新型仪表在高炉系统中的应用

摘 要：高炉伴随着工业的发展已经越来越多地渗透进各行各业并带来了可观的经济效益。但是高炉生产工艺复杂，分散点多，生产环境特殊，同时电气设备要求严格、自动化系统庞杂，因此稍有不慎就会造成故障，维修率很高。但是新型仪器仪表在高炉系统中的应用必然会对高炉的使用现状有所改善，可以自动化控制生产过程和管理，经济效益也将大大提高。

关键词：新型仪表；高炉系统；控制；自动化；计算机

1 前言

高炉以三电（电气、仪表、计算机）为核心工艺系统，一方面采用控制一体化程度较强的分布式控制系统进行集中控制、监视和操作，另一方面根据生产过程中控制的难易程度，选用独立的PLC或模拟仪表系统通过数据通信接口或I/0模件接线方式进行辅助通信，保证生产过程的连续性和实时监控性，确保高炉操作过程中正确的配料按照一定的顺序及时进入炉内、控制炉料下降速度力争均匀下降、必要时调节炉料分布确保其与热媒气流的可以良好接触、确保高炉整体处于恰的热状态下。经过在实际生产中的应用，系统不仅整体设计合理，可以稳定可靠的运行，而且符合高炉生产要求并获得良好的效益。

2 新型仪表的特点

仪器仪表制造工艺伴随着计算机技术的迅猛发展和广泛渗透在近20几年来也得到长远发展，智能、虚拟仪器和网络化仪器应运而生。接下来就对这些新型仪表的特点给予简单的分析。

2.1 智能仪器

智能仪器即将人工智能应用于仪器，使仪器具有类似人的智能特性和功能，具体特点如下：

2.1.1 借助传感器和变送器采集信息，并根据处理器的要求采集变电和非变量。

2.1.2 使用智能接口，并接入自动测试系统甚至internet，既方便人机对话及与外部仪器设备对话，又可以使使用者借助控制面板上的键盘和显示屏，用对话方式随意进行测量、设置参数等操作。

2.1.3 存贮器一方面可以用来存储测量程序、相关的数学模型以及操作人员输入的信息，另一方面可以用来存储有史以来测得的各种数据。

2.1.4 设有对测得的数据进行求均值、对数、方差、标准差等数学运算的程序，也可以按设置的程序求解代数方程，并对结果进行比较、判断、推理之后输出相应控制信息。

2.1.5 对自身各部分进行自我检测，测试仪器能否正常工作，并发出相应的信息或者声音来表明故障部位。

2.1.6 通过自我调节来应对外界环境变化，例如根据外部环境、温度以及负载的变化自动输出与之相对的信号。

2.1.7 通过自动校准零点、增益等来保证自身的准确度。

2.2 虚拟仪器

虚拟仪器是指在充分利用计算机技术的同时，具备允许用户进行自设计、自定义的仪器。通常包含计算机、仪器模块和软件三部分，其中软件部分可以控制仪器模块的功能实现。虚拟仪器使用方法同寻常仪器一样，只不过虚拟仪器在的分析处理方面更胜一筹。计算机技术和虚拟仪器技术的发展，使得用户不仅能使用制造商提供的仪器功能，而且可以根据自身需要进行设计、定义，更甚至同一台虚拟仪器可在多种场合应用。

2.3 网络化仪器与远程测控

由计算机技术、网络通信技术与仪表技术相结合所产生的一种新型仪器，使仪器本有的远程通信能力发生了许多新的、重要的变化，扩展了web技术的应用便是一个很重要的方面。

3 高炉自动化控制系统分析

3.1 高炉控制系统的组成及应用

炉本体控制、给料和配料控制、热风炉控制以及除尘系统控制等组成了高炉控制系统的主要内容。高炉炼铁自动化控制系统就是保证在炼铁生产过程中的连续性和实时监控性，使得生产过程高校有序的进行。

高炉自动控制系统一般由电气传动系统、常规检测仪表及以计算机为核心的分布控制系统共同组成，在系统应用功能上分为四个阶段：

第一阶段，对生产现场进行盒驱动检测。

第二阶段，在生产过程中及时采集数据，并进行初步处理，控制生产过程中的连续性和逻辑性。

第三阶段，在生产过程总及时进行指导并管理，计算模型，记录数据并进行存储和处理。

第四阶段，生产管理级，主要进行全厂生产信息管理。

其采用高速数据总线通信模式，与其他生产管理部门留有接口，以上四阶段，第一阶段属于常规检测仪表及电气传统系统，剩余的属于分布式控制系统。

3.2 高炉系统主要控制内容

按照功能和结构划分，高炉系统包括槽下及上料控制系统、高炉本体系统、热风炉系统和除尘控制系统四个分系统。

首先，装料自动化。装料的过程中要注意使炉料保持适当的高度，保证冶炼过程正常进行。

其次，送风自动化。从风口鼓入约1000～1200℃的可使焦炭燃烧的热风，热风将炉内的冷风加热，但是加热后的冷风风温逐渐降低，为了获得恒定的风温可以用风温调节器控制掺入的冷风量。

再次，炉顶煤气的检测和控制。炉内的冶炼情况可以通过炉顶煤气的压力和成分来体现，炉顶的压力调节装置可以帮助保持炉压恒定，确保炉料平稳下降。

最后，炉体设备管理。为高效实用高炉，延长使用年限，在生产过程中要注意对炉体各部位和设备进行监控，其中炉体各部位可用各种热传感器监控其温度，耐火砖现存厚度可用触发响应法进行测量监视。另外，风口也是很重要的设备，也需要常常关注。利用双管电磁流量计或卡门流量计可计算风口冷却水的进出流量差，根据差值可判断风口冷却套是否破损。

高炉生产工艺核心系统包括：高炉矿、炉顶（钟式炉顶或无料钟炉顶），上料（料车上料或皮带机上料）、焦槽、高炉本体，出铁场，粗煤气和除尘煤气清洁（文氏管或者比消失法），热风炉，炉渣处理，煤粉制备及喷吹，炉顶煤气余压发电等。

高炉生产工艺主要的辅助系统包括：高炉除尘系统，锅炉房，鼓风站，检、化验设施，空压站，水处理系统，碾泥机，铸铁机等。

通常而言，高炉生产工艺核心系统与主要辅助系统的控制分别由不同的控制系统进行。

参考文献

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