冶金过程检测与控制-绪论
冶金过程检测与控制教学方法论文
冶金过程检测与控制教学方法论文冶金过程检测与控制教学方法论文冶金过程检测与控制教学方法论文【1】摘要：冶金过程检测与控制是冶金技术专业的一门专业课程。
课程具有实践性强，内容繁杂，名词概念多，教师教学过程容易单调，学生学习遇到枯燥乏味、抽象难懂问题容易失去兴趣。
在教学改革实践中，本文从教学模式、教学方法和能力培养等方面结合创造轻松愉快教学氛围实现教学目标作一些尝试和探索。
关键词：检测与控制因材施教教学方法兴趣教学冶金过程检测与控制是实践性很强的学科。
教师要通过以实践为导向进行教学，把枯燥而深奥的书本理论知识转化为丰富多彩的教学活动，打破学生厌学的心理，并充分调动学生学习的积极性与主动性，激发学生学习的兴趣，鼓励学生在实践中解决问题，发现问题，从而提高学生的创造能力和解决检测实际问题的能力，为走向工作岗位打下坚实的基础。
教师必须深入研究，积极探讨教学方法，根据学生特点和教学内容灵活多变，因材施教，提高教学效果。
一、问题式教学问题式教学，即问题具体化，用提问引导学生的思考，培养思维能力。
古希腊学者普罗塔戈说过：“头脑不是一个要被填满的容器，而是一束需要被点燃的火把。
”为了达到教学目标、突出重点、突破难点、解决疑点，根据中职教育和创新教育的精神，结合本课程内容的实际特点，确定本课程教法的指导思想是：想方设法引起学生注意，引导他们积极思维，热情参与，独立自主地解决问题。
具体做法如下：组织教学内容以问题开始，教师在解答的过程中将一个个知识点讲清、讲透。
比如教师在讲授温度测量课程内容之前，首先向学生提出问题，请两个同学回答测量概念，在搞清楚测量的概念之后，再进入新课的教学内容，以提问方式引导学生的思维。
二、举例式教学举例式教学，即结合生活物品，讲解教材，吸引学生注意力。
举例教学是贴近学生生活经验的教学方法。
检测与生活是密切相关的，只要注意观察，在日常生活中有很多现象可以与教学内容相联系。
教师首先列举生活中的例子，然后逐渐引入教学内容，这样有利于学生掌握和记忆课本上的相关知识。
金属冶炼中的在线测量与控制
在线测量在金属熔体温度控制中的应用
01
在高温熔炼过程中，通过在线测 量金属熔体的温度，实时调整加 热功率和冷却水流量，保持熔体 温度的稳定。
02
在连铸过程中，通过在线测量控 制结晶器的冷却水流量和二冷水 温度，防止铸坯出现裂纹和夹渣 等缺陷。
03控制技术在金属冶炼源自的 应用自动控制系统基本原理
们的生活水平。
金属冶炼技术的发展历程
03
古代金属冶炼
近代金属冶炼
现代金属冶炼
古代人类通过简单的熔炼和锤打技术，从 矿石中提取出金属。
随着科技的发展，近代金属冶炼技术逐渐 成熟，出现了各种先进的熔炼和精炼方法 。
现代金属冶炼技术更加注重环保、节能和 高效，如采用电弧炉、真空熔炼、连续铸 造等先进技术。
闭环控制
通过负反馈实现系统输出 对输入的跟踪，减小误差 。
开环控制
无反馈环节，系统输出与 输入之间无直接关系。
线性与非线性系统
描述系统输入与输出之间 的关系。
冶炼过程控制系统的设计
系统需求分析
明确控制目标、约束条件和性能指标。
硬件选型与配置
选择合适的传感器、执行器和控制器。
软件设计
编写控制算法和人机界面。
THANKS
动态调整
根据实际成分与目标成分的差异，动态调整控制参数。
控制技术在金属熔体温度控制中的应用
温度检测
温度稳定控制
使用温度传感器实时监测金属熔体的 温度。
通过PID控制器等算法，实现金属熔 体温度的稳定控制。
加热与冷却控制
根据温度偏差，自动调节加热或冷却 设备的输出。
04
在线测量与控制的未来发 展
在线测量技术的创新与发展
(冶金行业)冶金过程检测与控制
汽 自动开停车系统：按预先规定好的步骤将生产过程自动的投入运行或自动停车。
4.自动控制系统： 利用自动控制装置对生产中某些关键性参数进行自动控制，使他们在受到外界扰动的影响而偏
（冶金行业）冶金过程检测 与控制
第壹章：过程控制系统的基本概念
自动控制技术在工业、农业、国防和科学技术现代化中起着十分重要的作用，自动控制水平的 高低也是衡量壹个国家科学技术先进和否的重要标志之壹。随着国民经济和国防建设的发展，自动 控制技术的应用日益广泛，其重要作用也越来越显著。
生产过程自动控制（简称过程控制）-------自动控制技术在石油、化工、电力、冶金、机械、 轻工、纺织等生产过程的具体应用，是自动化技术的重要组成部分。
§1.1 过程控制的发展概况及特点 壹、过程控制的发展概况
在过程控制发展的历程中，生产过程的需求、控制理论的开拓和控制技术工具和手段的进展三 者相互影响、相互促进，推动了过程控制不断的向前发展。纵观过程控制的发展历史，大致经历了 以下几个阶段： 20 世纪 40 年代：
手工操作状态，只有少量的检测仪表用于生产过程，操作人员主要根据观测到的反映生产过程 的关键参数，用人工来改变操作条件，凭经验去控制生产过程。 20 世纪 40 年代末～50 年代：
2.军事方面： 火炮自动点火、巡航导弹
3.其他方面： 农业（病虫害防治、专家系统） 社会科学（计划生育，人口增长模型）
4.现代管理： 办公自动化（以计算机技术和现代通信技术为主体的综合处理和办公活动相关的语言、数据、
冶金过程检测与控制
操纵器将接收到的测量信号与预先规定的水位高度进行比较。
如果两个信号不相等，表明实际水位与规定水位有偏差，现在操纵器将按照偏差的大小向执行器输出一个操纵信号，手执行器执行器即可按照操纵信号来改变阀门的开度，从而使进入锅炉的水量发生变化，达到操纵锅炉汽包水位的目的。
几个常用术语：(重点明白得)被控过程（对象）工艺参数需要操纵的生产过程设备或机器等。
如锅炉汽包，发酵罐。
被控变量被控对象中要求保持设定值的工艺参数。
如汽包水位、发酵温度。
操纵变量受操纵器操纵，用以克服扰动的阻碍使被控变量保持设定值的物料量或能量。
如锅炉给水量和发酵罐冷却水量。
扰动量除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控变量变化的因素。
如蒸汽负荷的变化、冷却水温度的变化等。
设定值被控变量的预定值。
偏差(e) 被控变量的设定值与实际值之差。
在实际操纵系统中，能够直截了当猎取的信息是被控变量的测量值而不是实际值，因此，通常把设定值与测量值之差作为偏差。
§1.3 过程操纵系统的两种表示形式一、方框图方框图是操纵系统或系统中每个环节的功能和信号流向的图解表示，是操纵系统进行理论分析、设计中常用到的一种形式。
方框图组成：方框----每一个方框表示系统中的一个组成部分（也称为环节），方框内添入表示其自身特性的数学表达式或文字讲明；信号线---信号线是带有箭头的直线段，用来表示环节间的相互关系和信号的流向；作用于方框上的信号为该环节的输入信号，由方框送出的信号称为该环节的输出信号。
比较点----比较点表示对两个或两个以上信号进行加减运算，“+”号表示相加，“－”号表示相减；分支点----表示信号引出，从同一位置引出的信号在数值和性质方面完全相同。
带有输入输出信号的方框比较点分支点图1.3方框的组成单元示意图绘制方法：以如图1.4，锅炉汽包水位操纵系统为例，系统中的每一个环节用一个方框来表示，四个方框分不表示：被控对象（锅炉汽包）、测量变送装置、操纵器和执行器。
金属冶炼中的质量控制与检验方法
高精度和高灵敏度检测设备的发展
高精度检测设备
随着精密加工和测量技术的发展，高精度检测设备在金属冶 炼质量控制与检验中发挥着越来越重要的作用。这些设备能 够实现微米甚至纳米级别的测量，确保产品精度和质量。
高灵敏度检测设备
针对金属冶炼过程中涉及的有害元素和污染物，高灵敏度检 测设备能够及时、准确地检测出这些物质的含量，为环保和 安全生产提供保障。
02
金属冶炼的基本原理包括氧化还 原反应、溶解和沉淀等，根据不 同金属的性质采用不同的原理和 工艺。
金属冶炼的主要步骤
矿石准备
破碎、磨细矿石，使其达到冶 炼所需的粒度。
熔炼
将矿石或废金属加热至熔融状 态，进行氧化还原反应，使有 价金属转化为可溶性的化合物 。
精炼
通过加入适当的还原剂、造渣 剂等，去除杂质，使金属得到 提纯。
02
金属冶炼中的质量控制方法
冶炼原料质量控制
1 2
原料采购
确保采购的原料质量符合标准，从可靠的供应商 采购。
原料检验
对进厂的原料进行质量检验，确保原料质量合格 。
3
原料储存
合理安排原料的储存，防止原料在储存过程中发 生质变。
冶炼03
工艺控制
严格按照工艺流程进行冶 炼，控制各项工艺参数。
变化规律。
物理性能测试对于评价金属 材料的质量和性能具有重要 意义，能够指导冶炼工艺的 改进和优化。
该方法操作简单，但需要专 业人员进行数据处理和分析 。
04
质量控制与检验在金属冶炼中的实际应用
钢铁冶炼质量控制与检验
化学成分控制
通过定期检测原料和半成品中 的化学成分，确保符合标准要 求，并优化冶炼过程。
环保和安全性能在质量控制中的重要性
冶金过程检测与控制-第2章温度检测
2．非接触法测温：检测部分与被测对象不直接 接触，不破坏原有温度场。通常用来测量1000℃ 以上的移动、旋转、或反映迅速的高温物体。
温度测量方法的分类
测温方法 接触法
膨胀式温度计测温 热电偶测温 液体膨胀式 固体膨胀式 压力式温度计
非接触法
热电阻测温
国际实用温标（IPTS-68）的固定点
物质
平衡状态 三相点
13
第二节 膨胀式温度计
测温敏感元件在受热后尺寸或体积发生变 化，采取一些简便方法，测出它的尺寸或 体积变化的大小。 分类：液体膨胀式、固体膨胀式、压力式
一.玻璃管液体温度计
（一）工作原理
4
利用玻璃管内液体的体积随温度
的升高而膨胀的原理。 尺、安全泡四部分。
组成：液体存储器、毛细管、标
液体可为：水银、酒精、甲苯等。 当温度超过300℃时，应采用硅
90 90
二、温度测量方法
1．接触法测温：敏感元件直接与被测对象接 触，通过传导或对流达到热平衡，反映被测对 象的温度。 • 优点：直观、可靠。 • 缺点：①存在负载效应， ②受到测量条件的限制，不能充分接触， 使检测元件温度与被测对象温度不一致。 ③热量传递需要一定时间造成测温滞后 现象。（动态误差）
3. 回路总电势
由导体材料A、B组成的闭合回路，其接点温度分别为T、 T0,如果T＞T0 ，则必存在着两个接触电势和两个温差电 势，回路总电势： E AB (T , T0 ) e AB (T ) e AB (T0 ) e A (T , T0 ) eB (T , T0 )
N AT kT N AT kT0 ln ln e N BT e N BT
26 接触电势的大小与温度高低及导体中的电子密度有关。
冶金过程检测与控
• 一. 烟气除尘系统检测与控制
• 氧气在转炉吹炼的过程中，产生大量含有CO\少量CO2 及微量其他成分高温气体。在气体中央带着大量氧化铁、
金属铁和其他颗粒细小的固体烟尘。转炉烟气的特点是:
温度高，气体多，含尘量大气体具有毒性和爆炸性。倘若 这种烟气粉尘任其放散，则对环境造成严重污染。影响农 作物生长及人们的身体健康，所以必须对转炉烟气进行净 化处理，对其进行检测和控制后安全排放。
• 根据煤气中CO、CO2含量和煤气流量，可以求出炉内钢
•。 液的脱碳速度，在操作稳定的情况下，脱碳速度对判断吹
炼终点具有一定的价值，所以还设有CO \CO2自动分析装
置，通过安装在管道上的节流装置，流量变送器，把煤气
流量转换成4~20mA DC的电流信号，送至显示仪表指示 和记录。
气成分分析
•
煤气成分分析的依据和方法：回收煤气含氧量的分析， 对于保证煤气回收系统的安全是十分重要的，所以除尘系 统设有煤气含氧量的自动分析装置以监视煤气回收系统中
可能出现的爆炸性气氛。煤气回收系统一般是根据煤气中
CO的含量来决定回收还是放空的，所以还设有CO自动分 析装置。
2. 回收煤气成分分析
• 湿式除尘器的特点 湿式除尘器的特点是在净化粉尘的 同时，兼有净化有毒气体的作田，当烟气中含有可燃成分 时，用湿式除尘器可避免设备爆炸，除尘效果一般能满足
环保要求。
• 湿法除尘中，水得供应是保证除尘质量的必要条件，
因此对主要除尘器—文氏管的供水量和供水压力都安装有
自动检测装置，通过安装在供水管道上的节流装置和流量 变送器，把供水流量转换成4~20 DC的电流信号，送至显 示仪表指示和记录。
• 炉口微差压的控制范围是影响转炉煤气成份及回 收量的重要因素之一。在转炉炼钢中，炉内的烟 气量在不断的变化，炉口微差压也就随着变化。 通过炉口微差压的变化，对可调文氏管喉口装置 中RD阀的开口度实行自动调节，从而使风机的抽 风量与烟气的生成量保持一致，也就是通过对炉 口微差压的自动控制，来达到对煤气回收的最佳 控制。
第1章 过控绪论
1.1.3 过程控制系统的组成、分类及性能指标
(一）过程控制系统的组成（图1－3、图1－4）
（1）被控参数（亦称系统输出）y(t)： 被控过程内要求保持稳定的工艺参数；
（2）控制参数（亦称操作变量控制介质） q(t)：使被控参数保持期望值的物料 量或能量；
（3）干扰量f(t)：除被控参数外，作用 于被控过程并引起被控参数变化的各 种因数；
80年代初，随着计算机性能提高、体积缩小， 出现了内装CPU的数字控制仪表。基于 “集中管 理，分散控制” 的理念，在数字控制仪表和计算 机与网络技术基础上，开发了集中、分散相结合的 集散型控制系统（ DCS， Distributed Control System） 。
DCS系统实行分层结构，将控制故障风险分 散、管理功能集中。得到广泛应用。
1.组成（被控过程，系列化仪表）； 2.设计难（过程的复杂性，模型的不精确性）； 3.要求高（控制方案丰富）； 4.慢过程、参量控制； 5.定值控制
西安仪表厂
渭河电厂
巴基斯坦古杜电厂
核电厂
新疆炼油厂
武钢
哈尔滨伊兰煤气
哈尔滨伊兰煤气
污水处理厂
哈尔滨第三水厂
渭河化肥厂
扬子石化
项特征量作为性能指标，而偏差积分性能指标则是一 种综合性指标。由于在多数情况下，都希望得到衰减 振荡过程，所以以衰减振荡的过渡过程形式为例，讨 论控制系统的品质指标。
1. 系统阶跃响应的单项性能指标 单项性能指标包含了对控制系统的稳定性、准
确性和快速性三方面的评价。
1）衰减比n和衰减率ψ
设第一个波振幅为 B1、第三个波振幅为 B2
Tp
T
TS
t
闭环控制系统对设定值的阶跃扰动的响应曲线
金属冶炼过程中的测量与检测技术
金属冶炼的基本原理包括化学反 应、热力学和动力学原理等，这 些原理决定了金属提取的效率和 可行性。
金属冶炼的工艺流程
金属冶炼的工艺流程通常包括矿石准备、冶炼、精炼等阶段，每个阶段都有不同 的工艺和设备。
矿石准备阶段包括破碎、磨细、浮选等工艺，目的是将有用矿物与脉石矿物分离 ；冶炼阶段是将有用矿物通过化学或物理方法提取出来；精炼阶段则是将提取出 来的金属进行提纯和精制，以满足工业和市场的需求。
成分分析
总结词
成分分析是金属冶炼过程中的重要环节，对于控制产品质量和优化工艺参数具有重要意义。
详细描述
成分分析是金属冶炼过程中必不可少的环节，通过分析熔渣、金属和气体的成分，可以了解和控制冶 炼过程中的化学反应和相变过程。常用的成分分析方法包括光谱分析、质谱分析和色谱分析等。
04
金属冶炼过程中的检测技 术
详细描述
流量测量对于金属冶炼过程至关重要 ，因为需要控制各种气体、液体和固 体的流量以保持稳定的工艺条件。常 用的流量测量仪表包括流量计、质量 流量计和体积流量计等。
液位测量
总结词
液位是金属冶炼过程中重要的工艺参数，关系到生产安全和产品质量。
详细描述
液位测量对于金属冶炼过程至关重要，因为需要控制熔池、反应器和管道中的液位高度以确保稳定的生产条件。 常用的液位测量方法包括超声波液位计、雷达液位计和浮球液位计等。
红外线检测技术
红外线检测技术是一种利用红外辐射对物体进行无损检测 的技术，可以检测出物体的温度分布、热传导性能等。
在金属冶炼过程中，红外线检测技术主要用于检测高温熔 融金属的温度分布、熔池深度、熔体流动状态等，对于控 制熔炼过程、提高产品质量具有重要意义。
超声波检测技术
冶金过程检测及控制-第1章测量及测量误差
感受温度高度。
（2）非接触测量法。仪表的任何部分都不必与
被测对象直接接触就能得到测量结果的测量方
法。例如用光学高温计测温，是通过被测量对
象说产生的热辐射对仪表的作用而实现测温的，
因此仪表不必与对象直接接触。
第九页，共48页。
什么是接触式测量？
第十页，共48页。
对百分误差。
第二十五页，共48页。
☆☆仪表的精确度等级☆☆
仪表的精度等级（精确度等级）是指仪表在规定的工作条件下允许的最大相对百分误差。
把仪表允许的最大相对百分误差去掉“±”号和“％”号，便可以用来确定仪表的精度等级。
目前，按照国家统一规定所划分的仪表精度等级有：
0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。
则测轴与机件皆会局部或全面产生弹性变形，为防止此种弹性变形，
测轴与机件应用相同材料制成。
4. 测量因素：测量时，因仪器设计或摆置不良等原因所造成的误差，
包括余弦误差、阿贝误差等。
阿贝原则：在设计计量仪器或测量工件时,应该将被测长度与仪器的基准
长度安置在同一条直线上.测量中不遵守阿贝原则而引起的误差（阿贝误差）。
有水银柱高度读出温度值。
(2)零值法（平衡法）。将被测量与一个已知量进行比较，当
二者达到平衡时，仪表平衡指示器零，这时已知量就是被测量值。
例如，用天平测量物体的质量，用电位差计测量电势都是采用了零
法。
(3)微差法。当被测量尚未完全与已知量相平衡时，读取它们
之间的差值，由已知量和差值可求出被测量值。用不平衡电桥测量
进行计算，从而求得被测量值的方法称为间接测量。
金属冶炼中的测量与控制技术
在金属冶炼过程中，温度控制技术通过实时监测炉温、调整燃料供应或改变操作 条件等方式，确保温度波动在允许范围内，以获得最佳的冶金效果和节能减排。
压力控制
总结词
压力控制对于金属冶炼的安全和稳定 运行至关重要，它涉及到气体压力、 熔渣压力等多种因素。
详细描述
压力控制技术通过监测和控制炉内压 力，防止设备超压或欠压运行，保证 冶炼过程的稳定性和安全性。同时， 压力控制也有助于提高产品质量和降 低能耗。
案例五：镍冶炼中的流量测量技术
总结词
流量测量技术是镍冶炼中的重要参数，对生产过程控制和产品质量起到关键作用。
详细描述
在镍冶炼过程中，流量测量技术是实现生产过程控制和产品质量稳定的重要手段。通过 精确测量熔炼、分离、精炼等环节的流量参数，可以实时监控生产过程，及时调整工艺 参数，提高镍产品的纯度和回收率。同时，流量测量技术的准确性和可靠性还能有效降
金。
金属冶炼技术的发展趋势
01 高效低耗
提高金属冶炼过程的能源利用效率和资源利用率 ，降低能耗和资源消耗。
02 环保绿色
减少金属冶炼过程对环境的污染和破坏，实现绿 色可持续发展。
03 智能化自动化
利用先进的信息技术和自动化技术，实现金属冶 炼过程的智能化和自动化，提高生产效率和产品 质量。
测量技术在金属冶炼中的应
液位控制
总结词
液位控制对于金属冶炼过程中的熔池深 度和稳定性具有重要意义。
VS
详细描述
液位控制技术通过实时监测和控制液位高 度，防止液位过高或过低对冶炼过程的影 响，保证熔池的稳定运行。同时，液位控 制也有助于提高金属的提取率和降低能耗 。
流量控制
总结词
流量控制对于金属冶炼过程中的气体、液体 和固体的输送和混合至关重要。
冶金过程检测与控制
冶金过程检测与控制冶金过程检测与控制是现代冶金行业中非常重要的一部分，它对生产效率、产品质量、能源消耗等方面都有很大的影响。
冶金过程检测与控制是指通过实时检测和控制技术，对冶金过程中各个环节进行监控和控制，从而实现冶金过程的自动化、智能化和高效化运行。
冶金过程包括了炼焦、炼铁、炼钢、有色金属冶炼等多个环节，每个环节都有不同的特点和需要被检测和控制的因素。
下面我们逐一介绍一下。
炼焦是指通过加热煤炭排出气体和液体的化学过程，这个过程对钢铁生产过程来说非常重要。
在炼焦过程中，煤炭的变化和热量释放都会影响到炼焦炉的运行。
为了能够更好的控制炼焦过程，需要对炉内煤炭的温度、压力、含量等因素进行实时监测和控制，从而确保炼焦炉的稳定运行和产出的炼焦炭的质量。
炼铁是指将炼焦炭和铁矿石混合在高温下进行还原反应，从而得到熔融的铁和钢渣的过程。
在炼铁过程中，需要对炉内温度、气体成分、熔体成分等因素进行监测和控制。
通过实时监测炉子和原材料的参数，可以动态调整冶炼的参数，从而保证炉子的稳定运行和产出的铁水质量的稳定性。
炼钢是将熔融的铁水与其他合金元素进行混合，然后进行钢水的浇铸过程。
在炼钢过程中，需要对钢水熔体的成分、温度、流速等因素进行监测和控制。
在钢水浇铸的过程中，还需要实时监测钢渣的形成和分离，以及预防冷却现象对铸件质量的影响。
有色金属冶炼是利用电解或高温途径将金属从废料中提取和分离的过程，其过程与传统的冶炼不同。
在有色金属冶炼过程中，需要对电解槽温度、电压、电流、电解液浓度、PH值等因素进行实时监测和控制，从而确保冶炼产出的金属的质量和产量。
总之，冶金过程检测与控制能够实时监测和控制冶金生产环节中关键参数的变化，保证生产过程的质量和安全。
同时，应用现代化的冶炼技术，提高了生产效率和质量水平，减少了人力和能源消耗，实现了冶金生产的自动化化、智能化和高效化运行。
冶金过程检测与控制
冶金过程检测与控制冶金过程检测与控制是冶金工程中的重要环节。
随着技术的不断发展，传统的冶金生产方式已经无法满足生产的需求，因此冶金过程检测与控制成为了提高生产效率、保证产品质量的重要手段。
本文将从冶金过程检测与控制的定义、现状、技术发展等多个方面介绍冶金过程检测与控制。
一、冶金过程检测与控制的定义冶金过程检测与控制是指在冶金生产中采用一定的检测手段来实时监测生产过程中的关键技术指标，并通过反馈机制及时地调节各项参数以达到理想的生产效果的过程。
这一过程需要通过各种工艺传感器和控制器等设备的配合来实现。
二、冶金过程检测与控制的现状1. 检测手段的多样性。
随着技术的不断推进，冶金生产中的检测手段也在不断更新，包括温度传感器、压力传感器、液位传感器、流量传感器等等。
各种传感器相互配合，可以形成一个检测系统，以实现对生产过程的全面检测。
2. 控制策略的智能化。
过去，冶金生产中的控制策略多为开环控制，即根据经验配合以往的生产数据来控制生产过程。
而现在，随着人工智能等技术的不断发展，冶金过程的控制逐渐实现闭环控制，即通过实时检测生产数据，并通过反馈机制自动调整参数，实现精确控制。
3. 应用广泛程度的提高。
自动化技术的发展，使得冶金过程检测与控制的应用范围越来越广泛。
不仅仅是对各种大型冶金设备的生产过程进行控制和监测，也广泛应用于冶金加工过程的各个环节中。
三、技术发展趋势1. 多模态传感技术的应用。
传统的单模态传感器技术容易受到多种干扰，无法全面地获取生产数据。
因此，多模态传感技术的推广将成为未来冶金过程检测与控制的发展趋势。
2. 数据挖掘技术的应用。
随着人工智能等技术的不断发展，在未来的冶金生产中，数据分析将扮演越来越重要的角色。
数据挖掘技术可以通过对生产数据的分析，发现隐藏的规律和趋势，为控制提供更科学的依据。
3. 云计算技术的使用。
在未来的冶金生产中，云计算技术将成为控制系统的重要组成部分。
通过将海量的生产数据采集到云端进行处理，实现对冶金过程的全面监测和控制。
《冶金过程检测与控制》课程标准
《冶金过程检测与控制》课程标准学习领域：冶金过程检测与控制适用专业：冶金技术专业一、前言1、学习领域定位学习领域地位：本学习领域是高职高专冶金技术专业的一门专业必修课程。
主要功能：本学习领域的功能是使学生了解高炉炼铁、转炉炼钢生产中，工艺参数（温度、流量、压力）的检测控制系统，以及系统的作用、组成与生产的关系，使学生初步具有分析偏差、判断故障、正确使用与维护检测设备的能力。
与其他课程关系：本学习领域是在学习了“高等数学”、“通用机械设备的使用与维护”、“电气设备的使用与维护”、“高炉冶炼操作与控制”等专业课程后，开设的一门专业课。
2、学习领域设计思路（1）学习领域开设依据与内容选择标准：“冶金过程检测与控制”是根据该岗位群职业能力要求设置的该课程。
本课程的主要功能是使学生懂得高炉炼铁、转炉炼钢生产中所使用的检测仪表和仪表的使用维护，使学生成为懂使用、能判断（故障）、会维护的高端技能人才，为学生日后工作、独立组织生产打下必备的基础。
因此本课程在冶金技术专业中处于非常重要的地位，应当作为必修课程。
本课程立足于实际能力培养，对课程内容的选择标准作了根本性改革，改变了学科型体系以学科系统化作为课程内容选择依据的做法，围绕该岗位群的职业能力要求选择课程内容，以冶炼操作工如何使用和维护检测仪表作为课程内容的选择依据，以便更有效的培养学生实际工作的能力，提高课程内容的实用性、与工作任务的相关性。
（2）学习领域载体设计：围绕冶金生产企业常见检测仪表使用过程中的工作任务（分析偏差、判断故障、正确维护），对学生进行岗位技能的训练，将冶金生产企业应用的检测仪表作为载体，设计学习情境。
（3）内容编排：在课程内容编排上，考虑到学生的认知水平及学习规律，由浅入深安排课程内容。
（4）教学要求的说明：分为认知、操作两个领域，各作如下描述：认知领域的要求分为知道、理解、掌握三个层次。
知道：记住或复现相关知识。
理解：对已学过的知识，能用自己的语言进行表达、判断和直接应用。
金属冶炼过程中的自动化控制与监测
提供操作人员与系统交互的界面，显示工 艺参数、报警信息等。
自动化控制系统在金属冶炼中的应用场景
高炉控制系统
控制高炉内的温度、压力、气氛等参 数，优化冶炼过程，提高产量和降低
能耗。
电弧炉控制系统
通过自动化控制技术，实现对电弧炉 电极位置、电流、电压等参数的精确
控制，提高生产效率和产品质量。
转炉控制系统
成本。
提高产品质量
自动化控制系统能够 实现更精确的成分控 制和温度控制，提高
产品质量。
减少人工干预
自动化控制系统能够 减少人工干预，降低 操作人员的劳动强度
和安全风险。
监测系统在金属冶炼中的应
03
用
监测系统的基本构成与功能
数据采集
实时采集金属冶炼过程中的各种数据 ，如温度、压力、液位、流量等。
预警与控制
03 远程控制与监控
借助物联网和云计算技术，实现对金属冶炼过程 的远程控制与监控，提高生产安全性和降低运维 成本。
监测技术的发展趋势
实时监测
利用传感器和实时数据采集技术 ，对金属冶炼过程中的各种参数 进行实时监测，及时发现异常并 采取相应措施。
多维监测
通过多维度的监测手段，如温度 、压力、流量、成分等，全面了 解冶炼过程的状态和变化趋势， 为优化控制提供依据。
将金属液态凝固成金属块 或加工成各种形状的制品 。
金属冶炼过程中的自动化控制与监测需求
提高生产效率
自动化控制与监测能够实 现连续、稳定的生产，提 高生产效率。
降低能耗与排放
通过实时监测和控制，降 低能耗和减少污染物排放 。
提高产品质量
自动化控制与监测有助于 实现更精确的工艺参数控 制，提高产品质量。
冶金工业过程检测与控制技术的研究与应用
冶金工业过程检测与控制技术的研究与应用近年来，随着工业化进程的不断发展，冶金工业的重要性也日益凸显。
冶金工业作为各种金属的生产和加工基础，对于现代化的建设和国民经济的发展起着至关重要的作用。
然而，冶金工业过程的检测与控制一直是一个难题，如何在实时监测和控制中保证质量和效率是一个亟待解决的问题。
冶金工业过程检测与控制技术的研究与应用是为了提高冶金产品质量和生产效率而开展的一项技术研究。
通过对冶金工业各个环节的数据收集和分析，可以及时发现并解决生产过程中出现的问题，实现冶金产品的高质量和稳定生产。
一方面，冶金工业过程的检测技术在产品质量控制中起着至关重要的作用。
通过对熔炼、铸造、轧制等过程参数的实时监测和分析，可以实现对冶金产品结构、成分、机械性能等的准确检测。
例如，在熔炼过程中，通过监测熔炼温度、化学成分等参数，可以控制金属合金的成分比例，确保产品的化学性能符合要求。
在轧制过程中，通过检测轧制力、温度等参数，可以实现对产品的尺寸、形状等的准确控制。
这些检测技术的应用可以提高产品的合格率，减少不合格品的产生，提高了冶金工业的效益和竞争力。
另一方面，冶金工业过程的控制技术也是冶金产品质量控制的重要手段之一。
通过采用自动化控制系统和先进的控制算法，可以实现冶金生产过程的智能化和精确化控制。
自动化控制系统通过对冶金过程中的温度、压力、速度等参数进行实时监测和调节，可以减少人为操作的主观性干扰，确保产品质量的稳定性。
控制算法的优化和创新可以提高冶金工业生产过程的效率，减少能源和资源的浪费，实现冶金工业的可持续发展。
冶金工业过程检测与控制技术的研究与应用也面临着一些挑战。
首先，冶金工业生产过程的复杂性和动态性使得数据采集和分析变得困难。
不同的冶金工业环节涉及到的参数和变化规律多种多样，需要针对性地设计和开发检测与控制技术。
其次，冶金工业生产过程中存在大量的噪声和干扰，如温度、压力的波动等，这对检测和控制技术的准确性和稳定性提出了更高的要求。
冶金工程中的冶金过程控制资料
冶金工程中的冶金过程控制资料在冶金工程中，冶金过程控制是一项关键的技术，用于确保冶金工艺的顺利进行和优化。
本文将介绍冶金过程控制的基本原理和一些常用的控制方法，以及其在冶金工程中的应用。
一、冶金过程控制的基本原理冶金过程控制旨在通过对冶金工艺参数的监测和调节，实现对冶金过程的准确控制和优化。
其基本原理包括以下几个方面：1. 参数监测：通过传感器和监测设备对冶金工艺过程中的关键参数进行实时监测，如温度、压力、流量、浓度等。
2. 数据采集与处理：将监测到的参数数据进行采集和处理，包括数据传输、存储和分析，以获取准确的过程状态信息。
3. 控制策略设计：根据工艺要求和设备特性，设计合理的控制策略，包括反馈控制、前馈控制、模糊控制等，以实现对过程参数的调节和控制。
4. 控制执行：将设计好的控制策略通过执行机构实施到冶金设备中，对过程参数进行调节和控制，以达到预期的工艺要求和目标。
二、冶金过程控制的常用方法在冶金工程中，常用的冶金过程控制方法包括以下几种：1. PID控制：PID控制是一种经典的反馈控制方法，通过测量偏差、积分偏差和导数偏差来计算控制器的输出，实现对过程参数的自动调节和控制。
2. 模糊控制：模糊控制是一种基于经验的控制方法，通过建立模糊规则和模糊推理，将模糊的过程参数映射为确定的控制操作，以适应冶金过程中的非线性和模糊性。
3. 预测控制：预测控制是一种基于过程模型和预测算法的控制方法，通过对过程参数未来变化的预测，提前调节控制输出，以减小系统的响应时间和误差。
4. 优化控制：优化控制是一种通过对过程参数进行优化计算，并在给定约束条件下求解最优控制策略的控制方法，以提高冶金工程的生产效率和能源利用率。
三、冶金过程控制在冶金工程中的应用冶金过程控制在冶金工程中具有广泛的应用，以下是一些典型的应用场景：1. 炼钢过程控制：在炼钢过程中，通过对炉温、氧气流量、熔池成分等关键参数的控制，实现炉温的精确控制和熔池成分的优化，提高炼钢质量和生产效率。
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0.2.2
课程内容
序 号
课题
教学内容
教学要求
学时
2
1 2
概述 温度测量
测量仪表的测量误差、品质指 使学生了解测量仪表的品 标、选择原则及分类 质指标及各种参数，掌握仪表 的选择原则 1. 热力学温标及国际实用温标 1. 掌握热力学温标的表示方 法 2. 热电偶的测温原理及常见故障 处理 2. 通过学习热电偶的测温原 3. 热电阻的结构及测温原理 理，掌握常用热电偶、快 4. 动圈式、电子电位差计式等测 速微型热电偶的工作原理 温显示仪表 及应用，了解常用热电偶 的故障并会处理 5. 接触式测温仪表的选择、安装 及布线要求 3. 了解热电阻的结构，掌握 6. 辐射测温基本原理及辐射式测 测温原理，深入了解使用 温计 中的故障并会处理 4. 深入了解动圈式仪表、电 子电位差计、自动平衡电 桥的工作原理 5. 了解接触式测温仪表的选 择、安装及布线要求 6. 深入了解辐射式测温计的 测温原理，掌握灯丝隐灭 式光学高温计的使用方法
4
举例
保持锅炉汽包内的液（水）位 高度在规定范围内是非常重要 的，若水位过低，则会影响产 汽量， 且锅炉易烧干而发生事故；若 水位过高，生产的蒸汽含水量 高， 会影响蒸汽质量；这些都是危 险的。因此锅炉汽包液位是一 个重要的工艺参数。
锅炉汽包液位控制系统
0.1.2
过程控制的特点
1.系统由过程检测、系列化生产的自动化仪表组成
反应器反应温度自动调节系统
保持锅炉汽包内的液（水）位 高度在规定范围内是非常重要 的，若水位过低，则会影响产 汽量， 且锅炉易烧干而发生事故；若 水位过高，生产的蒸汽含水量 高， 会影响蒸汽质量；这些都是危 险的。因此锅炉汽包液位是一 个 重要的工艺参数。
锅炉汽包液位控制系统
过热蒸汽温度过高可 能造成过热器、蒸汽 管道等的损坏，因而 过热气温的上限一般 不应超过额定值5℃， 过热蒸汽温度过低， 又会降低热效率，影 响锅炉的经济运行， 因而过热气温的下限 一般不低于额定值 10℃。
保持锅炉汽包内的液（水）位 高度在规定范围内是非常重要 的，若水位过低，则会影响产 汽量， 且锅炉易烧干而发生事故；若 水位过高，生产的蒸汽含水量 高， 会影响蒸汽质量；这些都是危 险的。因此锅炉汽包液位是一 个 重要的工艺参数。
6
3
压力测量
1. 弹性元件及弹簧管、电接点压 1. 了解弹性元件的形状、类 力表的选择与安装 型，深入了解弹簧管、电 2. 霍尔片、电容式压力传感器的 接点压力表的选择与安装 工作原理 规则 3. 力平衡式、电容式等压力变送 2. 深入了解霍尔片式、电容 器的工作原理及性能 式压力传感器的工作原理 3. 深入了解力平衡式、电容 式等压力变送器的工作原 理及性能
发电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统
仪表的发展过程 ������ 20世纪50年代以前，主要是人工调节，凭经验指 导生产 ������ 20世纪50~60年代，基地式仪表对生产过程的简 单调节 ������ 20世纪60年代开始，控制理论和控制技术及计算 机技术的应用推动了生产过程自动化，单元组合仪表 进行自动、复杂控制 ������ 20世纪70年代以来，出现计算机控制系统，集散 控制系统(DCS)，在硬件上将控制回路分散化，将数据 显示、实时监督等功能集中化，有利于安全控制生产 ������ 20世纪80年代以后，出现二级优化控制，在DCS 基础上实现优化和先进控制
2
9
厚度与宽 度的测量
板材、带材、管材、棒材及型材 深入了解放射性元素、激 等厚度与宽度的测量仪器及在线测 光测厚仪和光电测宽仪、线性 量 CCD测宽仪等仪表的工作原理 及工作环境特点 1、过程控制概述及控制系统过 1、了解自动控制系统的组 渡过程的品质指标 成、分类，理解衡量过渡过程 2、被控对象的动态特性 品质的五大指标 3、调节器的控制作用及系统投 2、理解被控对象的放大系 运和故障判断 数、时间常数、滞后时间等动 态特性 3、理解调节器的双位比例 积分微分控制作用原理，了解 系统投运和故障判断方法
电动单元组合仪表
由电动仪表构成的控制系统中，仪表之间通常采用如图 所示的联接方式，即现场与控制室仪表之间采用直流电 流信号；控制室内部仪表之间采用直流电压信号。
控制系统仪表之间典型联接方式
数字控制仪表
• 积木式结构 • 采用微电脑技术，可进行数字运算
• 编程方法简单
• 自整定、自诊断的功能 • 通讯功能
单元组合式仪表：具有高度的灵活性和通用性，可以根据实 际需要组合、搭配，构成各种单参数或多参数的自动控制系统。
气动单元组合仪表
• 采用140kPa压缩空气为能源，以20～100kPa标准 统一信号输出。
• 结构简单、价格便宜、性能稳定、工作可靠、安 全防火防爆。
• 特别适用于石油、化工等易燃易爆场合。
0.1.3
检测仪表
检测：是指在工业生产过程中，为及时监视、控制生产 过程，而对生产工艺参数进行的定性检查和定量测量的过程。 实现生产过程参数检测的装置称为过程检测仪表。 检测仪表是过程控制系统的重要组成部分。 在工业生产中，为了保证生产过程正常、高效、经 济地运行，需对工艺过程中的主要参数（如温度、压力、 流量、液位、成分等）进行实时检测与优化控制。为此， 就要选择合适的检测仪表，采用正确的检测方法进行测 量。对这些参数的检测构成了过程检测的基本内容。6 Nhomakorabea12
冶金过程 仪表检测与 控制
1. 了解高炉本体、送风系统、 2 热风炉煤气燃烧系统的仪 表检测与控制 2. 了解供氧系统、烟气除尘 系统、原料系统、钢水终 点温度系统及碳含量检测 与控制 3. 了解连续加热炉和均热炉 的热工参数检测与控制 4
13
机动
合计
48
几个常用字母代号
F（Flow）：流量 L（Level）：物位 P（Pressure）：压力 T（Temperature）：温度 W（Weight）：重量
冶金过程检测与控制
河北联合大学 主讲教师： 张 茁
0 绪论
0.1 过程控制与检测仪表
0.1.1 过程控制
按一定工艺要求进行的生产过程的自动控制。 (用自动化仪表来检测、控制生产)
工业中的过程控制是指以温度、压力、流量、物位和成分等工艺参数 作为被控变量的自动控制。
过程控制的作用
优化技术经济指标 提高劳动生产率 节约能源 改善劳动条件
电动单元组合仪表
• 采用24VDC 或220VAC供电，传输信号为电信号（电流、 电压或数字），采用4-20 mA DC或0-10mA DC标准统 一信号。 • 能源获取方便、信号传输和处理容易、便于实现集中 显示和操作等，便于计算机接口。
• 部分仪表（如DDZ-Ⅲ型）采取了先进的安全防爆措施， 能构成本质安全防爆系统，同样能应用于易燃易爆场 合。目前在工业生产过程控制中应用了最为广泛。
过程检测仪表作用
以信息的获取、转换、显示和处理为主要内容的检测 技术已经发展成为一门完整的技术学科，在促进生产发展 和科技进步的过程中发挥着重要的作用。
（1）过程检测仪表是现代工业生产过程中产品检验和质 量控制的重要工具。
如：典型零件的加工质量控制。零件加工尺寸和表面粗糙度是零件加工质量的主要指标。 为了避免或者减少零件在加工过程中的废品率和监测加工过程的状态 ,需要采用在线 检测零件尺寸和表面粗糙度的方法。
1. 测试技术在轧制生产中的作用、 1. 电测装置的构成及电测法的基 本原理 2. 电阻应变片、应变仪的构成及 工作原理 2.
8
应力应变 与扭矩测量
1. 零件的应力应变测量 2. 扭矩测量
1. 了解应力应变测量的目的 和方法，理解拉伸压缩应 力测量中的单臂、半桥、 全桥及弯矩的测量原理 2. 理解扭转应变测量及扭矩 的计算
（2）检测仪表在生产设备安全运行监测中应用广泛。
如：电机转子轴向窜动位移测量。 转子窜动量过大,会导致传动设备的转动部分 和固定部分发生摩擦引起设备震动,使止推轴承负载过大引起轴瓦加速磨损, 甚至发生设备毁坏事故。
温度变 送器
调节器
对于带夹套的反应釜，可采用控制进入夹套的加热剂（或冷却剂）流 量，稳定釜内温度
我国过程控制技术的发展
50年代末期，主要采用机械式和气动仪表
60年代广泛采用Ⅰ型电动单元组合仪表 70年代中期，Ⅱ型电动单元组合仪表成为过程 检测和控制的主流产品 80年代初，开始采用Ⅲ型电动单元组合仪表 ， 相继引进了分布式控制系统（DCS）、可编程序 控制器（PLC）和工业PC机（IPC）
生产过程自动控制系统，由被控制对象（生产设备及流 程）、检测仪表、控制仪表和执行机构四个基本部分组成。
f(t) r(t) z(t) 测量变送 e(t) u(t) q(t) y(t)
控制器
执行器
被控过程
检测仪表是过程控制的“眼睛”； 许多过程控制系统不能长期使用的主要原因就在于传 感器故障！
4
10
过程控制 原理及系统
6
11
执行器
1. 电动执行器的结构、作用、工 1. 了解电动执行器的结构、 作原理及特点 作用及产品组成，了解伺 2. 气动执行器的结构、作用、种 服放大器和执行机构的工 类及工作特性 作原理及组成 3. 调节阀 2. 了解气动执行器的结构、 种类及工作特性 3. 理解生产中所用的七种调 节阀的工作原理 1. 炼铁生产过程仪表检测与控制 2. 炼钢生产过程仪表检测与控制 3. 轧钢生产过程仪表检测与控制
6
物位检测
物位检测计的工作原理及特点
深入了解浮力式、差压式、 2 电容式等物位检测计的工作原 理及工作环境特点 了解测试技术的基本概念、 4 作用及分类，深入了解电 测法的基本原理和电测装 置的构成 了解电阻应变片的构造及 电阻应变仪的组成，掌握 电阻应变片及应变仪的工 作原理