中国冶金自动化技术的进步与发展趋势分析

   2022-11-24 工业品商城101
核心提示:在控制算法上,PID算法广泛应用于重要回路控制。智能控制和先进控制已初步应用于电炉电极升降控制、连铸结晶器液位控制、加热炉燃烧控制、轧机轧制力控制等。,并取得了一些成果。检测方面,涉及回路控制、安全生产、电能计量的流量、压力、温度、重量等信号的检测仪表较为齐全;软测量技术在软熔带形状和位置、高炉炉缸渣

在控制算法上,PID算法广泛应用于重要回路控制。智能控制和先进控制已初步应用于电炉电极升降控制、连铸结晶器液位控制、加热炉燃烧控制、轧机轧制力控制等。,并取得了一些成果。

检测方面,涉及回路控制、安全生产、电能计量的流量、压力、温度、重量等信号的检测仪表较为齐全;软测量技术在软熔带形状和位置、高炉炉缸渣铁水平、炼钢过程熔池钢水碳含量和温度、连铸过程结晶器漏钢预报、钢材质量和力学性能预报等方面取得了初步成果。

在电气传动方面,广泛采用交流变频节能技术;国产大功率交流和DC传动已成功应用于轧钢生产线。

在过程控制方面,计算机过程控制系统的普及率有了很大的提高。中国钢铁工业协会最近的调查结果显示,按照冶金工艺,57.54%的高炉、56.39%的转炉、58.56%的电炉、60.08%的连铸和74.5%的轧机采用了计算机过程控制系统。结合工艺知识、数学模型、专家经验和智能技术,在炼铁、炼钢、连铸、轧钢等典型工位的工艺模型和工艺优化方面取得了一些成果,如高炉炼铁工艺优化与智能控制系统、副枪转炉动态数学模型、电炉供电曲线优化、智能钢包精炼炉控制系统、连铸二冷水优化设定、轧机智能工艺参数设定等。

根据中国钢铁工业协会的调查结果,约10%的炼铁工序、约25%的炼钢工序和约50%的轧钢工序采用了生产管理计算机系统。冶金企业逐渐认识到MES(制造执行系统)的重要性,在综合应用运筹学、专家系统、过程模拟等技术,协调生产线各工序的运作,物流全程跟踪,质量跟踪与控制,成本在线控制,设备预测与维护等方面取得了初步成果。

随着企业管理水平的不断提高,“信息化带动工业化”已成为冶金企业的共识,企业信息化方兴未艾,受到企业领导的高度重视。企业开始了信息化规划和建设,很多企业建设了企业信息网络,为企业信息化打下了良好的基础。根据中国钢铁工业协会的报告,“全国年产钢500万吨以上的8家企业100%上了信息化项目,年产钢50万吨以上的58家企业中有45家上了信息化项目,占比77.6%”。

宝钢、WISCO、宝钢集团不锈钢分公司等企业已在主要生产线上建立了MES和产销一体化系统。宝钢不锈钢分公司在钢铁企业中率先建设了企业生产指挥驾驶舱。企业信息化已经从信息集成走向知识挖掘。宝钢在建立生产经营数据仓库和知识获取方面走在了国内同行的前列。开发了综合数据挖掘系统、基于数据挖掘的质量分析技术、基于数据仓库的客户服务知识库、智能质量设计知识库,取得了显著成效。

冶金过程在线连续检测与监控系统。采用新型传感器技术、光机电一体化技术、软测量技术、数据融合与数据处理技术、冶金环境可靠性技术,以关键工艺参数闭环控制、物流跟踪、能量平衡控制、环境排放实时控制和产品质量全过程控制为目标,实现了冶金过程在线检测与监控系统,包括铁水、钢水和炉渣成分和温度的检测与预测,钢水纯净度、钢坯和钢材温度、尺寸、组织和缺陷的检测与预测。

冶金过程中关键变量的高性能闭环控制。基于机理模型、统计分析、预测控制、专家系统、模糊逻辑、神经网络、支持向量机(SVM)等技术,以过程稳定性和改善技术经济指标为目标,在对上述关键过程参数在线连续检测的基础上建立综合模型,采用自适应智能控制机制,实现冶金过程关键变量的高性能闭环控制。包括高炉闭环专家系统、钢水成分和温度闭环控制、板坯和钢的尺寸、组织和性能闭环控制等。

大功率高性能电力驱动。采用新型电力电子元件,大功率高性能交-DC-交变频驱动,高中压变频驱动,超大功率交-交变频驱动。

冶金过程的全息集成。实现了钢铁轧制的横向数据集成和相互传输,实现了管理-计划-生产-控制的纵向信息集成。同时,将实时生产数据和关系数据库集成为数据仓库,采用数据挖掘技术为生产管理和控制提供决策支持。

整个过程由计算机模拟,实现科学的设计和制造。利用计算机仿真技术、多媒体技术和计算力学技术,基于各种冶金模型,对过程进行离线仿真和在线集成仿真,生成分布式、网络化、集成化的“虚拟工厂”软件系统环境。通过人机交互和协同计算,模拟钢铁产品的整个生产过程。支持生产组织优化、生产流程优化、新生产流程设计和新产品开发优化。

提高钢铁生产制造的智能化。在生产组织管理方面,基于案例推理和专家知识的生产计划和运筹学中的网络规则技术提供了快速调整作业计划的手段和能力,以提高生产组织的柔性和敏捷性。根据各工序的参数,自动计算各工序的生产顺序计划、各工序的生产时间和等待时间,实现整个计划的跟踪和控制,并根据现场要求和专家知识进行灵活调整;异常情况下的重组调度技术和各种工艺路线下人机合作的动态生产调度。在质量管理方面,基于数据挖掘、统计计算和神经网络分析技术,对产品质量进行预测、跟踪和分析。根据生产过程数据和实际数据,确定生产中的质量异常。在设备管理方面,采用生产设备故障诊断和预测技术,建立设备故障和寿命预测模型,实现预知维修。在成本控制方面,利用数据挖掘和预测技术,建立动态成本模型,预测生产成本。利用动态跟踪控制技术,可以优化原料配比、能源介质供应、生产线维护系统、生产调度管理,动态计算成本,降低生产成本。

能源管理和优化系统。针对新一代可循环钢铁制造过程,采用能源介质和主要能效设备在线监测、能源负荷预测和能源供需平衡分析、能源结构和调度优化等关键技术,形成在线能源监测装置、能效分析工具和企业级能源优化系统。

企业信息集成到行业信息集成。信息化的目的之一是实现信息共享,在有效竞争的前提下趋利避害。在企业信息化编码体系标准化和企业内部异构数据/信息集成的基础上,将进一步实现协同制造企业、全行业信息网络建设和宏观控制信息系统的信息集成,直至全球行业信息网络建设和宏观控制信息系统。

管一体化实现真正的绩效管理。协调供、产、销流程,实现从订单合同到生产计划、制造作业指导书,再到产品入库、发货的信息化。生产和销售融为一体,计划和调度与生产控制有机联系;设计进入制造,质量控制全程跟踪,PDCA质量循环体系完善;成本管理在线覆盖生产过程,资金控制实时贯穿企业所有经营活动。通过预算、预警和预测,可以实现事前控制和过程控制。

 
 
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