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杭州钢铁集团公司炼铁厂 杭州 310022
摘要：炼铁的过程中，对温度、材料组成等数据的掌控是非常重要的，在炼铁作业设备中采用自动化设备是保证数据控制更加精准，进而出产优质产品的保障。在自动化设备的运行中，显示数据的部分是设备的仪表，自动化以便显示出的数据是操作人员对作业进行合理处理的客观保证。本文对炼铁自动化仪表的组成进行简单的阐述，并对炼铁自动化仪表调试工作的具体实施进行了研究与分析。目的在于保障炼铁作业的正常进行，能够在合理发展的基础上加快炼铁自动化的进行，从自动化仪表入手，建立完善的自动化体系。
关键词：自动化；仪表；系统调试；控制
一、引言
炼铁自动化仪表系统是对炼铁工艺过程进行检测、记录、显示、报警、调节等仪表系统的总称。按其功能和应用区域分为送风、热风炉、高压操作、高炉本体、煤粉喷吹仪表系统，以及原料（ 矿粉、焦炭、熔剂等）装入、煤气清洗、水处理、空压机站等仪表系统。其调试工作需与机电、计算机的调试配合进行。
仪表调试是对工业自动化控制中涉及到的仪表单体和控制系统进行调整和试验，目的是检查其内在技术性能符合规范或设计规定。炼钢自动化仪表系统是对炼钢工艺过程进行检测、记录、显示、报警、调节等仪表系统的总称。按其功能和应用区域分为送风、热风炉、高压操作、高炉本体、重油和煤粉喷吹仪表系统，以及原料（矿粉、焦炭、熔剂等）装入、煤气清洗、水处理、空压机站等仪表系统。其调试工作需与机电、计算机的调试配合进行。本文将简要介绍一下炼钢系统中的一些仪表调试的方法和策略，以期对仪表安装人员有所启发。
二、炼铁自动化仪表组成
炼铁自动化仪表的维护和调试，是炼铁作业日常工作中最基本的工作内容，也是保证自动化设备得到科学应用的重要措施。炼铁自动化仪表的组成包括显示仪表、调节仪表和执行器等种类，下面对这三个部分分别进行研究。
1.显示仪表
根据记录和指示、模拟与数字等功能，又可分为记录仪表和指示仪表、模拟仪表和数显仪表，其中记录仪表又可分为单点记录和多点记录，其中又有在纸记录或无纸记录，若是有纸记录又分笔录和打印记录。
2.调节仪表
可是以分为基地式调节仪表和单元组合式调节仪表。由于微处理机引入，又有可编程调节器与固定程序调节器之分。
3.执行器
由执行机构和调节阀两部分组成。执行机构按能源划分有气动执行器、电动执行器和液动执行器，按结构形式可以分为薄膜式、活塞式（气缸式）和长行程执行机构。仪表总体上的范围是比较广泛的，不仅在炼铁自动设备中，而且在其它设备中都能够应用到自动化仪表，因此，局限于一种方法对其进行划分是不科学也不准确的，各种划分手段之间也存在相似之处和差异，其之间存在着关联性和渗透性。但是这种方法相对来说是比较合理的，也是对于本文的研究有所帮助的。
三、工业送风仪表系统调试
该系统主要是定风量一定风压调节系统、富氧调节系统和送风湿度调节系统的调试。
1.定风量一定风压调节系统
用于控制鼓风机稳定地向高炉供给所需的风量。当热风炉进行送风切换时，需增加约10%的热风炉充风量，风量控制系统能自动地由定风量控制切换到定风压控制，充风结束后再自动地切换到定风量控制。系统调试的重点是要做到定风量和定风压两控制系统之间的无扰动切换。调试时，应先在手动状态下检查调整两控制系统的伺服环节，使两系统的测量、设定、输出、反馈各信号间能够相互跟踪，以保证在无人工干预下实现无扰动切换，然后再投入自动进行动态模拟确认。
2.富氧调节系统
通常设有定氧量调节和定富氧率调节。两种调节方式切换不频繁，一般不采用无扰动系统。切换应需手动达到平衡后再进行。系统调试的重点是充氮回路。模拟鼓风机喘振状态，检查确认系统在此状态下能紧急充氮，使送风含氧量降至21%以下。
3.送风湿度调节系统
当风量无剧烈扰动时进行送风湿度反馈控制；当风量波动大时，调节系统则以送风比率调节为主。系统调试的重点是根据湿度检测器的响应速度和滞后时间整定调节系统主、副环的参数和比率设定器的内部偏置量。
四、工业热风炉仪表系统调试
该系统主要有送风温度控制系统、热风炉燃烧控制系统和热风炉温度监视系统的调试。
1.送风温度控制系统
通过冷风混入量以控制送风温度。冷风调节阀是从开启状态开始动作的，因此系统调试的重点是调节器的限幅和防止积分饱和功能，以保证冷风调节阀的响应速度。
2.热风炉燃烧控制系统
通过调节焦炉煤气量以控制热风炉拱顶温度，调节高炉煤气量或混合煤气量以控制废气温度。系统调试中要注意开始燃烧和停止燃烧时，应将空气流量调节由自动状态切换到手动状态，使空气调节阀打开一个初始开度，以免燃烧不完全而产生黑烟。
3.热风炉温度监视系统
在热风炉燃烧室和蓄热室拱顶顶部，两室联管上部，耐火砖、格子砖外表面及热风炉炉皮表面均设有若干测温元件，以监视热风炉运行状态。调试中要对每个检测回路进行导通、绝缘试验。完成程序控制系统的模拟调试后，应把各回路接入程控系统，逐点进行开路短路试验，确认监视系统正确可靠。
五、工业高压操作仪表系统调试
该系统主要有高炉炉顶压力控制系统、炉顶煤气回收和余压发电仪表系统的调试。
1.高炉炉顶压力控制系统
通过调节煤气回收管路中的减压阀组或调节文氏管可调喉口来调节炉顶压力。减压阀组和可调喉口多采用液压驱动。调试的重点是液压系统的动作程序和响应速度。对于装有余压发电设备的高炉，炉顶压力控制系统的调节动作要根据该设备的指令进行。调试中要完成和余压发电联锁功能的检查。
2.炉顶煤气回收和余压发电仪表系统
大型高炉的炉顶压力高达0.25MPa，为了回收炉顶余压煤气，一般均设置余压发电装置。为了使流经发电装置的煤气流量稳定，又能把炉顶压力控制在允许的范围内，余压发电自动化仪表系统中设有负荷分配器。调试时需加模拟信号，检查并确认负荷分配器对流经余压发电装置和减压阀组回路煤气流量的调配功能。
六、工业高炉本体仪表系统调试
该系统主要有炉身静压检测、风口破损检测，炉内气体分析、铁水罐液面计和炉顶料面热图像显示仪等仪表的调试。
（1）炉身静压检测系统。由一组压力变送器和差压变送器组成，用于监视炉内各点的压力分布情况。（2）风口破损检测系统。采用电磁流量计，检测风口冷却水的给水量和排水量的流量差，以监视风口是否漏水。（3）炉内气体分析仪表。用于分析炉身、炉顶等处的气体成分。（4）铁水罐液面计。通过称量混铁车内铁水的重量，检测混铁车的铁水液位。（5）炉顶料面热图像显示仪。利用红外线摄像仪检测炉顶料面温度分布。
七、结论
自动化是生产行业发展的必然趋势，也是解放生产力的基本体现。炼铁工业得到发展对社会的建设起到非常重要的影响，因此，炼铁工业应用自动化设备是非常必要的。但是在自动化设备的应用中，应对其进行科学的管控。自动化仪表的调试，可能给人的感觉只是理性检查而已，但是其中如果出现问题就可能造成产品品质或产量出现问题，甚至导致严重生产事故的发展。通过文中的研究可以知道，自动化仪表对设备工作状态的体现，如果在生产之前没有进行科学的调试，造成初始值不准确或是仪表损坏的现象，对于炼铁生产作业的危害是不可想象的。
参考文献：
[1]杭钢.1～# 高炉炼铁优化操作效果好[J].冶金自动化，1997（5）.
[2]刘祥官，刘芳，刘元和，罗登武，王子金，吴晓峰.莱钢1 号750m～3高炉智能控制专家系统[J].钢铁，2002（8）.
[3]刘祥官，刘芳，李满喜，高贤成，张国营，戚大波.炼铁优化专家系统在济钢高炉的应用[J].冶金自动化，2001（2）.
摘要：炼铁的过程中，对温度、材料组成等数据的掌控是非常重要的，在炼铁作业设备中采用自动化设备是保证数据控制更加精准，进而出产优质产品的保障。在自动化设备的运行中，显示数据的部分是设备的仪表，自动化以便显示出的数据是操作人员对作业进行合理处理的客观保证。本文对炼铁自动化仪表的组成进行简单的阐述，并对炼铁自动化仪表调试工作的具体实施进行了研究与分析。目的在于保障炼铁作业的正常进行，能够在合理发展的基础上加快炼铁自动化的进行，从自动化仪表入手，建立完善的自动化体系。
关键词：自动化；仪表；系统调试；控制
一、引言
炼铁自动化仪表系统是对炼铁工艺过程进行检测、记录、显示、报警、调节等仪表系统的总称。按其功能和应用区域分为送风、热风炉、高压操作、高炉本体、煤粉喷吹仪表系统，以及原料（ 矿粉、焦炭、熔剂等）装入、煤气清洗、水处理、空压机站等仪表系统。其调试工作需与机电、计算机的调试配合进行。
仪表调试是对工业自动化控制中涉及到的仪表单体和控制系统进行调整和试验，目的是检查其内在技术性能符合规范或设计规定。炼钢自动化仪表系统是对炼钢工艺过程进行检测、记录、显示、报警、调节等仪表系统的总称。按其功能和应用区域分为送风、热风炉、高压操作、高炉本体、重油和煤粉喷吹仪表系统，以及原料（矿粉、焦炭、熔剂等）装入、煤气清洗、水处理、空压机站等仪表系统。其调试工作需与机电、计算机的调试配合进行。本文将简要介绍一下炼钢系统中的一些仪表调试的方法和策略，以期对仪表安装人员有所启发。
二、炼铁自动化仪表组成
炼铁自动化仪表的维护和调试，是炼铁作业日常工作中最基本的工作内容，也是保证自动化设备得到科学应用的重要措施。炼铁自动化仪表的组成包括显示仪表、调节仪表和执行器等种类，下面对这三个部分分别进行研究。
1.显示仪表
根据记录和指示、模拟与数字等功能，又可分为记录仪表和指示仪表、模拟仪表和数显仪表，其中记录仪表又可分为单点记录和多点记录，其中又有在纸记录或无纸记录，若是有纸记录又分笔录和打印记录。
2.调节仪表
可是以分为基地式调节仪表和单元组合式调节仪表。由于微处理机引入，又有可编程调节器与固定程序调节器之分。
3.执行器
由执行机构和调节阀两部分组成。执行机构按能源划分有气动执行器、电动执行器和液动执行器，按结构形式可以分为薄膜式、活塞式（气缸式）和长行程执行机构。仪表总体上的范围是比较广泛的，不仅在炼铁自动设备中，而且在其它设备中都能够应用到自动化仪表，因此，局限于一种方法对其进行划分是不科学也不准确的，各种划分手段之间也存在相似之处和差异，其之间存在着关联性和渗透性。但是这种方法相对来说是比较合理的，也是对于本文的研究有所帮助的。
三、工业送风仪表系统调试
该系统主要是定风量一定风压调节系统、富氧调节系统和送风湿度调节系统的调试。
1.定风量一定风压调节系统
用于控制鼓风机稳定地向高炉供给所需的风量。当热风炉进行送风切换时，需增加约10%的热风炉充风量，风量控制系统能自动地由定风量控制切换到定风压控制，充风结束后再自动地切换到定风量控制。系统调试的重点是要做到定风量和定风压两控制系统之间的无扰动切换。调试时，应先在手动状态下检查调整两控制系统的伺服环节，使两系统的测量、设定、输出、反馈各信号间能够相互跟踪，以保证在无人工干预下实现无扰动切换，然后再投入自动进行动态模拟确认。
2.富氧调节系统
通常设有定氧量调节和定富氧率调节。两种调节方式切换不频繁，一般不采用无扰动系统。切换应需手动达到平衡后再进行。系统调试的重点是充氮回路。模拟鼓风机喘振状态，检查确认系统在此状态下能紧急充氮，使送风含氧量降至21%以下。
3.送风湿度调节系统
当风量无剧烈扰动时进行送风湿度反馈控制；当风量波动大时，调节系统则以送风比率调节为主。系统调试的重点是根据湿度检测器的响应速度和滞后时间整定调节系统主、副环的参数和比率设定器的内部偏置量。
四、工业热风炉仪表系统调试
该系统主要有送风温度控制系统、热风炉燃烧控制系统和热风炉温度监视系统的调试。
1.送风温度控制系统
通过冷风混入量以控制送风温度。冷风调节阀是从开启状态开始动作的，因此系统调试的重点是调节器的限幅和防止积分饱和功能，以保证冷风调节阀的响应速度。
2.热风炉燃烧控制系统
通过调节焦炉煤气量以控制热风炉拱顶温度，调节高炉煤气量或混合煤气量以控制废气温度。系统调试中要注意开始燃烧和停止燃烧时，应将空气流量调节由自动状态切换到手动状态，使空气调节阀打开一个初始开度，以免燃烧不完全而产生黑烟。
3.热风炉温度监视系统
在热风炉燃烧室和蓄热室拱顶顶部，两室联管上部，耐火砖、格子砖外表面及热风炉炉皮表面均设有若干测温元件，以监视热风炉运行状态。调试中要对每个检测回路进行导通、绝缘试验。完成程序控制系统的模拟调试后，应把各回路接入程控系统，逐点进行开路短路试验，确认监视系统正确可靠。
五、工业高压操作仪表系统调试
该系统主要有高炉炉顶压力控制系统、炉顶煤气回收和余压发电仪表系统的调试。
1.高炉炉顶压力控制系统
通过调节煤气回收管路中的减压阀组或调节文氏管可调喉口来调节炉顶压力。减压阀组和可调喉口多采用液压驱动。调试的重点是液压系统的动作程序和响应速度。对于装有余压发电设备的高炉，炉顶压力控制系统的调节动作要根据该设备的指令进行。调试中要完成和余压发电联锁功能的检查。
2.炉顶煤气回收和余压发电仪表系统
大型高炉的炉顶压力高达0.25MPa，为了回收炉顶余压煤气，一般均设置余压发电装置。为了使流经发电装置的煤气流量稳定，又能把炉顶压力控制在允许的范围内，余压发电自动化仪表系统中设有负荷分配器。调试时需加模拟信号，检查并确认负荷分配器对流经余压发电装置和减压阀组回路煤气流量的调配功能。
六、工业高炉本体仪表系统调试
该系统主要有炉身静压检测、风口破损检测，炉内气体分析、铁水罐液面计和炉顶料面热图像显示仪等仪表的调试。
（1）炉身静压检测系统。由一组压力变送器和差压变送器组成，用于监视炉内各点的压力分布情况。（2）风口破损检测系统。采用电磁流量计，检测风口冷却水的给水量和排水量的流量差，以监视风口是否漏水。（3）炉内气体分析仪表。用于分析炉身、炉顶等处的气体成分。（4）铁水罐液面计。通过称量混铁车内铁水的重量，检测混铁车的铁水液位。（5）炉顶料面热图像显示仪。利用红外线摄像仪检测炉顶料面温度分布。
七、结论
自动化是生产行业发展的必然趋势，也是解放生产力的基本体现。炼铁工业得到发展对社会的建设起到非常重要的影响，因此，炼铁工业应用自动化设备是非常必要的。但是在自动化设备的应用中，应对其进行科学的管控。自动化仪表的调试，可能给人的感觉只是理性检查而已，但是其中如果出现问题就可能造成产品品质或产量出现问题，甚至导致严重生产事故的发展。通过文中的研究可以知道，自动化仪表对设备工作状态的体现，如果在生产之前没有进行科学的调试，造成初始值不准确或是仪表损坏的现象，对于炼铁生产作业的危害是不可想象的。
参考文献：
[1]杭钢.1～# 高炉炼铁优化操作效果好[J].冶金自动化，1997（5）.
[2]刘祥官，刘芳，刘元和，罗登武，王子金，吴晓峰.莱钢1 号750m～3高炉智能控制专家系统[J].钢铁，2002（8）.
[3]刘祥官，刘芳，李满喜，高贤成，张国营，戚大波.炼铁优化专家系统在济钢高炉的应用[J].冶金自动化，2001（2）.