摘要：目前在我国钢铁冶金行业中，能源问题日益严峻，企业面临的市场竞争越来越激烈，节能增效显得尤为重要。这就需要对钢铁冶金行业中的主要耗能设备———工业加热炉的运行状态进行及时和准确的分析并进行优化，以提高加热炉的运行效率，达到节能降耗的目的。基于此，本文对加热炉电子自动控制技术进行了探讨，并提出了相关观点，以供参考。
关键词：加热炉；自动化；电气；技术
1前言
加热炉是轧钢生产企业主要的耗能设备，如何在保证被加热后的钢坯能够进行有效轧制的前提下，降低加热炉的能耗，一直是冶金工业控制技术研究课题的一个主要方向。在加热炉控制方面，早期的工作主要是在常规燃烧控制上，上世纪70年代以后，对加热炉的最优控制成为研究热点，随着微机技术的发展，加热炉温度的计算机控制技术进入实用化阶段。随着工业生产规模的不断扩大，加热炉控制技术要求也变得愈来愈高，这为加热炉电气自动控制技术提供了发展空间。
2加热炉概述
在现代工业生产过程中，加热炉是不可或缺的加工设备，在很多行业当中都有着广泛的应用。加热炉主要包括连续加热炉与室式加热炉。连续加热炉运行过程中，料坯会在炉内根据轧制的节奏进行连续运动，炉气也会在炉内进行连续流动。当炉料断面尺寸、产量机类型确定时，连续加热炉各部分温度并不会随时间变化而变化，只会沿长度方向发生变化；金属料的温度也不会随着时间变化而出现变化，仅沿长度方向发生变化。室式加热炉主要用于金属坯加热或锻压前加热。室式加热炉物料加热时并不会移动，并且炉内不分段，需保持炉内各处温度均匀。对于部分大型钢锭加热则采取周期性的加热方式。多数加热炉都属于高耗能窑炉，资源消耗较多，并且加热炉产生的烟气会散发出大量热量，会影响热能利用率。因此，在加热炉应用过程中需采取一定节能措施来控制能源消耗，从而提升热能利用率，降低使用成本。
3加热炉电气自动控制主流技术分析
3.1 PLC技术
PLC（可编程逻辑控制器）是目前在加热炉自动控制过程中应用最为广泛的技术之一。PLC是一种典型的工业控制计算机，其基本结构与微型计算机相同，包括电源、CPU、存储器、输入接口电路、输出接口电路、功能模块及通信模块等。PLC工作过程主要分为三个阶段及输入采样、用户程序执行及输出刷新。输入采样阶段，PLC可通过扫描方式读取输入数据及状态，并将其存入相应单元内；用户程序执行阶段，PLC会按顺序对用户程序进行扫描，并对控制线路（由触点构成）进行逻辑运算，当获得逻辑运算结果后，会对逻辑线圈在RAM中对应的状态进行刷新；输出刷新阶段，CPU会根据I/O映像区对应的状态、数据对输出锁存电路进行刷新，然后再通过输出电路来控制外设。相对于传统继电器逻辑控制系统而言，PLC编程较为简单且功能全面，具有良好的适应性。同时，PLC具有较好的抗干扰性能，控制故障发生率较低。在加热炉运行过程中，装出料、测量及管材等信息数据均可通过PLC及二级计算机系统进行控制，从而实现计算机自动化操作。
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3.2网络信息技术
近年来，网络信息技术的不断成熟为加热炉自动控制提供了有力的支持。利用网络信息技术，一方面能够实现信息资源共享。不同的加热炉通过网络进行信息数据交互，可实现动态协调，有利于提升生产效率。同时，利用网络信息技术可实现多机处理，即便某一台设备出现故障，其他设备依然能够保持独立、稳定的运行状态，有利于提升整个生产系统的安全性。另一方面，通过通信网络能够及时反馈电气自动系统运行状态信息，一旦出现故障，可立即处理，避免故障扩散。
3.3数字传动技术
数字传动系统硬件电路标准化程度较高，且制作成本较低，运行过程中不会受器件温度漂移影响。同时，数字传动系统控制关键可进行复杂运算与逻辑判断，可实现非线性、自适应、智能化控制，具有典型的数字化及离散化特征。目前，数字化可控硅整流装置及交流逆变装置已经完全替代了传统模拟控制的交/直流供电装置，大幅度提升了加热炉生产效率。
4工业加热炉电气自动控制系统的理论发展
工业加热炉自动控制理论也经历了一个发展过程，从最初的燃烧控制，单纯为了获取相对平稳的燃烧情况，达到最理想的燃烧目标，到后来的炉温精度的把握，确保燃烧的充分性，科学控制燃烧成本。再到上个世纪七十年代，信息技术被应用到加热炉电气自动控制系统，逐渐进入了加热炉信息化控制阶段，目前来看，工业加热炉的信息化控制依然处于发展过程中，大多数工业企业尚未实现彻底的计算机控制，依然依赖于人工操作一些相对先进的工业企业依然利用计算机来取代仪表来进行基础的PID控制，其成效也有待深入研究和开发。
对于燃烧系统实行自动化、智能化控制，随着现代智能技术的发展，多数选择串级比值控制系统，发挥对温度、流量等的控制，同时，也在逐步运用双交叉燃烧控制，两大控制系统要想达到对炉温的高效调节与控制，前提需要加热炉工况稳定，如果加热炉工况不稳定、燃料热值出现波动时，这两大控制方法则无法发挥控制功能，也就无法达到最合理的燃烧控制。
现阶段，一些测氧浓度仪表被运用在工业炉尾气检测中，通过检测其中的氧气浓度来调节空燃比，然而，因为氧化错的检测容易受到一些因素的干扰，例如:稳定因素、压为因素等，当被检测气体中含有较多的杂物成分时，也将影响检测结果，会带来较大的维修工作量。
5结束语
自动化控制技术在加热炉中的成功运用，提高了加热炉控制的自动化水平，节约了能源，提高了产品质量和产量，创造了极大的社会和经济效益。加热炉电气自动控制技术的不断发展，为加热炉安全、稳定运行提供了可靠的技术保障。要进一步提升加热炉自动化控制水平，不仅要关注工艺、设备等要素，还要重视加热炉运行环境、生产流程，从而对加热炉自动控制技术进行针对性优化，实现节能减耗。
参考文献：
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[3] 马翠红 王俊琦 孟凡伟.蓄热式加热炉自动控制系统[J].海峡科技与产业，2017(09)
论文作者:李德文
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/9/12
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