摘 要：隨著我國冶金行業(yè)的快速發(fā)展，冶金機械裝備水平也隨之大幅度提升，在推動國民經(jīng)濟穩(wěn)定增長中發(fā)揮著重要作用。尤其在冶金機械及自動化的自主研發(fā)與應用方面，已經(jīng)取得了較大進展，為我國實現(xiàn)冶金工業(yè)的跨越式發(fā)展帶來了新契機?；诖它c，本文以冶金生產(chǎn)中的熱風爐設備為依托，對其全自動燃燒控制系統(tǒng)的設計進行淺談。

關鍵詞：冶金機械;冶金機械及自動化;計算機技術

冶金機械是指在冶金工業(yè)中用于冶煉、鑄錠、軋制、搬運和包裝的各種機械與設備的總稱，具備結構龐大、能耗高、生產(chǎn)設備連續(xù)化、作業(yè)環(huán)境惡劣等特點。冶金機械種類繁多，為了提高冶金機械運行效率和冶金工業(yè)產(chǎn)量，必須大力發(fā)展冶金機械及自動化技術，推動我國冶金行業(yè)步入信息化發(fā)展道路。借此，本文就冶金生產(chǎn)中的熱風爐全自動燃燒控制系統(tǒng)設計展開研究。

1 冶金機械設備及其自動化分析

1.1冶金生產(chǎn)過程實現(xiàn)自動化

現(xiàn)階段，我國冶金機械研究已經(jīng)實現(xiàn)自主化，常規(guī)冶金機械制造基本上實現(xiàn)了國產(chǎn)化，這為冶金機械及自動化發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。2008年，我國建成2.15m熱連軋機和2.13m準予連軋機，標志著我國在相關技術研發(fā)方面逐步擺脫了對外國的依賴。隨著計算機技術和信息技術在冶金行業(yè)中的廣泛應用，極大地提升了冶金自動化生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)管理成本，提高了冶金企業(yè)的經(jīng)濟效益。

1.2PLC成為主流控制系統(tǒng)

我國冶金行業(yè)的自動化集成系統(tǒng)發(fā)展迅速，已經(jīng)涉及到原料、燒結、加熱爐、高爐、焦化、均熱爐、連鑄、轉爐、軋機、鋁電解等多個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了以PLC為主流的冶金自動化系統(tǒng)控制。尤其在軋鋼發(fā)展方面，其自動化程度最高，主要包括軋制節(jié)奏控制模型、自動燃燒控制模型、精軋設定模型、精軋出口溫度控制模型、粗軋自動寬度控制模型、板形設定和控制模型、卷取設定模型等內(nèi)容。PLC控制系統(tǒng)的應用，對軋鋼自動化發(fā)展起到了至關重要的作用。

1.3冶金機械高耗低效問題突出

在我國冶金機械及自動化快速發(fā)展的同時，也伴隨著一些亟待解決的問題，主要表現(xiàn)在以下三個方面：

1.3.1我國冶金機械對二次能源的利用率較低，導致冶金機械能耗較高。

1.3.2我國冶金機械及自動化技術與國際領先技術相比，仍然存在一定差距。即使一些企業(yè)引進了國外先進的自動化設備，也很難在冶金過程控制系統(tǒng)中發(fā)揮應有的作用。

1.3.3我國冶金機械在綠色清潔技術應用方面有待提高，尚未將綠色清潔技術覆蓋到冶金機械產(chǎn)品設計、制造、使用以及回收的各個階段。

2 冶金生產(chǎn)中熱風爐全自動燃燒控制系統(tǒng)的設計

2.1熱風爐配置及其工作原理

某冶金企業(yè)共配備了5座熱風爐，其中3座為高爐提供持續(xù)熱風，另外2座為預熱爐主要是為熱風爐提供助燃風。在冶金生產(chǎn)過程中，熱風爐歸屬于蓄熱式熱交換設備的范疇，它的基本工作原理如下：利用燃燒將爐內(nèi)的格子磚燒熱，將冷風通入格子磚后會被加熱，燃燒與送風為循環(huán)交替，從而確保了向高爐的連續(xù)供風。

2.2傳統(tǒng)熱風爐控制方式

眾所周知，高爐冶金是一個連續(xù)的生產(chǎn)過程，為了確保高爐不間斷獲得足夠的高溫空氣，熱風爐成為不可或缺的重要組成部分。然而，單一的熱風爐并不能滿足連續(xù)提供熱風的生產(chǎn)需要，故此為滿足生產(chǎn)需要，至少得配置3個熱風爐，使其輪流交替工作。

各個熱風爐之間的工作狀態(tài)轉換由溫控系統(tǒng)進行控制，即當送風管內(nèi)的混合風溫度無法滿足風溫要求時，系統(tǒng)便會對各個熱風爐的工作狀態(tài)進行切換，將新的熱風爐轉換為送風，原本的送風爐轉為燃燒。由于受到各方面條件的限制，熱風爐的加熱控制多以手動為主，這不僅需要專人進行操作，而且加熱燃燒的均勻性一般，更為重要的是還很難確保燃燒各個階段內(nèi)的煤氣和空氣量的有效控制，從而無法實現(xiàn)節(jié)能的效果。

2.3熱風爐全自動燃燒控制系統(tǒng)設計

2.3.1總體設計思想。為了實現(xiàn)最小的投入獲得最大產(chǎn)出的目標，本文所提出的全自動控制系統(tǒng)的設計主要是以原有的控制系統(tǒng)為基礎，系統(tǒng)的硬件平臺為原系統(tǒng)的PLC，I/O模塊全部采用原系統(tǒng)的。數(shù)據(jù)通信協(xié)議主要以通訊穩(wěn)定性為改進方向，并兼顧并行通訊問題的解決;在自動化控制方面，控制器采用Quanturn PLC，并以concept作為編程軟件;監(jiān)控系統(tǒng)為工業(yè)微機，軟件為IN Touch;PLC與監(jiān)控機采用工業(yè)以太網(wǎng)進行通訊;PLC與各個I/O站之間采用遠程的方式進行通訊。

2.3.2換爐與送風控制。3座熱風爐的工作方式為2燒1送，每間隔45-70min左右進行一次換爐，最長的換爐延遲時間不得超過15min，3座熱風爐的工作狀態(tài)均為燃燒、送風及隔斷。本文設計的全自動燃燒控制系統(tǒng)的換爐控制軟件為三層結構，即主干控制層、單爐控制層和閥門控制層，主要控制功能如下：自動換爐和半自動換爐。

2.4應用效果

該冶金企業(yè)應用本文提出的全自動燃燒控制系統(tǒng)后，使熱風爐的工作狀態(tài)獲得了有效控制，不但節(jié)省了人力，降低了操作人員的勞動強度，而且還提高熱風爐的運行效率，煤氣用量也隨之大幅度減少，達到了節(jié)能的目的。新系統(tǒng)應用至今，運行較為穩(wěn)定，并未出現(xiàn)嚴重的故障問題。

結論

總而言之，隨著科學技術在冶金機械設備中的集中應用，不僅提高了冶金機械的運行效率，擴展了設備功能，而且還提升了冶金企業(yè)的經(jīng)濟效益，有利于冶金企業(yè)實現(xiàn)高效低耗的生產(chǎn)目標。當前，我國冶金工業(yè)的煉鐵設備、煉鋼設備、軋制設備等均取得了突破性的發(fā)展，為我國冶金機械及自動化的技術研發(fā)提供了良好的硬件設施條件。為此，我國必須不斷提高冶金機械及自動化的重視程度，將其作為冶金工業(yè)發(fā)展的必然趨勢，持續(xù)加大對自動化技術的研發(fā)力度，開創(chuàng)冶金行業(yè)發(fā)展的新局面。

參考文獻

[1]湯升林.黃海.費萬寶.冶金機械制造設計問題的探討[J].硅谷.2011（4）.

[2]周彩虹.冶金機械的技術及管理探討[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇.2012（2）.

[3]馬洪偉.許寶玲.王時松.綠色冶金機械設計的關鍵技術[J].科技信息.2012（1）.

[4]馮麗娜.論述機械設計制造及自動化的未來發(fā)展[J].黑龍江科技信息.2013（4）.

[5]劉江天.機械工程及自動化創(chuàng)新研究[J].科技創(chuàng)新與應用.2014（10）.

[6]楊建一.于奕峰.鄭學明.中小型簡易燃煤熱風爐設計中幾個問題的處理[J].河北化工.2011（12）.

[7]刑丙丙.吳運娟.熱風爐燒壞原因的分析和延長使用壽命的措施[J].熱載體加熱技術.2010（10）.

[8]管丙雨.淺析冶金機械的綠色設計與制造[J].科技創(chuàng)新導報.2012（4）.

[9]張偉.液壓系統(tǒng)在冶金機械中產(chǎn)生污染的原因和預防對策探討[J].機電信息.2014（3）.

[10]張昌華.冶金機械行業(yè)主要生產(chǎn)過程中環(huán)境因素識別及其控制措施分析[J].冶金標準化與質(zhì)量.2013（6）.

[11]史慧鋒.日光溫室新型燃煤熱風爐的設計及推廣應用[D].新疆農(nóng)業(yè)大學.2013.

[12]白楊.基于ARM的熱風爐自動控制系統(tǒng)的接口設計與實現(xiàn)[D].華北電力大學（北京）.2012.

[13]夏欣鵬.寶鋼外燃式熱風爐殘損耐火材料組成、結構與性能及其破損機理研究[D].華東理工大學.2011.