電氣工程自動化技術在冶煉行業的應用及發展

吳元元

（中國瑞林工程技術股份有限公司，江西 南昌 330000）

在社會不斷發展的時代背景下，自動化已經逐漸成為了產業發展的主流趨勢，面對著越來越高的生產要求，自動化技術不僅可以實現對設備運行狀態的實時監控，同時也可以最大限度提高加工操作的精度，避免由于加工過程中的操作不當帶來的質量問題[1]。冶金行業作為關系多個行業發展的重要組成部分，其產品質量對金屬的后期應用效果影響明顯。為了提高冶金設備的運行狀態與實際需求之間的契合度，提高金屬的冶煉質量，將電氣工程自動化技術應用于該行業已經成為了一種整體趨勢。與人工生產相比，在自動化技術的支持下，不僅生產效率大幅提升，生產質量也得到了良好改善。

本文對電氣工程自動化技術在冶煉行業的應用及發展進行了研究，通過分析電氣工程自動化技術在冶金行業中的價值體現，對其未來的發展前景作出了客觀研究。通過本文，以期為冶金行業的自動化發展以及自動化技術的優化創新提供借鑒價值。

1 電氣工程自動化在冶金中的應用

1.1 生產數據自動化監測

冶金行業主要是利用礦產資源中不同金屬元素的熔點不同實現對目標元素的提取，在此過程中，對于溫度的控制是重中之重。在傳統方法中，對于溫度的監控主要是通過定時采集的方式進行的，并且操作的危險性較高，采集到的數值準確性也相對較低[2]。但隨著電氣工程自動化技術的介入，可以通過傳感器實現對冶金工藝中任意時刻、任意位置溫度數據的采集和監控。一般情況下，傳感器作為冶金行業電氣自動化中的基礎儀器設備，主要安裝在生產設備內、外，通過在傳感器內設置溫度檢測閾值范圍，實現對目標范圍環境參數的有效采集，借助傳輸裝置將采集到的數據發送至主控裝置，主控裝置將接收到的信號轉換為對應格式的數據結果，實現對實時狀態的監測。

不僅如此，當監測到的數據結果超出額定參數范圍時，可以通過將該異常情況反饋至控制中心，確保相關維修人員可以在第一時間發現問題，解決問題，最大限度降低其帶來的損失[3]。除此之外，由于冶金行業屬于高危行業之一，各個環節均存在不同程度的安全隱患和危險源，這就在一定程度上加大了生產現場的危險系數。而自動化技術的應用可以實現對危險電氣電子設備狀態的實時監控，真正實現防患于未然[4]。目前，大多數冶金企業均已實現了生產環節自動化預警監測，并且在提高冶金生產安全水平方面取得了良好效果。表1是近5年來冶金行業安全事故的統計結果。

表1 冶金行業安全事故統計表

從表1中可以看出，近5年來冶金行業安全事故的數量呈現出逐年下降的趨勢，到2019年基本已經實現了對冶金行業生產安全的有效控制。結合冶金行業自動化程度的發展歷程，2019年我國冶金企業自動監測技術的覆蓋率達到了95%以上，對應的安全管控效果也達到了一定程度的最優化。表明自動化技術在冶金行業的安全管理方面具有重要的應用價值。

另一方面，冶金生產中環境溫度、助燃氣體流速、冶煉物質黏度、冶煉環境壓強等都會直接影響最終產出金屬的雜質含量，而這些指標都直接關系到最終的產品質量。因此，對生產過程中的實際運行參數進行有效控制是極為重要的?？刂频幕A是可靠的數據，通過自動化技術可以實現該目標：在高爐內設置壓力傳感器，可以實現對高爐上部壓力值大小變化的有效采集，從而將這種變化轉換為相應的電流或者電壓值，并將該結果作為調控高爐上煤量、上煤速度的基礎，確保上煤量數據與高爐的狀態之間形成同步關系；借助主控裝置的操作反饋，將實時溫度數據控制在設置范圍之內，從而為冶煉提供穩定的溫度環境。

1.2 生產過程自動化控制

在第二次工業革命的沖擊下，冶金行業的生產模式實現了翻天覆地的變化，而這種變化主要是電氣自動化技術帶來的，在自動化優勢的推動下，新裝備、新工藝流程、新材料在冶金行業被廣泛使用，加速了企業生產模式的更新換代。相對滯后的模擬控制系統逐漸被淘汰，更加智能化的DCS系統、PLC系統以及計算機控制系統成為主要控制手段，以集中控制為主體的生產方式也被分布控制的生產方式所替代。圖1為控制系統實現對冶金生產過程控制的模式圖。

圖1 生產過程控制機制示意圖

由圖1可以看出，在以太網工業化發展的環境下，控制系統可以根據接收到的生產環境狀態參數對相應的設備運行參數進行調節控制，并結合人工智能強大的數據分析能力，計算出最優的控制方式，利用傳輸裝置將指令信息發送至生產現場，減少大量人力資源的應用。一方面降低了人力成本，另一方面也可以有效提高生產的效率，極大地提高了產品質量，改善企業綜合效益。

2 電氣工程自動化技術的發展分析

電氣工程自動化技術已經在冶金行業取得了良好的應用效果。但無論是從行業發展角度，還是從產品需求角度，未來電氣工程自動化技術的發展需要展現出更高的應用價值，這也是實現行業可持續發展的重要基礎。為此，積極促進電氣自動化技術的優化升級發展是十分必要的。究其根本，自動化技術發展的目標是進一步降低生產風險，同時不斷提高資源的有效利用率。從某種意義上來講，電氣工程自動化技術是助力冶金行業實現發展目標的重要因素。以此為基礎，本文從以下幾個方面研究了電氣自動化技術未來發展的主要方向，其主要思路如圖2所示。

圖2 電氣工程自動化技術發展方向

2.1 網絡化發展

互聯網強大的信息處理能力已經在各行各業均得到了展現，未來電氣工程自動化技術可以充分利用這一優勢，提高對冶金行業產品整個流程的精準控制[5]。通過加強監控系統的功能，利用遠程操控實現監控現場運行數據的個性化采集。除此之外，也可以利用生產現場電氣元件的狀態參數，對數據采集模塊、現場檢測儀表等相關的運行狀態進行自適應調節。借助網絡對數據的計算能力，對無人值守狀態下的故障進行及時診斷。

2.2 可編程化發展

面對多樣化的市場需求，冶金企業勢必也會出現多樣化發展，這就對自動化技術在不同環境中的適配性提出了更高的要求。為了適應這種變化，將計算機編程技術應用到電氣自動化管理之中，對技術中心的相關內容進行可設置管理，以此降低其在使用過程中的限制[6]。為此，可以積極探索集成電路的應用，通過人機交互的方式使技術與實際應用環境之間建立契合關系，從而更好滿足冶金行業需求。

3 結語

冶金行業的不斷發展決定了其對基礎原料的要求不斷提高，冶金行業在提升自身生產效率的同時，也需要在確保安全生產的前提下對生產質量作出優化。自動化技術的應用不僅實現了對冶煉過程中有關狀態參數的有效監測，同時，也為生產操作的執行和調整提供了重要指導依據。本文對電氣工程自動化技術在冶金行業的應用及發展進行研究，明確了其在冶金行業的重要價值體現，同時基于冶金行業發展需求，其未來有著良好的發展趨勢。