冶金电气节能负载高精度控制技术探析

尚 磊

（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司检修事业部，山东 莱芜 271104）

冶金属于一种传统工艺，在冶金过程中需要相关人员通过各种方法在矿物中提取相关物质，如金属，或是金属化合物，再通过不同的加工程序将其打造成金属材料。在当代冶金工艺中，电气设备已经成为不可或缺的一部分，但如今各种能源都十分有限，大量的使用电气设备使得电力能源越来越匮乏，这不仅会对冶金厂造成极大的经济负担，也会使自然环境受到更大的破坏。在此种局势下，我国必须不断更新冶金电气节能技术，实现真正的高精度控制。

1 我国冶金行业节能减排现状

不难发现，近年来我国一直就节能减排方面做着各种努力，希望能够尽快修复自然环境，给人们创造出良好的生存空间，冶金行业也在其中，为了减少能源消耗，减少污染物的出现，冶金行业从未停止过理念和技术的更新，但随着人们对生活质量要求的提高，对冶金产品的需求量、质量等方面也提出来更高的要求。产量的增加必然会导致能耗量增加。由于冶金工序的特殊性，水资源在此方面能够发挥的作用并不大，更多的是需要电气资源。在产生有害物质方面，冶金行业也可以说是名列前茅，其带来的污染物种类繁杂，较为常见的有如下几种：一，工业废水；二，工业粉尘；三，二氧化硫。由此可见，在冶金行业中提升生产效率，实现节能减排都是必须要实现的目标[1]。

2 高精度控制技术的优势

（1）减少人为误差。以往因人员操作失误而带来的经济损失、设备损失也不在少数，但实现高精度控制后，很多的电气设备进入冶金厂，在电气设备的应用下，原本无法实现的冶炼细节都不再是问题，并且，因为计算机技术的融入，在控制电气设备时往往只需要技术人员将技术参数确定好，再依次输入到设备中，就可以通过电子数据实现设备的控制。可以说此种方式大大避免了因人为因素而带来的故障、问题，同时也实现了成本节约的目的，因为原本需要大量人员花费大量时间才能完成的工艺电气设备在很短的时间内就可以完成。设备自行运行也可以减少人为误差给设备带来的损坏，企业也不必再为人员管理而浪费精力。

（2）利于节能控制。电气设备虽然在一定程度上能够提高生产效率，但在节能减排方面的作用却并不明显，可以说在高精度控制技术没有得到广泛应用前，大多数冶炼厂还是要通过多种渠道去消化和排泄污染物。如今有了高精度控制技术，电气设备得到了更精准的控制，其不但能够对现有资源进行优选和调节，也能够通过设置参数来减少不必要的能源浪费[2]。

（3）强化设备运行效率。电气设备的正常运行少不了计算机技术的支持，在计算机技术应用过程中，设备渐渐实现了全自动化操作，能够自行分析冶金过程需要完成的操作，不必再依赖于人力。另外，全自动化后，无论是冶金过程，还是冶金后的质量检测都能够同步进行，特别是针对冶金过程而言，以往为了确保冶金工序的正常运作，企业会指派专业人员在现场观察，或是在监控室监测整条生产线的运作情况。但有了负载高精度技术就可以自行监控生产线，如果哪一个部分出现了问题也可以迅速定位，并进行简单的处理，若处理不了也能够给相关人员发出警示。这主要是因为总控室和数据通道是属于相互连接的状态。

（4）监控全面化。冶金厂的成品质量最为重要，因此很多企业都会采取不同的形式去对冶金过程进行监督和看管，然而传统方式不够信息化，也不够全面化，在竞争形势如此严峻的大环境下，冶金厂最重要的是要全面确保成品的质量，只有这样自己才能够在市场中站稳脚跟。而要保证成品质量除了后期的检查外，也可以通过观察冶金过程中的每一个步骤来实现。在有了完善的监控系统后，管理人员能够清晰且快速的掌握冶炼进度，也能够及时发现问题并采取相应的措施。

3 冶金电气节能负载高精度控制技术

建立冶金电气损耗模型，通过对冶金电气负载损耗结构的分析能够看出冶金电气负载损耗情况，具体详见下图1。

4 实现冶金电气节能的相关措施

（1）非晶合金变压器的节能。电力变压器的存在能够有效协调电压，然而受到技术等方面的影响，我国变压器普遍存在易损坏的问题，并且其运行时也会造成大量能源的消耗。非晶合金变压器是近年来才投入到冶金厂中使用的新型变压器，其优势在于能够完全符合我国实现可持续发展这一理念，可以说其是一种“绿色产品”，在使用过程中几乎不会出现任何污染物，并且运行时对电能的需求量也少。与s9系列相比，其能够减少约4分之3的能源损耗。但其在价格上会稍高一些，冶金厂是否选择使用这一变压器还是要根据实际运营情况来做决定。

（2）照明节能措施的节能。由于整个冶金厂遍布了各种各样的照明设备，产生了极大的电量，这不仅给企业带去了经济负担，也浪费了很多电能。今后相关企业可以适当地减少照明设备的数量，根据自然光的规律来合理配置照明设备，必须是在能够满足照明要求的前提下进行。一般来讲普通的冶金厂只要配备两个优质光源即可，因为冶金厂中金属卤化物较多，若只有一个光源恐怕难以达到要求，因为单一的光源其覆盖面积不够大，且强度不高。在选择照明设备时相关人员可以事先进行市场调查，尽量选择节能设备，顾名思义，这种光源设备的一大优势就是节能。值得注意的是需要在厂内置办节能镇流器，两者同时使用可以达到良好的节约能源的效果。

（3）实现冶金电气节能负载控制。智能技术是时代前进的产物，智能化控制是当下各个行业发展的大趋势之一，冶金行业也不例外。计算机控制技术也属于智能技术的一种，其特点在于能够凭借各种代码、参数来实现控制功能。在传统控制法中虽然能够在一定程度上对电力耗能进行管控，但其缺乏智能化。计算机控制技术的应用建立于自适应性遗传算法理论之上，其在不断的缩解空间，最大限度的实现了精密化。

（4）有源滤波器的节能。冶金厂的另一安全隐患因素是谐波，因为其具有较大的危害性，在长此以往会导致电气设备渐渐腐坏，若没有及时发现很容易导致过电压和过电流的情况发生。有源滤波器的出现正好可以克制这一问题，当其运行时能够准确捕捉到谐波的存在，并对其进行抑制，也可以依靠其强大的补偿功能来弥补谐波的不足。其最大的优势在于可以实现动态跟踪，反应速度快。

（5）应用变频技术的节能。冶金需要应用到很多不同的设备，但能够应用变频技术的设备却并不多，较为常见的主要有以下几个：一，水泵类设备；二，重要风机；三，重要起重设备。以水泵类设备为例，锅炉给水泵的应用范围最为广泛，在其运行时往往是与交流异步电动机驱动同步使用。在变频技术的应用下，操作人员可以将原本的设备参数进行转换，使环保参数和工艺参数得到优化，这样一来也就解决了原来技术中所出现的响应慢、过程长以及能源过度消耗的问题。另外，如今高压变频器在冶金行业也是极为常见的一种，其作用在于保证水压稳定性，进而也就使生产工艺能够趋于稳定。

（6）优化制氧机的使用。制氧机与其他设备有着根本的区别，即生产原料不同，其以空气为主，且需要大量的电能作为支撑，多数冶金厂中的制氧机都呈现出老化问题，这也是能源消耗越来越大的原因之一。为了解决这一问题，相关企业可以请专业人员对制氧机进行维护管理，也可以通过设备技术实现制氧机的系统优化，有条件的企业也可以考虑换新，这样一来机组的工作效率能够有所提升，能源消耗问题也能有所改善。如空压机冷却器，其属于基础设备之一，但若能够将其转换为高效换热器，并把铝片换掉，就可以应用铜的导热性能来维持原冷却器的效果，减少了冷却器阻力，也就减少了氧气的外散。

（7）高炉鼓风机的节能。冶金时高炉鼓风机能够始终维持厂内的气温，在运行过程中所产生的能源消耗也是不容忽视的，甚至可以说大多数电力能源都被应用到了它身上。其作为动力系统需要配备离心风机共同运行，也可以是大型高电压机，只有这样才能够满足高炉鼓风的需求，当其处于长期运转状态下时，炉况会随着时间的增长而出现巨大变化，此时风压和风量过大，若不及时排出很容易造成安全事故，但排出也就意味着这些能源被白白浪费了。想要改善该现象就需要对高炉鼓风机进行必要的改造，在此方面我国的智能技术恰恰可以发挥很好的作用，在智能技术下，高炉PID控制器会被换掉，由智能控制结构取而代之，通过对该控制器进行参数设置可以有效提升鼓风机的送风质量，也能够大大减少风力的排泄，起到节约能源的作用。

5 结语

综上所述，冶金行业的发展情况如何会直接影响到我国的整体发展情况，虽然近年来我国一直在不断更新、优化冶金技术，也针对电气节能方面采取了诸多措施，但电气能源消耗大的问题还是没有得到根本解决。高精度控制技术虽然可以在此方面发挥一定的作用，然而其也没能够达到尽善尽美的程度，因此今后相关人员还是要在此方面投入精力，不断更新和优化控制方法。主要是针对高精度控制技术以及电气设备两个方面，只有两者同步进行，才能够最大程度上的保证冶金电气节能的实现。