淺析我國(guó)電氣自動(dòng)化技術(shù)在冶金行業(yè)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

錢貴東

（宣化鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司，河北 張家口 075100）

冶金工業(yè)是一個(gè)既古老但又隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展不斷技術(shù)更新的行業(yè)。自第二次工業(yè)革命以來(lái)，新的電氣自動(dòng)化技術(shù)被不斷應(yīng)用到冶金工業(yè)中，冶金工業(yè)的生產(chǎn)效率才得以不斷提升。對(duì)我國(guó)冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化水平和現(xiàn)狀進(jìn)行探討、總結(jié)，有利于把我今后我國(guó)冶金行業(yè)的基本發(fā)展趨勢(shì)和產(chǎn)業(yè)能效升級(jí)[1]。

1 冶金行業(yè)中電氣自動(dòng)化技術(shù)的含義

冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用是指利用現(xiàn)代機(jī)械、電力電氣以及電子設(shè)備對(duì)冶金行業(yè)的生產(chǎn)進(jìn)行操作和控制，以此實(shí)現(xiàn)冶金機(jī)械系統(tǒng)在無(wú)人或者人數(shù)較少的的情況下按照預(yù)定的程序或流程進(jìn)行冶煉的系統(tǒng)技術(shù)。

2 電氣自動(dòng)化在冶金中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)自動(dòng)化基本實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)自動(dòng)化主要是指監(jiān)測(cè)傳感器的廣泛應(yīng)用。監(jiān)測(cè)傳感器是冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化中廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)型儀器設(shè)備。在冶金生產(chǎn)中，對(duì)設(shè)備、車間的內(nèi)、外部環(huán)境進(jìn)行預(yù)定的感知感應(yīng)，并將這些感知感應(yīng)按照一定的電信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最終形成生產(chǎn)所需要的監(jiān)測(cè)測(cè)量數(shù)據(jù)，即傳感器主要起到將環(huán)境感應(yīng)通過(guò)電信號(hào)轉(zhuǎn)換成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的作用[2]。監(jiān)測(cè)傳感器包括轉(zhuǎn)換組件和敏感組件2個(gè)部分。

一方面由于冶金行業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)存在著不同的安全隱患和危險(xiǎn)源，尤其是生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的安全隱患較多，為了防患事故于未然，必須對(duì)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)增加危險(xiǎn)電氣電子監(jiān)測(cè)設(shè)備。目前我國(guó)規(guī)模以上冶金企業(yè)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)環(huán)節(jié)的預(yù)警監(jiān)測(cè)自動(dòng)化，大大提高了冶金生產(chǎn)的安全水平。另一方面由于冶金生產(chǎn)中，溫度、流速、粘度、壓強(qiáng)、空氣潔凈度、雜質(zhì)含量等指標(biāo)對(duì)最終產(chǎn)品質(zhì)量起著關(guān)鍵影響，因此生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，也必須設(shè)置大量的自動(dòng)化且實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、測(cè)量的儀器儀表。例如高爐壓力傳感器的作用是感受高爐上部壓力的變化，壓力的變化轉(zhuǎn)換為電流或者電壓的變化，這樣在裝運(yùn)煤或者高爐的上煤過(guò)程中，可以實(shí)時(shí)了解上煤量數(shù)據(jù)。高爐爐體溫度傳感器的主要作用就是將高爐內(nèi)外部的溫度轉(zhuǎn)通過(guò)電信號(hào)轉(zhuǎn)換成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)而方便控制高爐的溫度。此外流量傳感器在給水管道、蒸汽管道和鍋爐送風(fēng)管道等不需要精確控制數(shù)據(jù)的管道中經(jīng)常使用，主要功能是對(duì)管道中的介質(zhì)流量、流速進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量和監(jiān)控。

2.2 生產(chǎn)自動(dòng)化基本實(shí)現(xiàn)

自第二次工業(yè)革命以來(lái)，我國(guó)古老悠久的冶金行業(yè)在電氣自動(dòng)化、信息化、智能化等大量新裝備、新工藝流程、新材料等的促進(jìn)下不斷更新?lián)Q代。例如模擬控制系統(tǒng)這種較為落后的生產(chǎn)控制系統(tǒng)逐步被較為先進(jìn)的DCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)取代，集中控制這種較為傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)被分布控制這種較為先進(jìn)的系統(tǒng)替代。近些年來(lái)，包括以太網(wǎng)工業(yè)化、人工智能、現(xiàn)場(chǎng)總線等一大批新技術(shù)也在逐步實(shí)踐和應(yīng)用到冶金行業(yè)中，部分新技術(shù)的應(yīng)用極大地提高了冶金行業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，使企業(yè)的綜合效益大為改善。

2.3 急需加快生產(chǎn)系統(tǒng)信息化進(jìn)程

在冶金行業(yè)不斷電氣自動(dòng)化的過(guò)程中生產(chǎn)系統(tǒng)信息化也越發(fā)重要。出于考慮降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗等方面的原因，國(guó)內(nèi)一些大型的鋼鐵冶煉企業(yè)不斷研發(fā)和采用新的自動(dòng)化信息技術(shù)控制系統(tǒng)，取得了不錯(cuò)的成效。這其中，對(duì)智能集成儀表、高性能控制器等一大批新設(shè)備在冶金生產(chǎn)控制中的逐步試用，大幅度地提高了我國(guó)冶金行業(yè)生產(chǎn)的安全、穩(wěn)定、可靠性。例如我國(guó)鋼鐵行業(yè)技術(shù)最先進(jìn)的寶鋼集團(tuán)，成功自主研發(fā)了一套數(shù)據(jù)收集、反饋系統(tǒng)，生產(chǎn)自動(dòng)化、信息化、智能化水平得到大幅度提高。總體來(lái)說(shuō)，電氣自動(dòng)化技術(shù)極大的帶動(dòng)了我國(guó)冶金行業(yè)的快速發(fā)展。

2.4 關(guān)鍵設(shè)備核心零部件需要進(jìn)口

我國(guó)冶金行業(yè)的信息化程度通過(guò)在對(duì)歐美日本等發(fā)達(dá)國(guó)家電氣自動(dòng)化新技術(shù)的不斷模仿、借鑒和自主研發(fā)設(shè)計(jì)中，不斷取得新的成果。目前的電氣化水平已經(jīng)較以往極大地提升，局部領(lǐng)域已經(jīng)接近或超越發(fā)達(dá)國(guó)家水準(zhǔn)。但在某些關(guān)鍵電氣自動(dòng)化設(shè)備的核心零部件上，仍然有依賴進(jìn)口、國(guó)產(chǎn)化程度不高的問(wèn)題。

3 未來(lái)我國(guó)冶金行業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

針對(duì)上述問(wèn)題，筆者建議我國(guó)冶金電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展今后應(yīng)集中于提升自動(dòng)化控制程度、提升自動(dòng)化服務(wù)水平以及提升自主集成數(shù)字化控制水平和自動(dòng)化設(shè)備核心零部件國(guó)產(chǎn)化水平等4個(gè)方面。

3.1 提升自動(dòng)化控制水平

隨著我國(guó)工業(yè)化水平的不斷提升，市場(chǎng)對(duì)于冶金行業(yè)的要求及其產(chǎn)品質(zhì)量的要求都越來(lái)越高，大規(guī)模的穩(wěn)定、高效、節(jié)能減排的生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品才能更有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。對(duì)于我國(guó)冶金企業(yè)來(lái)說(shuō)，只有做到不斷提升自動(dòng)化控制水平，才能逐步降低原材料消耗、提升產(chǎn)量、削減廢棄物污染以及降低人員和設(shè)備不安全風(fēng)險(xiǎn)，才能不斷提升生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)效率和社會(huì)經(jīng)濟(jì)綜合效益。

3.2 提升自動(dòng)化服務(wù)水平

通過(guò)不斷自主實(shí)踐地優(yōu)化與升級(jí)，使大部分規(guī)模以上冶金企業(yè)的自動(dòng)化服務(wù)水平不斷提升。即通過(guò)提高技術(shù)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，做到不斷降低故障與誤差，同時(shí)，使行業(yè)的電氣自動(dòng)化發(fā)展朝著信息化、智能化以及微型化不斷發(fā)展。逐步達(dá)到整個(gè)冶金行業(yè)自動(dòng)化服務(wù)水平高效穩(wěn)定。

3.3 提升自主集成數(shù)字化的控制水平以及關(guān)鍵零部件的國(guó)產(chǎn)化

為了提高冶金控制系統(tǒng)的安全系數(shù)和有效性，為了對(duì)冶金工藝過(guò)程進(jìn)行精細(xì)化改良，就必須不斷提升實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的自主集成數(shù)字化控制水平，只有這樣才能使我國(guó)冶金行業(yè)的生產(chǎn)工藝、管理流程更加信息化、智能化。同時(shí)，對(duì)于部分設(shè)備核心零部件需要進(jìn)口的問(wèn)題，需要采取鼓勵(lì)企業(yè)研發(fā)投入，校企合作等方式，在生產(chǎn)實(shí)踐中逐步提高國(guó)產(chǎn)化水平。

4 結(jié)語(yǔ)

智能控制技術(shù)及電子信息技術(shù)的發(fā)展對(duì)我國(guó)冶金行業(yè)的發(fā)展起著極大的促進(jìn)作用，在我國(guó)冶金技術(shù)不斷轉(zhuǎn)型和智能化、信息化發(fā)展的情況下，我國(guó)冶金企業(yè)需要不斷研究探索、不斷改進(jìn)生產(chǎn)工藝，不斷提高冶金企業(yè)的電氣自動(dòng)化技術(shù)水平，以此提高企業(yè)以及產(chǎn)品在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力。