冶金生产自动化论文

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浅谈冶金生产过程自动化
选课课号：
(2010-2011-1)-BG11191-320102-1
课程类别：
公选课
《冶金工程概论》课程考核
（课程论文）
题目：浅谈冶金生产过程自动化
作 学
者： 号：
秦川 2009441350 杨治立 自动化 0904
授课教师： 班 级：
重庆科技学院冶金与材料工程学院 二零一零 年 十一月 中国 重庆
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浅谈冶金生产过程自动化
浅谈冶金生产过程自动化
秦川
（重庆科技学院院电气与信息工程学院，重庆市，邮编 401331）
摘要
：冶金是研究如何经济地从矿石或其他原料中提取金属或金属化合物，并采用各种加工方法制成具有
一定性能的金属材料的科学。冶金生产钢铁则需要大量的原材料，如高炉炼铁需要大量的铁矿石、熔剂、锰 矿、燃料、而烧结生产又需要矿粉、熔剂、燃料、等焦炭生产需要炼焦原煤等。由于这些需要量大，则需要 机器来完成，所以需要在原料场、焦化生产、烧结生产和球团等的过程中需要一些自动化机械来完成，这就 包括基础自动化、过程自动化、管理自动化等，这使得冶金生产过程得以有序的进行下去。 关键词： 原料场生产自动化 焦化自动化 烧结自动化
Process automation of metallurgical production
QIN Chuan
Abstract：Metallurgy is the study of how the economy or other materials from ore to extract metals or metal ：
compounds, and is made using a variety of processing methods have certain properties of metal materials science. Metallurgical production of steel requires a lot of raw materials, such as blast furnace requires a lot of iron ore, flux, manganese ore, fuel, and the need for sintering and powder, flux, fuel, and other coking coal coke, and other production needs. As these needs large, you need the machine to complete, so it is necessary in the raw materials market, coke production, sinter and pellet production process requires some other automated machinery to complete, which includes basic automation, process automation, management, automation, This makes the metallurgical production process to be orderly to proceed.
Key words: Coking Raw Material Production Automation Automation Automation sintering
引言： 引言 现今社会冶金行业的迅
速发展，也
推动了冶金自动化在生产过程中的发展，在 冶金原料生产自动化的过程中原料生产自动 化、焦化生产自动化、烧结生产自动化等一 系列的生产自动化和管理自动化在冶金的生 产过程中发挥了重要作用，为冶金的后续生 产作出了重要的贡献。
原料场的基础自动化包括过程的检测与控制 仪表与控制

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系统主要是原料输送系统与 配料系统的料槽的配料计，称量装置与定量 给料装置，供排水设施中测量流量、压力、 水位的常规仪表。
1 原料场生产过程自动化
原料场基础自动化 1.1 原料场基础自动化 按原料场的组成、设备情况、原料场的基础 原料场基础自动化 基础自动化内容 1.1.1 原料场基础自动化内容
作者简介：秦川，1989 年、汉族、在校大学生，研究方向：冶 金自动化
自动化中，电气转动控制占大部分和重要位 置，相对而言，仪表和控制系统较少。由于
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这种情况，故现代原料场基础自动化系统中 大多数是全 PLC 系统。 PLC 大致有两类用途， 其一是移动机械，如堆料机，混矿堆取料机 等用的在机上的 PLC,这类 PLC 大都是连同 移动机械成套设备的一部分，另一类 PLC 是 在中控室或各电气室内的用以控制的胶带运 输机等在地面的 PLC。 虽然原料场规模的大小、设备的多少、 受料系统的不同而使得 PLC 数量不同，但电 气转动控制的功能大致相同，电气转动控制 的主要功能如下： （1） 受料系统的顺序控制及联锁。 （2） 取样及其他料场辅助机械的顺序控 制 （3） 与移动机械上的 PLC 通信 （4） 移动机械控制 （5） 出系统的顺序控制及连锁 （6） 混匀系统的各种设备顺序控制及联 锁 （7） 实况采集、运转监视与设备运转协调 等等。 1.1.2 原料场的检测仪表及其控制系统 料槽料位计 自动化称量装置 移动机械悬臂旋转及俯仰角度检测 移动机械行走位置检测 矿石中金属检测及除铁装置
定量给料装置及自动装置系统
1.2 原料场过程自动化
原料作业计划输入功能 原料场的生产作业计划，如码头进料计 划、整粒处理计划、混匀矿堆计划等要预先 通过 CRT 键盘输入计算机，存储在数据文件 中。 原料运输计划编制功能，仓料库管理功能， 胶带运输机运转控制功能，移动机械运转控 制功能，作业实况收集，料场库存管理功能， 编制报表功能，数据显示功能，技术计算机 功能，混匀控制管理功能，数据通信功能。 原料计算机与高炉计算机、 烧结计算机、 焦炉计算机、分析中心计算机和自备电厂计 算机进行数据通信，传送原料处理作业管理 信息和原燃料的实验分析信息。 原料通信功能 原
料场过程计算软件 EasyFlo 包括进程 管理器、数据库管理器、设备管理器、输入 管理器、与主 PLC 的通信驱动程序、位置管 理程序、操作管理程序、流程运行管理程序、 数据集中器、现场管理器、报表管理器、事 务单元管理器、通信管理器、路由器、混匀 子系统等 数学模型及人工智能的应用

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混匀堆积智能模型：
人工输入堆积计划 及控制参
数据分析、模糊推理
大致计划编制结果
堆积开始 数据分析、非线性搜 现场速度信号 实 时 采集 程 发现设备故障和 切出品种发生变化 各槽切出速度计算
1.3 原料场管理自动化
硬件及软件平台 主要功能
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（1） 接收由铁区生产管理信息系统下达的各生产单元的生产计划、原料使用计划、设备状 况、料场库存、北仓港库存、船期预告、原料场堆、取料机的生产数据、设备故障、 设备检修情况的信息； （2） 可完成与其他计算机之间通讯的管理 （3） 可编制合理的季、月、旬输入作业计划； （4） 可编制合理的日输入及输出作业计划 （5） 可完成准确可靠的季、月、旬料场配置图； （6） 可完成料场配置图的实时显示、打印。
料场智能化管理系统
数 据 人 工 输 入 接 口
数 据 在 线 接 收 程 序
季 输 入 作 业 计 划 程 序
月 输 入 作 业 计 划 程 序
旬 输 入 作 业 计 划 程 序
日 输 入 作 业 计 划 程 序
日 输 出 作 业 计 划 程 序
实 时 料 场 图 绘 制 程 序
全智能化的网络管理。
管理自动化数学模型及人工智能应用 原料场综合控制专家系统 ES 系统，各部分叙述如下： （1） 知识库 （2） 知识表现 （3） 推理表现 （4） 放置场所优先权的功能 （5） 和运输机以及移动机械连接的功能 （6） 协调系统
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2 焦化生产自动化
炼焦化学工业是煤炭化学工业也是钢铁工业的一个重要部分。煤炭主要加工方法是高温 炼焦（950~1050℃）和回收化学产品。产品焦炭可作高炉冶炼的燃料，也可用于铸造、有色 金属冶炼、制造水煤气；可用于生产合成氨的发生煤气，也可用来制造电石，以获得有机合 成工业的原料。在炼焦过程中生产的化学产品经过回收、加工可以提炼焦油、氨、萘、粗苯、 硫化氢、氰化氢等产品，并获得净焦炉煤气。煤焦油、粗苯经精致加工和深度加工后，可以 制取苯、甲苯、二甲苯、二硫化碳、三甲苯、古马隆、酚、萘、蒽、吡啶盐基等这些产品广 泛用于化学工业、医药工业、耐火材料工业和国防工业。净焦油煤气可供民用和工业燃料。 煤气中的氨可用来制造硫酸铵、浓氨酸、无水氨等。 进
厂 煤 煤 场 机 捕 焦 油 器 湿 法 脱 萘 破 碎 配 煤 粉 碎 转 运 站 焦 炉 熄 焦 筛 焦 机
焦炭
粗煤气
初 冷 器 焦 油 分 离
鼓 风 机
电 捕 器
脱 萘
脱 氨
终 冷 塔
脱 苯
精煤气
氨水
氨 水 处 理
焦油
排水

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硫磺
硫铵
液氨
粗苯
2.1 焦化生产基础自动化
焦化生产基础自动化
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2.1.1 焦化生产专用检测仪表 成型煤反压力检测装置
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Ww =2P0S－(W1+W2+W3+W4) 焦炉装煤车称量机 点火装置 2.1.2 焦化生产检测及自动控制系统 备煤的检测及自动控制 成型煤的检测及自动控制 （1） 成型煤的检测及自动控制 （2） 加水加黏结剂自动控制 （3） 料位检测 2.1.3 焦炉的检测及自动控制 （1） 混合煤气与助燃空气流量控制及空燃比 控制后者除由操作人员设定配比值外，还根 据烟道中废气氧含量的测定流量不变。 （2）混合煤气预热后温度控制。 （3）焦炉煤气压力控制。 （4）大烟道吸力控制。 （5）集成管压力控制。 （6）集气管自动燃烧放散控制。 2.1.4 干熄焦的检测与自动控制 （1）干熄焦预存室压力控制。 （2） 过热器出口蒸汽压力控制和温度控制以 及放散控制。 （3）除氧气压力控制； （4）进除氧气低压蒸汽压力控制； （5）纯水槽液位控制； （6）起包水位和给水流量三冲量控制； （7）循环气体分析，风向风速，以及预存段 γ-射线料位检测等。 煤气回收的检测及自动控制 A 煤气输送 （1） 煤气排送焦油氨水分离装置 （2） 酚萃取装置 （3） 氨水蒸馏装置流程 B 脱硫设备 （1） TAKAHAX 装置 （2） HIROHAX 装置 C 硫铵制造设备 （1） 氨收回装置 （2） 硫铵分离干燥装置 （3） 吡啶回收装置 由于硫铵干燥为间歇生产， 热风炉点火频繁， 故设置自动点火、火焰监视及燃烧安全保护 系统。热风炉燃烧自动控制系统，包括以下 三部分：
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1） 热风炉煤气压力自动控制。 2） 干燥冷却机入口温度控制系统 3） 热风炉点火程序控制系统 D 轻油回收装置 （1） 轻油捕集装置 （2） 轻油蒸馏装置 E 水处理设备 水处理设备包括水道装置和活性污泥装置两 部分，前者又分煤气排送清循环水、清循环 水及冷循环水三个系统。
2.2 焦化生产过程自动化
焦化过程引入过程计算机主要用作 输入作业计划、操作指导、监视、制作 报表和过程优化。焦化厂通常只有炼焦 设有专门的过程计算机，煤气回收及精 制的化工厂没有专门的过程计算机，其 功能分布在基础自动化或管理自动化的 计算机上。 2.2.1 炼焦过程计算机的功能 （1）作业计划输
入功能； （2）料仓监控功能 （3）编制输送计划功能 （4）系统运转功能 （5）原料配合比设定功能 （6）技术计算功能 （7）操作实况收集功能 （8）报表编制功能 （9）CRT 画面显示功能 （10）操作支持功能 （11）数据通信功能 2.2.2 数学模型及人工智能的应用 加热控制模型

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反馈式加热控制模型： (1)全炉组温度的控制 (2)每个燃烧室的加热控制
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通过此网络可以有效的管理各部门的工作和 协同工作
燃烧室温度 标准炉温 计 算 炉温控制 模 型 焦 煤气供给量
结焦时间 判断模型 结焦时间 粗煤气温度
（3）炼焦过程计算机的功能包括： （1）作业计划输入功能。它包括：1）炼焦生产计划（焦炭计划产量，出焦次数和孔号， 预定炭化室推焦顺序等）和配煤计划（槽名称，配比，输出总量等）以及成型煤生产计划（包 括生产用黏结剂清胶的使用量等）。2）故障设备信息的输入（停止设备的名称，预定修复时 间和已修复的设备等信息）。它通过键盘输入并存进计算机文件中，且操作员可任意修改， 此外，还可确定运转系统各个作业间的优先顺序。计算机把这些输入信息输入以后，可按操 作者要求任意调出操作画面作为操作指导之用。 （2）料仓监控功能。主要包括对配煤槽，原料槽，成品槽，焦炉煤贮槽和炉前焦库的在 库量和料位状况进行测量，收集满仓报警信息，经运算处理后，监督物料进出和在库情况， 以此控制煤焦的输送作业。
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（3）编制输送计划功能。 操作员只需输入有关作业内容，指定起始点， 并按相应的按钮， 计算机便把按钮所定义的内容及作业计划数据进行登录并写入文件后，再按“编制输送计划” 键后，计算机就按要求以及上述两项功能中得出的料仓库存，设备状态和入库上限料位等制 约信息，综合考虑来自动编制所指定输送系统的输送作业计划，并把做成的计划在 CRT 上显 示，当不能按要求编制计划时，计算机将报警并输出原因码（例如配料槽卸料能力不适应或 有禁止入槽信号以及设备故障等）。此外，操作员还可对显示在 CRT 上的输送计划进行确认， 或按生产操作要求进行内容的全部或局部取消。 （4）系统运转功能。它根据输送计划的内容，煤焦的品种，目标输送量，系统的起点和终点 等作业数据以及生产现场的实况（系统所处状态是正常还是异常，运行还是停止，起点设备 如给料器，输送设备胶带运输机，终点设备如送料小车等现场设备的状态信息）进行处理后 对运转系统进行起动
（根据作业计划和设备状况，对要运转的作业进行优先度判断后，向 PLC 发起动指令），变更（在运转中，按照输送计划和运行实况，变更运转方式及更换系统的起 点和终点），停止（根据运转结果，如终点料仓料位已达上限，达到目标输送量或操作人员 发出停止命令而停止系统运转）和监视（监视运转设备状况，

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及时报警并发出操作指导等） 等控制。 前馈-反馈式加热控制模型: 装炉 煤性质 焦炭 产量
炼焦需热 量设定值 控制 供热量控制模
全炉 平均温度
焦炉操 作状态 AUTOTHER M-S 测温系统
实测 炉墙温度 废 气 焦炉
加热 控制
空气和废气的控制 烟道 吸力控制
煤气 热值
交换 系统
烟囱
废气含 氧 量控制
2.3 焦化生产管理自动化
焦化厂计算机管理信息系统 焦化厂制造执行系统 （1） 计划调度管理功能
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（2） （3） （4） （5）
生产管理功能 生产实时远程监控功能 成本核算管理功能 质量管理功能
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（6） （7） （8） （9） （10）
设备备件管理功能 信息查询功能 原燃料及能源管理 员工岗位管理功能 通讯功能。
3 烧结生产自动化
3.1 烧结生产基础自动化
烧结生产基础自动化主要包括： （1）检测仪表及自动化； （2）电气传动及其自动控制； （3）人机接口，包括各类监控画面、数据记 录及各种操作。 检测仪表及自动控制内容大致如下： （1） 溶剂与燃料系统及成品矿仓系统。 （2） 配料系统 （3） 一、二次混合添水、铺底料槽及混合 料槽系统。 （4） 烧结环冷系统 （5） 主抽风机及主电除尘器系统 （6） 配料、机尾及整粒等三个电除尘器 （7） 全厂计量系统 电气传动及其自动控制内容大致是各电气装 备的起动、停止、顺序控制及联锁。一部分 成多个系统运行，例如一般分为：熔剂、燃 料、铁料、配料、混料、返矿、烧结、整粒、 冷却、除尘、卸灰等多个子系统，可多个系 统或单个系统联动、自动等。
（2）收集和处理操作信息，作为操作指导， 使操作管理迅速化、 自动化并提高管理精度； （3）生产过程优化。由于基础自动化使用 DCS 或 PLC，第（1）项实际上已由基础自 动化执行了。 3.2.2 过程计算机的主要功能 （1）掌握配料槽料位 （2）混合料槽料位控制 （3）配料混合控制及返矿槽料位控制 （4）混合料水分控制 （5）烧结台车料层厚度控制 （6）铺底料槽料位控制 （7）点火炉、保温炉燃烧自动控制 （8）成品取样数据处理 （9）数学模型运算与人工智能应用 3.2.3 数学模型及人工智能的应用 配料模型和质量预测 （1） 基于传统的配料计算， 加入自适应修 正
的数学模型 （2） 神经元网络烧结矿成分预测模型 （3） 自适应预报模型 （4） 基于灰色系统的预报模型 稳定状态下的控制系统 （1） BRP 控制系统 （2） 原料水分控制系统 （3） 混合料仓料位控制系统 （4） 返矿料位控制 （5） 稳定成分控制
3.3 烧结生产管理自动化
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.2 烧结生产过程自动化
3.2.1 过程计算机的目的和作用 烧结过程引入过程级监控计算机的目的 是： （1）能进行较高级的控制，例如传输延 迟较大的系统等，以改善控制质量，为提高 产量，获得高收得率和节能降耗创造条件；
4 球团生产自动化
4.1 球团生产基础自动化
（1） 配料、运输及台车速度控制 （2） 风温风压及油量调节系统
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总生球质量秤
4~20mA + 1~5V 变换器 记录仪
废品球质量承秤
I/V 变送器
手动操作器
串级控制器
铺底料厚 度传感器
总结：
本文给出了在冶金生产过程中自动化设备的一些应用和提高生产效率的一些实例，在冶 金生产过程中要求各个环节很好的连接和配合，这对人的要求就比较高，但是运用自动化设 备就可以很好的解决这一问题。所以在冶金过程中应用自动化设备可以提高冶金行业的生产 效率，从而取得更加可观的经济效益。这也从另外一个层面说明了自动化设备在人们的生产 和生活中大大的提高了生产效率，也为人们节省了劳动力，减少了在工作中的出
错率。
参考文献： 【1】自动控制原理，作者：胡寿松； 【2】过程控制系统，邵裕森，戴先中； 【3】冶金原燃料生产自动化技术。 【4】冶金原燃料控制技术； 【5】冶金烧结控制技术； 【6】冶金焦化生产理论知识和控制技术。
W
(仅指示底料厚 度用)
电气系统
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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/9odm.html