高炉炼铁工艺及自动化技术的发展

杨道坤

摘 要：本文主要介绍了高炉自动控制系统中高炉本体、上料系统、槽上系统的逻辑控制功能，以及该系统的技术特点。该控制系统自动化控制范围广，自动化程度高，采用了大量新技术和一些先进的控制算法，实施效果好，经济效益高、推广应用价值巨大。

关键词：高炉自动化控制研究

炼铁厂高炉采用计算机对主要工艺生产线实现综合自动控制，系统为两级计算机结构，监控层为上位监控站系统和基础控制层为电控系统和仪控系统设置为三电一体化（EIC）控制系统，统一由PLC完成高炉自矿槽、主卷扬上料到本体、热风炉、粗煤气处理及煤气净化系统、水处理系统等各子系统设备级监控与管理，六套系统采用以太环网通信，同时为不同的数据安全性，嵌套MB+网络，从而在高炉主控室实现了整个高炉的设备及生产过程的全过程综合监控，同时数据环可以远传到骨干网。本文主要论述了炼铁厂高炉自动化控制的结构与特点。

一、系统主要功能

随着工业的发展，高炉的运用愈来愈渗透进多个行业。但是在高炉产生巨大经济效益.应用多套PLC组成高炉控制系统的实现方法和功能特点，以及多座高炉控制系统进行两级联网通讯，实现过程控制和生产管理自动化。实际应用表明，系统整体设计合理，运行稳定可靠，满足了高炉生产要求并取得很好的效益。主体工艺系统采用三电（电气，仪表，计算机）控制一体化程度较高的分布式控制系统进行集中控制、监视和操作，主要的辅助工艺系统则视工艺过程控制的难易程度，选用独立的PLC（DCS）或继电器（模拟仪表）系统进行控制、监视和操作。主体工艺自动控制系统与辅助工艺PLC（DCS）或继电器（模拟仪表）系统之间通过数据通信接口或I/O模件接线方式进行通信。

（一）机群系统控制

采用光纤以太环网同时为不同的数据安全性，嵌套MB+网络。上位监视系统采用对等模式，每一个系统都已有两台相同监控机，相互独立，互为备用。现场控制站由QUANTUM系列PLC组成，和监控系统进行交换数据，实现对现场的设备控制，数据的处理。

（二）高炉本体控制系统

炼铁厂高炉自动控制系统包括四部分分别是上料和炉顶自动控制系统、高炉本体自动控制系统、热风炉自动控制系统和布袋除尘自动控制系统。每套系统都包括操作级和过程级操作级包括传统控制功能如操作与监视、归档与信息记录、趋势与报警、回路与逻辑控制功能等为便于管理所有功能都可在相应过程站中执行。做为过程级是由一个或几个过程站组成每个过程站都由主PLC及各种I/O模块组成。

（三）槽下控制系统

槽下自控关键部分有料单的分解、处方的运行及主卷扬的自动控制。在料单的分解、运行中及处方的运行中大量运用了顺序功能块图SFC对料单进行初始设定并对所送料单的装序进行判断对装法中的焦、矿位置、个数进行判定为筛料、放料工作打下基础。

（四）炉顶控制系统

受料斗接受由卷扬小车送来的原料下口有一个柱塞阀。柱塞阀、上密封阀、放散阀都在关闭位置受料斗中的料不“满”时允许小车上行送料料斗“满”后依次打开上密封阀、柱塞阀向料罐装料。料罐储存炉料可容纳一批矿或一批焦。在料罐上口安有上密封阀可在料仓漏料入炉时密封住炉内煤气。料仓下口有下密阀。探尺探测炉内料面高度。当料面达到设定高度提探尺允许料罐向炉内放料。设东、西两个探尺可选择用一个也可两个同时使用。溜槽的倾动是指在垂直平面内改变溜槽倾角的运动。溜槽的旋转是指溜槽完成绕高炉中心线的旋转运动。倾动和旋转都是由两台SIEMENS公司6SE70系列变频器控制完成的两台变频器一备一用都装有绝对值编码器来检测倾动α角和旋转β角的角度。同时在溜槽倾角的两个极限位置设有两个接近开关作为安全自锁和报警使用。

（五）数据采集、画面监控操作、历史趋势显示及报表打印功能

为保证高炉生产的安全运行和生产效率，要求自动化控制系统能够全面对生产过程进行监控，而且由于数据量较大，所以对设备的自动化程度要高。对发生的设备故障及安全事故，要求自动化控制系统能准确、及时记录其数值和情况，绘制历史趋势。对现场生产能够准确汇总数据，为生产统计服务。对检测仪表而言，也即对温度、压力、差压、流量、料位、重量的檢测，要求数据的采集精确度≤0.2%，采集速率≤0.8S。

二、系统的技术特色

综观国内外高炉自动控制系统的应用，具有创新性和技术领先性，并具有较强的辐射作用。其先进性主要表现在：

1、该高炉整体自动化控制程序特点为三电一体化结构，该系统中各控制工序均通过PLC完成，同时实现所有控制都通过PLC控制，充分实现PLC的高稳定性，高可靠性。2、自动化控制程度范围广。全系统采用了多套PLC系统、15台监控站。全系统自动化控制包含了高炉槽下、炉顶、本体、等高炉生产全过程，同时实现之间数据的共享，连锁实现系统分析和综合控制3、高炉的自动控制为冗余的光纤以太环网，同时为不同的数据安全性，嵌套MB+网络，因此实现了以太环网与MB+网的转换，使数据能够安全的传输到骨干网，使整个系统通信传输更加安全可靠。4、自动化程度高，程序内设多重联锁防止了设备竞争现象和误启停现象发生。同时配合连锁取消，配合设备故障时的自动控制，程序模块化结构，简单明了，层次清楚，便于阅读、修改。

三、结束语

通过炼铁厂高炉综合自动化控制系统的研究与应用，很好地解决了以前高炉过程控制存在的问题，实现高炉工艺过程的合理、有效控制，保证其良好的运行品质，达到高产稳产、节能降耗的目的。

参考文献：

[1]史韶建.高炉槽下振筛平台振动分析及治理措施[J].山东冶金，2006，3：15-17.