以及基本的配置进行简单的分析，并介绍了电气自动控制系统中的高炉本体自动控制、高炉自动化传动控制系统、热风炉控制系统、自动监控系统。

关键词：炼铁；高炉；电气；自动控制系统

1 概述

在科学技术不断进步的今天，人们对于炼铁的数量以及炼铁的质量的要求都在不断地改变着，在冶金生产过程中，高炉是至关重要的部分，高炉的出铁质量、产量直接关系到钢的质量和产量，炼铁高炉是连续作业的，而进行连续作业都需要配套的电气自动控制系统来进行控制及操作。高炉的电气自动控制就是为了达到特定的控制目的，在没有人直接参与操作的情况下，使用检测仪表和其他的控制设备装置对机器或者某一生产过程进行控制。现代高炉自动化主要是指仪表检测及控制系统、电气控制系统和过程及管理用的计算机。其中仪表控制系统和电气控制系统通常由DCS或PLC完成。

2 高炉电气自动控制系统设计及其配置

高炉的电气自动控制系统根据高炉特点，一般都是选择开放式的设计结构，高炉的电气自动控制系统设计的最基本要求是安全稳定，满足生产需要，性价比相对比较高。分散是炼铁高炉电气自动控制系统中自动化设备的主要特点，为了达到能够尽量的减少电缆的使用数量，以及方便维修人员对电气自动化设备进行维修，降低成本为目的。电气自动化设备主要是按照网络分支体系，主站和分支之间主要是通过网线进行连接。在炼铁高炉的控制系统中存在一个问题，因为每个控制系统是独立的，这样的设计方式在进行操作的时候会有很大的不便。但可以通过PLC系统，并将其作为一个最基本的操作站，这样就能够实现对现场的施工进行相对比较好的控制操作。以PLC为核心的，集中与分散相结合，自动化控制过程及监控系统的网络布局结构如图1所示，为保证各工艺过程的安全运行，各控制站采用LK冗余系统，支持电源冗余、CPU冗余、总线冗余，所有模块均支持带电插拔，使系统的安全性、可靠性大大提高。

图1 自动化控制过程及监控系统的网络布局结构

系统采用可编程控制器（PLC）作为基础级控制站，上位计算机作为操作站，PLC控制工艺设备的运行、检测系统中有关工艺参数并对各个设备进行操作控制。包括逻辑控制和数据信息采集处理等。操作站主要实现操作人员通过CRT上的实时动态画面监视现场的生产状况；根据现场的实际情况对生产过程进行必要的干预，进行人机对话。上位计算机处理生产数据和數据通讯，操作站配置完善的CRT显示及全键盘编程和操作监视功能，以完成对系统的编程、操作、监视。上位机使用以太网进行连接，考虑到系统运行期间数据的传输量会很大，所以在进行对以太网的选择时必须要在能够满足上位机之间数据传输的基础之上建立。为了保证现场数据传送的安全可靠性以及实时行，在PLC和远程站点必须要使用现场总线进行连接。

3 高炉本体控制系统

高炉过程检测和控制的主要项目可分为，监视炉内反应、稳定高炉操作、保护炉体及人身安全等，因此高炉检测仪表及控制系统的选择十分重要，它直接关系到高炉的正常生产，炉体维护及设备保护。高炉本体部分主要实现对高炉本体的相关高炉生产工艺参数的采集控制功能，包括计算机部分（软、硬件）、PLC模块、信号调理器、一次检测仪表等组成。采用计算机显示高炉本体全部有关温度、压力、流量等，热工参数实现全CRT显示，可进行表格列表显示、模拟工艺设备图形显示、历史趋势曲线方式等多显示方式画面的切换。可实现历史曲线调用、查看数据的变化趋势情况，分析炉况运行情况。高炉本体部分，可在计算机部分实现风温（混风）的PID自动调节和控制，进行PID参数的设定，也可实现CRT手动调节控制混风阀装置实现CRT手动调节，在计算机CRT画面上显示相关数据的值，如设定值、实际值、阀门阀位开度情况等。

4 高炉自动化传动控制系统

高炉自动化传动控制系统中可以采用交、直流调速电机来实现机组运行。电机机组用途和参数如表1所示：

表1 电机机组用途和参数

采用交-直-交变频调速控制时，为了保证系统的可靠性，可以在在线状态下，增加一台同容量的变频器及其切换柜，通过主动/从动切换线路，可快速可靠地将其投入在线状态，快速替换主或从装置。各套设备内部连锁采用独立PLC控制，不仅增强了系统的可靠性能，便于维护性，而且便于今后扩展升级。

5 热风炉控制系统

一般高炉都配有三座热风炉，每座热风炉工作周期包括燃烧、换炉、送风三个过程，保证高炉所需要的热风能够连续不断地进入到高炉之中，满足高炉对热风周期性的需要。将冷风进行预热就是热风炉在炼铁高炉中的主要作用，此外，合理地设置热风炉燃烧制度（燃烧控制系统）和送风制度（换炉控制系统）是充分发挥热风炉控制系统的潜力来满足工艺要求（增加蓄热能力、提高风温），保证热风炉设备安全，提高热效率、降低能耗的关键所在。对于热风炉的操作大致可以分为三类：全自动化、半自动化、人工。

6 自动控制系统的监控

为了能够对操作现场的数据等进行记录、即时的对自动控制系统的运行状况进行有效的控制，相关的工作人员采用自动控制系统的监控技术对集中控制的系统进行监控。在监控的内容之中，最主要的就是对系统中的工业设计的监控，其次就是对运行的所有设备的监控，这样就可以尽快地发现所出现的问题，以便相关的工作人员能够尽快的进行问题处理。

当然在控制系统之间一定要实现数据的共享，以便能够做到对各个系统运行情况的监控，这样可以使得故障出现的频率减少，而系统的安全可靠性则不断地提高，整个生产过程也会更加的安全、有效。

7 结束语

钢铁冶金企业采用电气自动控制系统来对炼铁高炉进行操作的控制之后，不仅仅减少了所需要的操作人员，缩短了相关的工作人员的工作时间，还大大地提高了工作的效率，降低了企业在这方面的成本。所以电气自动控制系统的使用给社会以及企业带来很大的效益。

参考文献

[1]陈晓桃.电气自动控制系统的功能与监控[J].硅谷，2011，10（23）.

[2]毕勇.炼铁企业高炉控制及管理自动化中PLC技术应用[J].城市建设理论研究，2011（15）.