电气工程自动化技术在冶炼行业的应用及发展

吴元元

（中国瑞林工程技术股份有限公司，江西 南昌 330000）

在社会不断发展的时代背景下，自动化已经逐渐成为了产业发展的主流趋势，面对着越来越高的生产要求，自动化技术不仅可以实现对设备运行状态的实时监控，同时也可以最大限度提高加工操作的精度，避免由于加工过程中的操作不当带来的质量问题[1]。冶金行业作为关系多个行业发展的重要组成部分，其产品质量对金属的后期应用效果影响明显。为了提高冶金设备的运行状态与实际需求之间的契合度，提高金属的冶炼质量，将电气工程自动化技术应用于该行业已经成为了一种整体趋势。与人工生产相比，在自动化技术的支持下，不仅生产效率大幅提升，生产质量也得到了良好改善。

本文对电气工程自动化技术在冶炼行业的应用及发展进行了研究，通过分析电气工程自动化技术在冶金行业中的价值体现，对其未来的发展前景作出了客观研究。通过本文，以期为冶金行业的自动化发展以及自动化技术的优化创新提供借鉴价值。

1 电气工程自动化在冶金中的应用

1.1 生产数据自动化监测

冶金行业主要是利用矿产资源中不同金属元素的熔点不同实现对目标元素的提取，在此过程中，对于温度的控制是重中之重。在传统方法中，对于温度的监控主要是通过定时采集的方式进行的，并且操作的危险性较高，采集到的数值准确性也相对较低[2]。但随着电气工程自动化技术的介入，可以通过传感器实现对冶金工艺中任意时刻、任意位置温度数据的采集和监控。一般情况下，传感器作为冶金行业电气自动化中的基础仪器设备，主要安装在生产设备内、外，通过在传感器内设置温度检测阈值范围，实现对目标范围环境参数的有效采集，借助传输装置将采集到的数据发送至主控装置，主控装置将接收到的信号转换为对应格式的数据结果，实现对实时状态的监测。

不仅如此，当监测到的数据结果超出额定参数范围时，可以通过将该异常情况反馈至控制中心，确保相关维修人员可以在第一时间发现问题，解决问题，最大限度降低其带来的损失[3]。除此之外，由于冶金行业属于高危行业之一，各个环节均存在不同程度的安全隐患和危险源，这就在一定程度上加大了生产现场的危险系数。而自动化技术的应用可以实现对危险电气电子设备状态的实时监控，真正实现防患于未然[4]。目前，大多数冶金企业均已实现了生产环节自动化预警监测，并且在提高冶金生产安全水平方面取得了良好效果。表1是近5年来冶金行业安全事故的统计结果。

表1 冶金行业安全事故统计表

从表1中可以看出，近5年来冶金行业安全事故的数量呈现出逐年下降的趋势，到2019年基本已经实现了对冶金行业生产安全的有效控制。结合冶金行业自动化程度的发展历程，2019年我国冶金企业自动监测技术的覆盖率达到了95%以上，对应的安全管控效果也达到了一定程度的最优化。表明自动化技术在冶金行业的安全管理方面具有重要的应用价值。

另一方面，冶金生产中环境温度、助燃气体流速、冶炼物质黏度、冶炼环境压强等都会直接影响最终产出金属的杂质含量，而这些指标都直接关系到最终的产品质量。因此，对生产过程中的实际运行参数进行有效控制是极为重要的。控制的基础是可靠的数据，通过自动化技术可以实现该目标：在高炉内设置压力传感器，可以实现对高炉上部压力值大小变化的有效采集，从而将这种变化转换为相应的电流或者电压值，并将该结果作为调控高炉上煤量、上煤速度的基础，确保上煤量数据与高炉的状态之间形成同步关系；借助主控装置的操作反馈，将实时温度数据控制在设置范围之内，从而为冶炼提供稳定的温度环境。

1.2 生产过程自动化控制

在第二次工业革命的冲击下，冶金行业的生产模式实现了翻天覆地的变化，而这种变化主要是电气自动化技术带来的，在自动化优势的推动下，新装备、新工艺流程、新材料在冶金行业被广泛使用，加速了企业生产模式的更新换代。相对滞后的模拟控制系统逐渐被淘汰，更加智能化的DCS系统、PLC系统以及计算机控制系统成为主要控制手段，以集中控制为主体的生产方式也被分布控制的生产方式所替代。图1为控制系统实现对冶金生产过程控制的模式图。

图1 生产过程控制机制示意图

由图1可以看出，在以太网工业化发展的环境下，控制系统可以根据接收到的生产环境状态参数对相应的设备运行参数进行调节控制，并结合人工智能强大的数据分析能力，计算出最优的控制方式，利用传输装置将指令信息发送至生产现场，减少大量人力资源的应用。一方面降低了人力成本，另一方面也可以有效提高生产的效率，极大地提高了产品质量，改善企业综合效益。

2 电气工程自动化技术的发展分析

电气工程自动化技术已经在冶金行业取得了良好的应用效果。但无论是从行业发展角度，还是从产品需求角度，未来电气工程自动化技术的发展需要展现出更高的应用价值，这也是实现行业可持续发展的重要基础。为此，积极促进电气自动化技术的优化升级发展是十分必要的。究其根本，自动化技术发展的目标是进一步降低生产风险，同时不断提高资源的有效利用率。从某种意义上来讲，电气工程自动化技术是助力冶金行业实现发展目标的重要因素。以此为基础，本文从以下几个方面研究了电气自动化技术未来发展的主要方向，其主要思路如图2所示。

图2 电气工程自动化技术发展方向

2.1 网络化发展

互联网强大的信息处理能力已经在各行各业均得到了展现，未来电气工程自动化技术可以充分利用这一优势，提高对冶金行业产品整个流程的精准控制[5]。通过加强监控系统的功能，利用远程操控实现监控现场运行数据的个性化采集。除此之外，也可以利用生产现场电气元件的状态参数，对数据采集模块、现场检测仪表等相关的运行状态进行自适应调节。借助网络对数据的计算能力，对无人值守状态下的故障进行及时诊断。

2.2 可编程化发展

面对多样化的市场需求，冶金企业势必也会出现多样化发展，这就对自动化技术在不同环境中的适配性提出了更高的要求。为了适应这种变化，将计算机编程技术应用到电气自动化管理之中，对技术中心的相关内容进行可设置管理，以此降低其在使用过程中的限制[6]。为此，可以积极探索集成电路的应用，通过人机交互的方式使技术与实际应用环境之间建立契合关系，从而更好满足冶金行业需求。

3 结语

冶金行业的不断发展决定了其对基础原料的要求不断提高，冶金行业在提升自身生产效率的同时，也需要在确保安全生产的前提下对生产质量作出优化。自动化技术的应用不仅实现了对冶炼过程中有关状态参数的有效监测，同时，也为生产操作的执行和调整提供了重要指导依据。本文对电气工程自动化技术在冶金行业的应用及发展进行研究，明确了其在冶金行业的重要价值体现，同时基于冶金行业发展需求，其未来有着良好的发展趋势。