電爐電氣自動化控制系統的特點及發展探析

劉鵬

摘要：煉鋼電爐是煉鋼廠生產的重要設備之一，隨著智能化技術的不斷發展，煉鋼廠電爐自動化控制系統日益完善。尤其是在大數據技術的推動下，我國電爐呈現出智能化、集約化、低碳化發展趨勢。本文以煉鋼電爐電氣自動化控制系統的特點作為切入點，闡述我國電爐電氣自動化控制系統的發展趨勢，最后提出提高我國電爐電氣自動化控制系統的具體對策。

關鍵詞：煉鋼;電爐;自動化控制;智能化;低碳化

引言

隨著我國低碳經濟的發展，煉鋼廠作為能源消耗企業，必須要朝著低碳化、高效化方向發展。電爐是煉鋼企業生產的重要設備，相比于轉爐煉鋼而言，電爐煉鋼具有工序短、投資省以及節能減排效果好的特點。然而隨著我國經濟新常態發展要求，降本增效成為鋼鐵企業生產管理的重要任務。電爐電氣自動化控制是促進電爐生產效率、降低能源消耗的重要手段，隨著大數據技術、云計算等技術的發展，我國電爐電氣自動化控制系統呈現新的發展特點和趨勢。現結合多年工作實踐詳細闡述電爐電氣自動化控制系統的發展特點及趨勢。

一、煉鋼電爐電氣自動化控制系統的特點

煉鋼技術的發展有效帶動電爐電氣自動化控制技術的發展，尤其是在新技術、新工藝的帶動下，我國煉鋼電爐在原有智能化的基礎上，實現了超高功率供電、智能化控制、綠色環保等方面的技術突破。結合多年工作經驗，煉鋼電爐電氣自動化控制系統具有以下特點：

1. 智能化。電弧是電爐工作的主要方式，因此電極自動調節是決定電爐自動化控制的關鍵技術。目前電爐自動化控制系統的智能化操作性能更加完善。以電爐供電控制系統為例，為了保證生產順利進行，目前人們主要采取的是神經網絡和模糊控制與傳統PID 相結合的控制方法，以此提高電爐供電的智能化。例如在現代電爐主要是按照預定的程序對電力進行調整，以此達到煉鋼的目的，但是在實際生產中由于廢鋼的形狀、重量等都會發生變化，因此在具體的生產中容易出現電力調整不精準而導致生產效率下降。為此通過對電力調整的自動化控制系統的智能化操作實現了對生產電力的智能控制。通過解析熔化過程中高次諧波隨時間變化的相關數據和熔化末期電源頻率偶數倍區域的發聲規律，確定可作為判定標準的特定閾值，結合智能算法開發了化清判定系統。

2. 網絡化。電爐電氣自動化控制系統基本實現了在線操作模式，但是隨著大數據技術的應用，電爐電氣自動化控制系統的網絡化特點更加突出。在實際生產過程中，電爐電氣自動化控制系統依賴于網絡進行操作，這樣不僅有助于提高設備的操作性能，而且還能及時發現潛在故障，實現在線診斷。

3. 實時監測。煉鋼電爐是在高溫下進行的，許多參數在高溫環境下會出現一定的變化等，導致最終獲得的數據存在差異，因此當前電爐電氣自動化控制系統更加突出實時監測技術。例如為了解決電爐高溫導致的參數檢測不準的問題，美國PTI公司開發設計了自動測溫取樣系統，其主要將自動測溫系統穿過爐壁進入熔池測溫取樣。該裝置的傳動機構和冷卻系統經過特殊的設計滿足電爐冶煉的惡劣環境和工藝要求。

二、煉鋼電爐電氣自動化控制系統的發展趨勢

電爐煉鋼自動控制系統采用以太環網和現場總線技術，確保數據傳輸的可靠性和及時性;采用模塊化編程，根據用戶定制的監控畫面，方便用戶對設備的權限性操作 ;采用故障自診斷模塊，實現故障自動報警功能，降低故障查找時間;并通過各種手段建立生產過程控制模型，從而實現煉鋼現場人力資源與安全運營的最優生產方案。基于煉鋼電爐電氣自動化控制系統技術的不斷發展，電爐電氣自動化控制系統呈現出集約化、整體性的發展趨勢。例如基于監測技術的不斷發展，電爐電氣自動化控制系統將不再局限在某個環節，反而是從最優化工作效率出發，將電爐自動化控制與其他設備結合，達到電爐工作效率的最優化。例如SIEMENS VAI開發了Simental EAF Heatopt整體控制方案（如圖1）。該方案集合了多種測量技術和信息分析處理系統，有電爐煙氣成分分析系統、煙氣流量測量系統、非接觸式連續測溫技術、泡沫渣檢測技術、用于電極調節的熔清控制系統、無渣出鋼技術等，利用這些技術能夠對煉鋼過程實時監測與控制，能夠確保最大的生產效率、最佳的能量轉換率以及最小的生產成本。

三、提高電爐電氣自動化控制系統的對策

基于電爐電氣自動化控制系統發展的特點及趨勢，在實踐工作中我們必須要采取有效的舉措提升電氣自動化控制系統的工作性能，以此降低故障發生率。結合多年工作實踐調查，提高電爐電氣自動化控制系統的對策主要包括以下方面：

1. 加強技術創新，提升電爐電氣性能

提高電爐電氣自動化控制系統必須要通過技術創新實現，只有不斷創新才能提高電爐的工作效率：一方面我國要加強與世界先進企業的合作溝通，及時引入他們先進的自動化控制技術，例如煉鋼企業要加強對高校的合作，通過高校的科研資源解決企業電爐電氣自動化控制系統所存在的問題;另一方面要加強對現有工藝的改造，通過電爐工作效率。例如針對電爐超聲波流量計在實際工作中所存在的電源模塊頻繁燒壞的問題，企業可以通過技術創新，對電源模塊進行改造，將其應用到對電爐爐殼總回水管，達到監測爐體水冷系統的運行情況的目的。

2.提高煉鋼電爐設備維修人員的專業技能，增強安全意識。提高電爐電氣自動化控制系統的關鍵因素就是提升煉鋼企業設備維修人員的專業技能，增強他們的安全意識，以此促進電爐設備的運行效率：一是煉鋼企業要加強對設備維修管理人員的教育培訓。隨著電爐電氣自動化控制技術的不斷發展，要求設備管理人員必須要加強學習，及時掌握相應的維修技能。例如基于電爐自動化控制系統的技術更新，要求設備管理人員要及時掌握相應技術改造的技能，以便在工作中能夠及時發現故障解決故障;二是要增強安全意識，尤其是要樹立利用大數據技術診斷設備的意識。隨著大數據技術在電爐電氣自動化控制系統中的應用，要求設備維修人員必須要改變以往的工作理念，樹立安全意識、質量意識，利用先進網絡系統實現對設備運行的實時監測。

四、結束語

總之，隨著我國經濟新常態的發展及節能減排戰略的實施，優化煉鋼電爐電氣自動化控制系統是實現煉鋼企業降本增效的重要舉措。基于大數據技術、云計算、區塊鏈等技術的不斷發展，我國電路電氣自動化控制技術將呈現集約化、智能化、網絡化的發展趨勢發展。當然其還存在一些問題，因此需要我們加強技術創新，不斷優化電爐電氣自動化控制技術，以此實現煉鋼企業的高質量發展。

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