自动化技术在冶金行业中的现状和发展趋势.pdf

总第 1 5 1 期 2 0 1 4年 第5期 山 西 冶 金 SHANXI METALLURGY To t a l l 5l No ． 5，2 01 4 自动化技术在冶金行业中的现状和发展趋势 曾 波 湖南水 口山有色金属集团有限公司， 湖南衡阳4 2 1 5 1 3 摘要 结合我国冶金 自动化技术以及湖南水口山有色金属集团有限公司的自动化现状， 对我国冶金 自动化的 发展做了客观的评价与探讨， 分析 了冶金行业对 自动化技术的需要 ， 最后指出了自动化技术可能的发展趋势。 关键词 自动化技术有色冶金行业发展趋势 中图分类号 F 4 2 6 ． 3 ； T P 2 7 3 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 2 1 1 5 2 2 0 1 4 0 5 0 0 0 6 0 2 中国于 2 0 世纪 2 0 年代出现机械选矿厂，湖南 水口山选矿厂是旧中国第一个新式选矿厂。新中国 成立后 ， 水 口山在选矿指标 、 处理量和选矿科学技术 等方面都有较大发展。2 0世纪 5 O至 6 0年代 ， 水 口 山低频感应电炉熔锌浇注、 冷却、 脱模、 运锭的工序 自动化生产能力大大提高。 改革开放初期， 在国内国 际环境的双重影响下 ，水 口山用于生产方面的 自动 化技术并不多 ，最主要是 因国内的科学技术远远落 后于发达国家， 自主创新能力不强 ， 绝大部分技术和 设备需要引进。如 1 9 8 8 年我国开始引进 Q S L炼铅 工艺谈判 ， 至 1 9 9 3 年试投产 ， 因各种原因该工艺在 我国未获成功 ， 故难以推广。 1 9 9 8年我国有色工程设 计研究总院和水 口矿务局牵头， 组织池州冶炼厂 、 河 南豫光金铅集 团和温州冶炼厂五方集资 ，进行氧气 底吹熔炼鼓 风炉还原工业试验 水 口山炼铅法 取得成功。水 口山炼铅法是一项污染少 、 投资少 、 见 效快的可取方案， 之后在全国铅冶炼企业进行推广。 经过多年的努力 ，一批具有行业特色的 自动化 产品与技术相继 问世 ， 并投入生产 ， 如阳极 自动线 、 阴极 自动线、 精铅铸型 自动线、 液压气压技术 、 v 射 线浓度计、 超声波粒度测定仪、 X 荧光分析仪等在冶 金生产 中都发挥 了重要作用。 2 1 世纪以来 ， 水 口山 自动化技术应用与开发工 作再上新台阶， 并产生了质的飞跃。 所有设计都实现 了 C A D设计， 彻底甩掉了人工绘图， 以具有 2 l 世纪 先进水平的水口山“ 4 0万 t ” 金铜综合回收产业升级 改造项 目的开工 ，标志着又迎来 了一个水 口山自动 收稿 日期 2 0 1 4 0 7 2 3 作者简介 曾波 1 9 8 8 一 ， 男， 大学本科， 现从事冶金 自动化研 究， 助理工程师。E ma i l s h u i k o u s h a n z b 1 6 3 ．c o m 化应用与开发的春天。目前在水 口山冶金 自动化 已 经成为冶金工艺的一个重要组成部分，冶金自动化 也正是靠着本身的实力与优势不断提升在生产 中的 地位与作用_ 】 ] 。 1 有色冶金行业未来发展对 自动化技术的需求 1 ． 1 有色冶金行业未来发展及制约因素 我国虽然是 目前世界上最大的有色金属产品生 产国， 但是国内有色金属矿产资源保证程度比较低， 同时我国有色金属深加工产品和新材料开发水平与 发达国家差距较大， 短时期 内难以实现大量 出口， 有 色金属产品进出口贸易长期存在巨额逆差。来 自中 国有色金属协会的数据 2 0 1 1年我 国有色金属进出 口贸易总额创历史新高 ， 达到 1 6 0 7亿美元 ， 同比增 长 2 8 ％， 增 幅比“ 十一 五” 期问的平均增 幅高 7 ． 3 ％， 全年进出口贸易逆差额为 7 4 4亿美元 ，同比增长 8 ％； 2 0 1 3 年我国有色金属行业运行情况仍为不振， 而影响行业的主要 问题还是下游需求不旺 ，产能过 剩 ， 有色金属行业销售收入利润仅为 3 ． 5 6 ％， 同 比下 滑了 0 ． 3 6 ％。 有色行业未来在种类和质量两方面的发展都存 在着很多制约因素。 在产能增加方面， 首先是资源缺 乏的矛盾 日益突出， 例如按 目前的消耗水平 ， 现有冶 金矿产资源将很难保证本世纪内生产 的需求 ； 其次 ， 能源结构不合理 ，二次能源利用还很不充分 ，能耗 高； 第三， 推行高效、 低耗、 优质、 污染少的绿色清洁 生产虽 已有 了初步成效 ，但从总体上看还处于初始 阶段。 在品种质量方面 ， 首先是淘汰落后工艺装备 的 任务还未完成，流程的全面优化和工艺装备的进一 步优化还受各种条件的制约， 大型设备依赖进口。 其 次在新品种开发方面原创性自主创新不多，产品质 2 0 1 4 年第 5 期 曾波 自动化技术在冶金行业中的现状和发展趋势 量的技术保障体系尚需完善。 1 ．2 有色冶金行业对冶金 自动化技术的需求 制约有色行业发展问题的解决，最终必须依靠 冶金行业技术创新 能力的增强 ，同时对 冶金 自动化 技术提出了新的挑战。 铅电解精炼是粗铅精铅流程降低能耗和提 高环境质量的瓶颈，目前现状和国际炼铅发展目标 有相当大的差距 ，要向电流效率高于 9 7 ％、直流电 耗 ≤1 1 0 k W／ t P b 、铅 回收率 高 于 9 9 ％、煤耗 ≤8 0 k g ／ t P b的 2 1 世纪国际先进 目标努力。对 自动化技术 的需求主要有 信息技术与系统工程技术相结合 ， 不 断优化操作工艺， 提高技术性能指标 ； 开发更多的专 用仪表， 特别是直接在线检测质量的仪表， 采用数据 融合技术；数学模型、专家系统和可视化技术相结 合， 保证冶炼过程顺利； 时刻关注国外先进的自 动化 技术 ， 对已引进的自动化技术进行消化和吸收。 选矿自动化技术是在选矿生产中， 采用仪表、 自 动装置 、 电子计算机等技术和设备 ， 对选矿生产设备 状态和选矿生产 流程状况实行监测 、 模 拟 、 控制 ， 并 对生产进行管理的技术。 而矿物资源的贫化， 选矿设 备 的大型化 和智能化 ， 以及选矿工艺 的不断发展 ， 对 设备的效率和可靠性、过程参数的稳定及各段产品 的质量提出了更高的要求。 1 ．2 ． 1 在自动操作系统方面的要求 要求设计的程序 自动操纵某些生产设备进行周 期性操作 ，在破碎过程中对某些设备 如各段破碎 机 、 皮带运输机、 振动筛、 油泵等 按流程要求进行顺 序的启动或停机。 1 ．2 ．2 在自动监视保护系统方面的要求 要求利用各种信号连锁装置和工业电视对破碎 机 、 磨碎机、 皮带运输机等的运转状态进行监测 ， 对 生产过程 中各储矿仓排矿 口和皮带转载漏斗等关键 部位及料流进行监视。 借助流程模拟盘、 工业电视或 屏幕显示器监视整个系统的运行状况。当某一工艺 参数超出允许范围时，监视保护系统便 自动地发出 声光信号， 进行报警或预报警 ， 同时自动打开安全机 构并停车。 1 ．2 ． 3 在 自 动检测系统方面的要求 要求对重要工艺参量 如矿物粒度、 矿浆浓度 、 矿仓料位 、 泵池和浮选机的液位 、 矿浆酸碱度 、 金属 含量、 矿量、 水量、 药剂量、 电耗量等 进行连续测量 、 分析、 指示或记录， 同时将上述参量变换成电信号 ， 以便计算机进行处理和储存 ，实现选矿过程和训度 管理的自动化。 1 ．2 ．4 在调度管理系统方面的要求 现代化的选矿厂都普遍采用以计算机为中心的 自 动化管理系统。 要求 自动检测仪表提供的数据， 山 计算机计算出原矿处理量、 金属回收率 、 精矿的品位 和数量、 电能和药剂的消耗量， 并随时在计算机终端 上显示出来， 最后打字机打印出班、 日、 月生产报表 ， 供调度管理使用。 2 自动化技术的发展趋势 目前有色金属行业正处于低速时期，从积极的 一 面看， 这也是推动 自 动化技术的大好时机。 自动化技术的发展离不开各类传感器和数字科 学计算机。 传感器就是能感知外界信息并能按一定规律将 这些信息转换成可用信号的一种检测装置，简单说 传感器就是将外界信号转换为电信号的装置。传感 器由敏感组件和转换组件组成，能够满足信息的传 输、 处理、 存储、 显示 、 记录和控制等要求， 是实现冶 金工业 自动检测和 自动控制的首要环节。常用的传 感器有压力传感器、 温度传感器、 流量传感器、 位传 感器等 ， 这些传感器有效的组合 ， 实现了冶金 自动化 的顺序控制 、 过程控制、 传动控制以及运动控制， 提 高 了冶金 自动化系统 的性能『 2 ] 。 数字计算机的全流程模拟，实现以科学为基础 的设施和制造。 采用计算机仿真技术、 多媒体技术和 计算力学技术 ， 基于各种冶金模型 ， 进行流程离线仿 真和在线集成模拟， 从而实现生产组织优化、 生产流 程优化 、 新生产流程设计和新产品开发[ 3 ] 。 提升有色冶金生产制造职能。在生产组织管理 方面 ， 基于事例推理 、 专家知识的生产计划与运筹学 中网络规划技术 ，提供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化程度 ； 根据各 工序参数，自动计算各工序的生产顺序计划及各工 序的生产时间和等待时间，实现计划的全线跟踪和 控制 ， 并能根据现场要求和专家知识 ， 进行灵活 的调 整；异 常情况下的重组调度技术以及在多种工艺路 线情况下 ，人机协 同动态生产调度 。在质量管理方 面， 基于数据挖掘， 统计计算与神经网络分析技术， 对产品的质量进行预报 、 跟踪和分析 ； 根据生产过程 数据和实际数据， 判定在生产中发生的品质异常。 在 设备管理方面， 采用生产设备的故 下转第 6 6页 山西 冶金 E - m a i h s x y j b j b 1 2 6 ． C O B 第 3 7卷 4结语 基于 M E S 工艺信息管理系统能够有效实现信 息的传输， 并对工艺信息进行科学合理的管理。 该系 统能够将生产任务的技术信息资料发给生产队的车 间， 帮助车间人员能够快速、 准确的获取生产过程所 需要的技术文件， 这样就能够提高车间生产效率， 促 进企业 的快速发展。 参考文献 [ 1 ] 王凌川． 面向M E S 的工艺信息管理系统开发[ D ] ．湘潭大学， 2 0 1 2 ． [ 2 ] 杨拴强． 基于 B ／ S 模式的工艺信息管理系统研究与开发[ J ] ． 精密 制造与 自动化 ， 2 0 0 6 4 5 6 5 8 ． [ 3 ] 张绍缔． 通用信息管理系统开发平台的设计与实践[ j ] ． 信息技 术与信息化， 2 0 1 1 5 3 6 3 7 ． [ 4 ] 邓云初． 工艺信息管理系统中工艺更改的实现[ J ] ．航空制造技 术， 2 0 0 2 7 6 1 6 3 ． 编辑 白龙 P r o c e s s I n f o r ma t i o n Ma n a g e me n t S y s t e m D e v e l o p me n t B a s e d o n ME S Li Xi n E n g i n e e r i n g o f T a i y u a n I r o n a n d S t e e l C o ． ， L t d ． ， T a i y u a n S h a n x i 0 3 0 0 0 9 Ab s t r a c t Wi t h the r a p i d d e v e l o p me n t o f i n f o r ma t i o n t e c h n o l o g y ，e n t e r p ri s e i n f o rm a t i o n c o n s t r u c t i o n h a s ma d e g r e a t p r o g r e s s ．I n o r d e r t o c a n ma k e f u l l u s e o f i n f o r ma t i o n r e s o u r c e s ，t h i s p a p e r p r o p o s e s a p r o d u c t i o n t e c h n o l o g y o f m a n u f a c t u ri n g e x e c u t i o n s y s t e m ME S i n f o r ma t i o n m a n a g e m e n t s y s t e m ． T h e s y s t e m c a n s e n d p r o d u c t d r a w i n g s ， 3 D mo d e l ， t e c h n i c a l d a t a o f a s s e mb l y p r o c e s s a n d s o me o the r ri c h p r o c e s s t e c h n o l o g y a n d r e l a t e d r a w ma t e ri a l s ， c o n s t r u c t i o n e q u i p me n t a n d o the r i n f o rm a t i o n t o t h e w o r k s h o p o f s e r v i c e ，S O t h a t i t c a n r e ali z e i n f o rm a t i o n ma n a g e me n t o f e n t e rpri s e p r o d u c t i o n p r o c e s s ， l a y i n g g o o d f o u n d a t i o n f o r p r o d u c t i o n p r o c e s s i n f o r ma t i z a t i o n for t h e e n t e rpr i s e ． Ke y wo r d s ME S ， p r o c e s s i n f o r ma t i o n ， ma n a g e me n t s y s t e m 上接第7页障诊断与预报技术，建立设备故障、 寿命预报模型 ， 实现预测维护。在成本控制方面 ， 采 用数据挖掘与预报技术，建立动态成本模型预测生 产成本； 利用动态跟踪控制技术，优化原材料的配 比、 能源介质的供应、 产线定修制度、 生产调度管理、 动态核算成本 ， 以降低生产成本 。 3结语 利用 自动化来改变现代工业 的发展 ，节约有效 的资源， 降低成本费用， 以获得更好的社会、 经济效 益 。 大力发展 自动化技术 ， 可 以将我国冶金技术提高 到一个新的水平， 缩短与世界大国的发展距离， 实现 自 主研发， 对国民经济的发展起着十分重要的作用。 参考文献 [ 1 ] 郭雨春， 陈志， 王吴宇． 冶金 自动化发展的策略与思考[ J 1] ． 自动 化博览 ， 2 0 0 9 S 1 7 - 1 0 ． [ 2 ] 薛兴昌． 工业 自 动化的技术发展[ J ] ． 冶金自动化， 2 0 0 3 S 1 1 4 ． [ 3 ] 孙彦广． 冶金 自动化技术现状和发展趋势[ J ] ．冶金 自动化， 2 0 0 4 1 1 5 ． 编辑 白龙 Th e S t a t u s a n d De v e l o p me n t Tr e n d s o f Aut o m a t i o n Te c hno l o g y i n M e t a l l ur g i c a l I ndu s t r y Ze ng Bo Hu n a n S h u i Ko u S h a n N o n f e r r o u s Me t a l s Gr o u p C o ． L t d ． He n g y a n g Hu n a n 4 2 1 5 1 3 Ab s t r a c t T h i s p a p e r a p p r a i s e s an d d i s c u s s e s i mp e r s o n a l l y t h e d e v e l o p me n t o f t h e d o me s t i c me t a l l u r g i c a l a u t o ma ti o n c o mb i n e d w i t h t h e s t a t u s q u o o f me t a l l u r g i c al a u t o ma t i o n i n o u r c o u n t r y a n d o u r c o mp a n y ⋯一 Hu n a n S h u i Ko u S h a n N o n f e r r o u s Me t a l s Gr o u p C o ． L t d ．An d the n e c e s s i t y o f me t a l l u r g i c a l i n d u s t r y t o a u t o ma t i o n t e c h n o l o g i e s a r e l i s t e d a s f o l l o ws ． T h e f u t u r e d e v e l o p me n t t r e n d s o f a u t o ma t i o n t e c h n o l o g i e s a r e p r e s e n t e d a t l a s t ． Ke y wo r d s a u t o ma t i o n t e c h n o l o gy， n o n - f e r r o u s me t a l l u r g i c a l i n d u s t r y ， d e v e l o p me n t t r e n d s