炼铁高炉的电气自动控制系统研究分析

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热度0票  浏览193次 时间：2020年4月13日 16:17

凌筱清

（南通开放大学 南通 226001 ）

摘 要：本文对高炉电气自动控制系统的构成进行列举，并提出该系统的设计思路与内容，包括高炉自动监控系统、本体控制系统、炉顶供料系统、煤气净化控制系统、热风炉控制系统等方面，最后对该系统未来的发展前景进行展望，力求通过本文研究，使系统的智能化水平得到显著提升。

关键词：高炉炼铁；电气自动化；系统设计

引言：

随着航空航天、汽车制造、房地产等行业飞速发展，对钢铁质量提出更高要求。高炉炼铁生产主要借助炉体与辅助设备来完成，其中高炉作为重要的冶金设备，将对钢铁硬度、韧性等产生直接影响。为了在有限资源中冶炼出更多的铁，需要利用电气自动控制系统对高炉进行优化升级，使炼铁效果得到显著提升。

1.炼铁高炉电气自动控制系统构成

炼铁高炉主要包括以下内容： PLC 控制系统、监测仪表、计算机系统、电气系统等等，控制系统中包括多个独立部分，如仪表设备、电气系统、控制设备等等，不同设备位于不同位置，设备间用电缆连接起来，使系统整体运行质量得到显著提升，使用寿命延长，通过控制线缆配置项目的方式，节约设备维修成本。自动化控制系统以可编程控制器为动力，实现电气设备调控，借助局域网将计算机与控制器连接起来，该系统可对 PLC 装置中的多项信息进行采集，并在显示器中将高炉运转状态显示出来，如温度、工作量等等，判断系统运行是否出现故障，便于及时采取科学有效的措施进行解决 [1] 。

2.炼铁高炉电气自动控制系统设计

2.1 设计思路

高炉运行中电气自动控制系统设计较为重要，一般会采用开放结构，在该系统设计中最基本的设计思路为高性能、低成本，通过节约能源与资金投入，促进企业高效个发展。通过分析可知，该系统最为显著的优势便是分散性，主要体现在网络分支体系建设方面，各分支网络可与主站相互连接，在减少电缆数量投入的过程中，为日常维护提供便利，节约成本支出。在以往的系统设计中，以多个独立系统为主，不利于一体化功能的实现在本文设计的电气自动控制系统中，引入 PLC 系统，使整体结构更加符合生产工艺与质量要求。

2.2 设计内容

2.2.1 高炉自动监控系统

该系统主要作用是对炉内原料反应情况进行监控，保障高炉冶炼的安全稳定。系统中的自动化监测模块也可为现场工作人员安全提供切实保障，对高炉运行中的各项参数进行采集，如硬件设施、计算机监测软件、信号解码器、信息收集模块等等。控制端设备可对高炉画面进行模拟展示，如炉体压力、内部温度、风压、鼓风量等等，还可利用趋势图查验历史数据信息，判断炉体的运行状态是否正常，对炉内风温、送风量等进行有效控制。操作者可采用人工操作，控制各项设备与阀门的开启与关闭，对高炉运行状况进行调节 [2] 。

2.2.2 本体控制系统

该系统主要包括以下内容，即 PLC 模块、计算机系统、检测仪表等等，利用上述设备可对高炉中的信息数据、各项参数进行收集与分析。例如，利用计算机对炉体运行的温度、压力等参数进行记录，并将热工参数展示出来，直观形象的展示各类设备的图形特点，在数据的支持下绘制历史变化曲线，将高炉运行状态、发展趋势等进行综合展示，从而判断炉体是否处于健康稳定的运行状态。

同时，计算机系统中还包括 PID 调控功能，可对炉体运行状态进行监测，通过设置 PID 参数，对 CRT 进行灵活控制，从而推动整体炉体系统的自动化运转。

2.2.3 炉顶供料系统

某厂拥有 550M3 高炉，炉顶供料系统中具有 380V 工业交流电压， 5.5KW 布料倾动电机、 4KW 探尺电机以及 315KW 的除尘引风机。在炉顶供料系统中，采用“交流—直流—交流”的调速进行控制，为了提高系统运行稳定性，将相同容量的切换柜、变频器引入系统，通过转换开关可随时切换线路，使备用变频器转变为在线工作状态，操作时长在 15s 以内。另外，炉顶供料系统中的联锁可直接开启，利用 CRT 手动控制，使系统可靠性得以提升，且为日常维修、维护提供极大便利，促使整体供料系统运行更加可靠，冶炼更具持续性。

2.2.4 煤气净化控制系统

为了提高高炉生产中各类设备的运行效率，应定期对煤气设备进行除尘，应逐渐提高除煤净化能力，使煤气运输质量得到显著提升。在该系统设计中，首先通过重力进程，再进入布袋下方，使布袋发挥作用将煤气与灰尘隔离，在过滤处理后，使煤气得到净化处理，将灰尘截留在布袋中。在除尘处理后，开启灰阀对灰尘进行清理，主要包括反吹与卸灰两个方面，且控制流程不尽相同，对此可将煤气净化控制系统设置为定时卸灰与手工卸灰两种。

2.2.5 热风炉控制系统

在高炉生产过程中，热风炉作为其中的重要内容主要负责燃烧，对冷风进行加入。当热风开启后，热风炉与高炉间的热能逐渐转换，在此过程中，设备运行始终需要热风支持，因此，一般情况下热风炉数量应超过 3 个，才可使生产需求得到充分满足。在实际运行中，热风炉有三种形式，即送风、燃烧与焖炉，其中送风为高炉冲压，燃烧为高炉减压，焖炉是高炉生产的均衡状态，三者之间可以相互转化，在编程软件下进行有效控制 [3] 。

3.高炉电气自动控制系统的应用前景

随着信息技术的深入发展，电气自动控制系统也将不断优化，逐渐朝着信息化、智能化的方向发展。借助远程控制技术、互联网、手持控制设备等，可实现对高炉全方位、立体化控制。在网络技术不断发展背景下，自动控制系统还应与网络技术紧密联系，使系统能够更加丰富，操作更加便捷，使整个系统更加安全、稳定，节省更多人力、物力、财力方面投入，使企业逐渐朝着智慧化、无人化的方向发展。

结论：

综上所述，现阶段，越来越多行业认识到信息自动化的重要性，高炉生产也逐渐走上自动化控制道路，与企业实际需求相结合，通过优化电气控制系统的方式，使功能从单一向集成转变，促进设备平稳安全的运行，促进企业的健康可持续发展。 ■参考文献

[1] 郭继红 . 高炉煤气布袋除尘系统的研究 [D]. 重庆大学 , 2016.

[2] 袁煦 . 钢铁高炉电气自动控制系统研究 [J]. 中国高新区 , 2017(14):97.

[3] 王红艳 . 炼铁高炉的电气自动控制系统探究 [J]. 建筑知识 , 2018(11):175.