自动化在冶金工业的运用

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本文作者：张俊杰 单位：河北通泰建设有限公司

在冶金生成过程中,原料场生成、焦化生成、烧结生产、球团生产、石灰生产等生成过程的自动化技术应用是关键。各个生成过程中的自动化技术应用又各不相同,其涉及的内容和技术应用将直接影响着整个冶金工业的自动化技术发展。

1原料场生产自动化技术

现代冶金工业原料场的生产自动化主要有具有基础自动化和过程自动化并上联制造执行级的三级自动化系统、基础自动化系统两种。在基础自动化中有含有过程量的检测与控制,电器转动控制等内容。仪表和控制系统主要是原料输送系统和配料系统中的料槽的料粒计、称量装置等。电控设备中也有相应的仪表,但主要是对胶带机进行检测和对卸料机的定位控制等。过程自动化计算机的应用则贯穿于整个冶金工业的生产过程,在原料场生产过程中的计算机软件EasyFlo主要包含进程管理器、数据库管理器、设备管理器、输入管理器、与主PLC的通信驱动程序、位置管理器、操作管理器、报表管理器、混匀子系统等,其主要功能是实现生产过程的自动化控制。目前在原料场的生成过程中还在EasyFlo的基础上运用了数字模型和人工智能系统。首先是混匀堆积智能模型的应用,该模型早为宝钢集团所开发,在混匀堆积智能模型中原料堆积经模糊推理方法进行分类、自动编制堆积计划,同时根据配槽品种而进行自动化的操作指示;堆积开始后,通过实时采集程序而给出新的槽切速度,达到总体控制目的。其次是编制工料计划的混合式模型处理,在该模型中,先将矿石的可利用时间区域和目标进行界定,再将“满装可用的时间区域”变为“窄以满足输送时间”输送原料量;在确定了输送路线的基础上,利用∑Xi-Aopi来确定模型。在整理模糊控制系统中,主要是按电流值和电力值来实现基础逻辑控制。

2焦化生产自动化技术

在焦化生产自动化过程中,多用L2级小型计算机为过程计算机实现对生产过程的自动化控制,但也采用多台控机为过程计算机的方式。其中可分为生产基础自动化和生产过程自动化。首先,生产基础自动化是对备煤配煤、干馏、焦炭处理等生产过程进行检测和控制,这些生产过程一般以常规检测仪器和传感器即可完成。其次是生产过程自动化,计算机主要是实现计划输入、料仓控制、系统运转控制等功能,而数字模型及人工智能则对加热、配煤优化、配煤过程、干熄焦(CDQ)最优等进行控制。

3烧结生产自动化技术

烧结的目的是为了让烧结过程中为融化的烧结颗粒粘结为多空质块矿。烧结生产自动化包括基础自动化和过程自动化两个内容。在基础自动化过程中,主要是对仪表的检测和控制,对电气转动的控制和人机接口的控制。如在仪表检测和控制中主要是溶剂和燃料及成品矿仓的检测和控制,对配料的检测和控制,对抽风机、电除尘器的检测和控制等内容。在烧结生产过程的自动化过程中,计算机要对配料槽槽位进行掌控,对配料混合和返矿料粒槽位进行控制,对混合料水分、烧结台车料层厚度等进行控制。数字模型及人工智能则实现配料模型和质量预测、烧结矿优化配料、烧结OGS操作制导、烧结机机速过程控制等模型的系统控制。当然,人工智能的应用还涵盖了烧结性能指标预测神经网络模型和生产专家指导等系统的模型控制等。

4球团生产自动化技术

在球团生成中一般按三个步骤进行:首先是进行原料(如细磨精矿粉、溶剂、燃料和粘合剂等)的配料与混合。其次是在造球机上加入适量的水而滚成10～15mm的矿石生球,最后将生球在高温焙烧激上高温焙烧,然后再冷却、破碎,最终筛分而成为成品球团矿。球团生产的基础自动化涵有仪表检测和控制,电力传动控制和监测控制三个内容。最为复杂的莫过于仪表检测和控制系统,其中对带式焙烧机的球团自动化系统,链算机——回转窑的球团厂自动化系统、带有竖炉的球团厂自动化系统的检测和控制。在电力传动控制和监测控制中因电动机的形式和型号的多样化而造成了启动和控制方式的不同,对大功率的主抽风机同步电机一般采用自耦变压器降压启动或采用全数字变频启动。交流低压电动机一般有电动机控制中心进行监测和控制,控制柜多采用单元组合方式进行。250kW以上的感应电动机则采用电抗为器自耦变压器等降压。在生产过程自动化中,计算机要进行作业计划输入、配料槽粒为掌控、高级控制和设定控制等功能,其中也包含了数据显示和数据通讯等功能的控制。而数字模型和人工智能则主要有竖炉焙烧过程焙烧温度数学模型;造球过程模糊-PID复合控制。

5石灰生产自动化技术

相对于冶金工业中的其他生产过程而言,石灰生产在价格和控制精度上的要求都相对降低,因此其自动化控制程度一般也较低。在冶金工业的石灰生产自动化控制中主要为模拟式仪表和硬线逻辑电控设备组成的自动化控制;IPC工控机进行自动化系统;使用PLC和IPC-610工控机组成自动化系统但只是基础自动化。

首先就石灰竖窑自动化控制而言,在当前的石灰窑控制系统中,多采用PLC进行控制,一般不会设上位机或工作站进行检测和监控。计算机自动化系统主要有配料系统、上料系统、出灰系统、鼓风量控制系统、数据采集系统,竖窑人加工参数检测等系统控制。其次是石灰回转窑自动化。在石灰回窑自动化中,主要是完成检测和控制、数据显示、数据记录、数据通信等功能。自动化系统可分为电器逻辑控制系统和仪表调节回路。具体可包括预热机供料系统、大布袋除尘系统、预热机下输送系统、小布袋除尘系统、成品搬出系统、煤气流量调节回路、空气调节回路等。

钢铁需求的快速增加为冶金工业的发展提供了调节,自动化技术在冶金工业中的发展和应用为冶金工业的发展提供了技术支撑。在冶金工业中,上述的几个自动化技术只是框架式的系统,其中还包括多个子系统,对各个系统及子系统的自动化研究是冶金工业发展中不可或缺的部分,这还需结合生产实践和自动化技术发展而进行。