摘 要：隨著我國冶金行業(yè)的快速發(fā)展，冶金機(jī)械裝備水平也隨之大幅度提升，在推動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定增長中發(fā)揮著重要作用。尤其在冶金機(jī)械及自動(dòng)化的自主研發(fā)與應(yīng)用方面，已經(jīng)取得了較大進(jìn)展，為我國實(shí)現(xiàn)冶金工業(yè)的跨越式發(fā)展帶來了新契機(jī)?；诖它c(diǎn)，本文以冶金生產(chǎn)中的熱風(fēng)爐設(shè)備為依托，對其全自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行淺談。

關(guān)鍵詞：冶金機(jī)械;冶金機(jī)械及自動(dòng)化;計(jì)算機(jī)技術(shù)

冶金機(jī)械是指在冶金工業(yè)中用于冶煉、鑄錠、軋制、搬運(yùn)和包裝的各種機(jī)械與設(shè)備的總稱，具備結(jié)構(gòu)龐大、能耗高、生產(chǎn)設(shè)備連續(xù)化、作業(yè)環(huán)境惡劣等特點(diǎn)。冶金機(jī)械種類繁多，為了提高冶金機(jī)械運(yùn)行效率和冶金工業(yè)產(chǎn)量，必須大力發(fā)展冶金機(jī)械及自動(dòng)化技術(shù)，推動(dòng)我國冶金行業(yè)步入信息化發(fā)展道路。借此，本文就冶金生產(chǎn)中的熱風(fēng)爐全自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開研究。

1 冶金機(jī)械設(shè)備及其自動(dòng)化分析

1.1冶金生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化

現(xiàn)階段，我國冶金機(jī)械研究已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自主化，常規(guī)冶金機(jī)械制造基本上實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，這為冶金機(jī)械及自動(dòng)化發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。2008年，我國建成2.15m熱連軋機(jī)和2.13m準(zhǔn)予連軋機(jī)，標(biāo)志著我國在相關(guān)技術(shù)研發(fā)方面逐步擺脫了對外國的依賴。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)在冶金行業(yè)中的廣泛應(yīng)用，極大地提升了冶金自動(dòng)化生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)管理成本，提高了冶金企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2PLC成為主流控制系統(tǒng)

我國冶金行業(yè)的自動(dòng)化集成系統(tǒng)發(fā)展迅速，已經(jīng)涉及到原料、燒結(jié)、加熱爐、高爐、焦化、均熱爐、連鑄、轉(zhuǎn)爐、軋機(jī)、鋁電解等多個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了以PLC為主流的冶金自動(dòng)化系統(tǒng)控制。尤其在軋鋼發(fā)展方面，其自動(dòng)化程度最高，主要包括軋制節(jié)奏控制模型、自動(dòng)燃燒控制模型、精軋?jiān)O(shè)定模型、精軋出口溫度控制模型、粗軋自動(dòng)寬度控制模型、板形設(shè)定和控制模型、卷取設(shè)定模型等內(nèi)容。PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用，對軋鋼自動(dòng)化發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。

1.3冶金機(jī)械高耗低效問題突出

在我國冶金機(jī)械及自動(dòng)化快速發(fā)展的同時(shí)，也伴隨著一些亟待解決的問題，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

1.3.1我國冶金機(jī)械對二次能源的利用率較低，導(dǎo)致冶金機(jī)械能耗較高。

1.3.2我國冶金機(jī)械及自動(dòng)化技術(shù)與國際領(lǐng)先技術(shù)相比，仍然存在一定差距。即使一些企業(yè)引進(jìn)了國外先進(jìn)的自動(dòng)化設(shè)備，也很難在冶金過程控制系統(tǒng)中發(fā)揮應(yīng)有的作用。

1.3.3我國冶金機(jī)械在綠色清潔技術(shù)應(yīng)用方面有待提高，尚未將綠色清潔技術(shù)覆蓋到冶金機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、使用以及回收的各個(gè)階段。

2 冶金生產(chǎn)中熱風(fēng)爐全自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1熱風(fēng)爐配置及其工作原理

某冶金企業(yè)共配備了5座熱風(fēng)爐，其中3座為高爐提供持續(xù)熱風(fēng)，另外2座為預(yù)熱爐主要是為熱風(fēng)爐提供助燃風(fēng)。在冶金生產(chǎn)過程中，熱風(fēng)爐歸屬于蓄熱式熱交換設(shè)備的范疇，它的基本工作原理如下：利用燃燒將爐內(nèi)的格子磚燒熱，將冷風(fēng)通入格子磚后會(huì)被加熱，燃燒與送風(fēng)為循環(huán)交替，從而確保了向高爐的連續(xù)供風(fēng)。

2.2傳統(tǒng)熱風(fēng)爐控制方式

眾所周知，高爐冶金是一個(gè)連續(xù)的生產(chǎn)過程，為了確保高爐不間斷獲得足夠的高溫空氣，熱風(fēng)爐成為不可或缺的重要組成部分。然而，單一的熱風(fēng)爐并不能滿足連續(xù)提供熱風(fēng)的生產(chǎn)需要，故此為滿足生產(chǎn)需要，至少得配置3個(gè)熱風(fēng)爐，使其輪流交替工作。

各個(gè)熱風(fēng)爐之間的工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換由溫控系統(tǒng)進(jìn)行控制，即當(dāng)送風(fēng)管內(nèi)的混合風(fēng)溫度無法滿足風(fēng)溫要求時(shí)，系統(tǒng)便會(huì)對各個(gè)熱風(fēng)爐的工作狀態(tài)進(jìn)行切換，將新的熱風(fēng)爐轉(zhuǎn)換為送風(fēng)，原本的送風(fēng)爐轉(zhuǎn)為燃燒。由于受到各方面條件的限制，熱風(fēng)爐的加熱控制多以手動(dòng)為主，這不僅需要專人進(jìn)行操作，而且加熱燃燒的均勻性一般，更為重要的是還很難確保燃燒各個(gè)階段內(nèi)的煤氣和空氣量的有效控制，從而無法實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果。

2.3熱風(fēng)爐全自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.3.1總體設(shè)計(jì)思想。為了實(shí)現(xiàn)最小的投入獲得最大產(chǎn)出的目標(biāo)，本文所提出的全自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是以原有的控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)的硬件平臺(tái)為原系統(tǒng)的PLC，I/O模塊全部采用原系統(tǒng)的。數(shù)據(jù)通信協(xié)議主要以通訊穩(wěn)定性為改進(jìn)方向，并兼顧并行通訊問題的解決;在自動(dòng)化控制方面，控制器采用Quanturn PLC，并以concept作為編程軟件;監(jiān)控系統(tǒng)為工業(yè)微機(jī)，軟件為IN Touch;PLC與監(jiān)控機(jī)采用工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊;PLC與各個(gè)I/O站之間采用遠(yuǎn)程的方式進(jìn)行通訊。

2.3.2換爐與送風(fēng)控制。3座熱風(fēng)爐的工作方式為2燒1送，每間隔45-70min左右進(jìn)行一次換爐，最長的換爐延遲時(shí)間不得超過15min，3座熱風(fēng)爐的工作狀態(tài)均為燃燒、送風(fēng)及隔斷。本文設(shè)計(jì)的全自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)的換爐控制軟件為三層結(jié)構(gòu)，即主干控制層、單爐控制層和閥門控制層，主要控制功能如下：自動(dòng)換爐和半自動(dòng)換爐。

2.4應(yīng)用效果

該冶金企業(yè)應(yīng)用本文提出的全自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)后，使熱風(fēng)爐的工作狀態(tài)獲得了有效控制，不但節(jié)省了人力，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還提高熱風(fēng)爐的運(yùn)行效率，煤氣用量也隨之大幅度減少，達(dá)到了節(jié)能的目的。新系統(tǒng)應(yīng)用至今，運(yùn)行較為穩(wěn)定，并未出現(xiàn)嚴(yán)重的故障問題。

結(jié)論

總而言之，隨著科學(xué)技術(shù)在冶金機(jī)械設(shè)備中的集中應(yīng)用，不僅提高了冶金機(jī)械的運(yùn)行效率，擴(kuò)展了設(shè)備功能，而且還提升了冶金企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，有利于冶金企業(yè)實(shí)現(xiàn)高效低耗的生產(chǎn)目標(biāo)。當(dāng)前，我國冶金工業(yè)的煉鐵設(shè)備、煉鋼設(shè)備、軋制設(shè)備等均取得了突破性的發(fā)展，為我國冶金機(jī)械及自動(dòng)化的技術(shù)研發(fā)提供了良好的硬件設(shè)施條件。為此，我國必須不斷提高冶金機(jī)械及自動(dòng)化的重視程度，將其作為冶金工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，持續(xù)加大對自動(dòng)化技術(shù)的研發(fā)力度，開創(chuàng)冶金行業(yè)發(fā)展的新局面。

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