电石炉生产自动化解决方案

电石炉生产自动化解决方案
一、前言
电石生产装置的开关量点数很多，自控方案是比较复杂的，联锁和顺序控制很多，而普通的回路控制几乎没有。

联锁程序主要包括：干燥尾气温度联锁、输送系统联锁、除尘器联锁、大除尘输送联锁、电炉尾气温度和压力联锁、压放设备联锁、液压系统联锁、液压系统卸荷联锁。

顺控程序包括：碳素和石灰的输送控制、电炉配料和加料控制、电极压放控制、电极上拔控制、大除尘清灰卸灰控制。

另外，电极的升降也是复杂控制。

二、工艺流程简介
三、控制方案
3.1干燥尾气温度联锁
干燥尾气温度联锁是为了保护给干燥尾气除尘的布袋除尘器的。

当尾气温度高时需要开启混风阀，将冷的空气混入尾气中再进入布袋；而当温度达到高高限
报警时，则需要关闭尾气进除尘器的阀门，将尾气直接放空，以避免烧坏布袋。

3.2输送系统联锁
图四上料系统
输送系统联锁程序是在输送过程中，当后面的设备出现故障时联锁前面的设备也停止，以防止堆料、卡料而损坏设备。

联锁的顺序是：炉顶皮带→滚动筛→挡边皮带机→输送平皮带→碳素称重皮带或石灰振动给料机
3.3除尘器联锁
图二净化系统
除尘器联锁是在卸灰过程中，如果卸灰阀出现故障（阀门开关反馈没到位或者电机不转）要联锁停止灰仓振荡器并关闭正吹和反吹阀门，同时将该布袋除尘器切除到离线状态。

3.4大除尘输送联锁
在大除尘布袋除尘器卸灰过程中，如果后面的设备出现故障时联锁前面的设备也停止，以防止堆料、卡料而造成设备的损坏。

联锁的顺序是：大倾角皮带→埋刮扳机C →埋刮扳机A和B。

3.5电炉尾气温度和压力联锁
当干燥尾气的温度超高时，为了保证后面大除尘的布袋除尘器不被烧坏，将采取一系列的措施。

措施包括：立刻开启已投入联锁的、尾气温度最高的电炉的混风阀；待30秒后，如果温度仍没有恢复到正常值，则开启已投入联锁的、尾气温度第二高的电炉的混风阀；待60秒过后，如果温度仍没有恢复到正常值，则开启尾气最后一个电炉（已投入联锁的）的混风阀；待90秒过后，如果温度仍没有恢复到正常值，则将投入联锁的电炉的放散阀全部开启。

而采取了措施后，
温度恢复到正常值时，则将以开启的混风阀和放散阀全部关闭，恢复到联锁之前的正常状态。

当干燥尾气的压力超高时，为了保证后面大除尘的布袋除尘器不被冲破，将联锁将已投入联锁的电炉的放散阀全部开启。

3.6压放设备联锁
在电炉的电极已送电的情况下，电极下滑脱落到炉底将酿成重大事故。

密闭电炉采用的是把持器组（也称组合式把持器），压放设备的联锁就是把持器组的联锁控制。

把持器组的联锁是在任何时候都不能有两个及以上的把持器处于松开的状态。

3.7液压系统联锁
图三液压系统
当液压系统压力低的时候自动启动一台油泵，当压力达到高限设定值时，油泵自动停止，但是如果油泵启动后在规定的时间内压力没有达到高限设定值，则自动将另一台油泵启动，然后将先启动的油泵关闭，并发出报警。

3.8液压系统卸荷联锁
液压系统卸荷是将油泵关闭，将油路上的卸荷阀打开，将油压卸掉。

此时，大力缸、小力缸、把持器的进油路和回油路上的电磁阀必须出于关闭状态，否则，因为没有油压，电极将会下落，从而造成安全事故。

液压系统的卸荷通常是在设备出现故障的时候使用。

例如，通过电极升降调节电流时，连续6次向同一方向的动作仍无法使电流恢复到正常状态时，说明大力缸或许出现了问题，操作员可能就会对液压系统进行卸荷。

3.9碳素和石灰的输送控制
碳素的输送控制包括各种碳素进行配比加料和输送两部分。

电石生产中加的碳素包括焦炭和白煤（俗称无烟煤），通常是两种以上进行配比。

动态配比加料对于比例和配料的均匀性要求很高，因此可以采取以一种碳素为基准，其他几种碳素根据他进行随动调节。

碳素和石灰的输送过程是相似的，输送的设备也基本相同。

输送程序控制的难点是实现自动控制，即什么时候启动输送，向哪个料仓加，什么时候停止称重皮带或者振动给料机。

启动输送程序的条件是：当一个电炉的料仓出现低低位报警，或者没有低低位报警时，某一个电炉出现低位报警的料仓数目达到设定值，就启动输送程序。

优先加低低位的料仓，如果没有低低位的料仓，则按照位置顺序依次加。

每启动一次输送程序则将所加电炉的所有料仓全部填满。

3.10电炉配料和加料控制
现场的操作人员根据电炉的各个电极周围物料的消耗情况决定是否启动一次加料过程。

加料之前要先将碳素和石灰按照设定的比例加到各自的计量料斗里，当下料阀和混合给料机（有的电炉电极是有的，有的是没有的）开启后，将两个计量料斗下面的振动给料机按照一定的频率开启，则开始加料过程。

在加料过程中，碳素和石灰也要按照设定的比例进行加入。

方法是将石灰的振动给料机的频率固定，碳素振动给料机的频率根据实时的配比独断的调整大小。

3.11电极压放控制
电极在电石生产中是要消耗的，因此隔段时间就需要对电极压放一次。

压放是一个严格的顺控程序，动作的顺序和条件判断，以及各动作间的延迟时间都必
须严格遵守，否则将可能出现重大的安全事故。

密闭电石炉采用的是把持器组，压放过程式通过对把持器组上设备的顺序操作，实现电极的压放。

在一个电炉装置上一般有三个电极，每个电极上通常会有多个组合式把持器（由工艺所决定），有的电极有8个组合式把持器，有的有4个组合式把持器。

在压放过程中，就是首先松开1#把持器，接着将1#把持器上升一定高度，然后再将其报紧；剩余的把持器依次执行上述动作，直到最后一个把持器完成该动作后，该电极就完成一次压放。

3.12大除尘清灰卸灰控制
大除尘的布袋除尘器运行一段时间后，布袋的内侧会积很多灰尘，如果不清除的话系统的压力会增加，除尘的效率回降低。

因此每隔一段时间就需要对布袋进行一次清灰，清灰之后还需要将灰从除尘器里卸掉，输送走。

清灰的过程首先是先关闭正吹阀门，然后开启反吹阀门，利用风对布袋的震荡作用将布袋上的灰清下来。

卸灰的过程则是先开启卸灰阀，再开启振荡器，将灰仓里的灰震荡下来，卸到除尘器下面的埋刮板机上。

清灰和卸灰有两种方式，一种是先清灰再卸灰，另一种是清灰和卸灰同时进行。

3.13电极的升降
图四炉控系统
电极升降的控制方式有三种：恒电流、恒功率和恒流压比。

正常情况下，电极的电流和电极插入到炉料的深度成正比。

即如果电流升高，则需要将电极升起来一些；而当电流下降时，则需要将电极下降一些。

电极的上升和下降都是对大力缸油路上的电磁阀发脉冲信号来实现的。

当电流（或功率或流压比）超过设定值，并且偏差大于设定偏差范围时，系统发电极上升的短脉冲命令，执行完一次，延迟一定时间再判断。

而当电流（或功率或流压比）低于设定值，并且偏差大于设定偏差范围时，系统发电极下降的短脉冲命令，执行完一次，延迟一定时间再判断。

动作命令和判断是循环进行的。

电极升降时，如果连续向同一方方向调节7次，则自动程序会切出自动运行，恢复到手动状态。

并发出报警。

此时现场操作人员应该根据电流及实际的工艺情况选择措施。

如果是电流确实在误差之外，那么此时通过手动按钮调节电流。

如果现场出现故障，比如说，大力缸卡住或者油路阀门故障则需采取卸荷措施，采取卸荷措施之后，油路的压力为0。

此时不能动现场的任何设备。

程序关于此功能设计了联锁。

现场处理完成之后，必须点卸荷复位按钮才能将重新操作设备。

3.14炉内压力的控制
密闭电石炉的炉压一般控制在0~5mm水柱，目的是：⑴防止炉内进大量空气；
⑵控制炉子上无明显较大的火焰，防止烧损设备和污染环境。

⑶防止由于炉压过大，炉内一氧化碳从环加料系统逸出。

密闭炉压的控制极为重要，若负压过大则进大量空气，可使料中温度进一步增高，料层上部的炉料由于温度增高，电阻下降，增大了支路电流，影响电极深入，形成料层与电极上抬的恶性循环。

当电炉内的压力达到联锁上限时，联锁关闭烟道闸门，并开启烟囱闸门。

四、典型应用
广宇电石项目新建3台30000KVA密闭电石炉项目，选用我公司的TDCS9200控制系统，每台电石炉采用一套TDCS9200控制系统，每套系统设立四个远程I/O 远程站，远程站跟主控制站之间的通讯根据实际距离的远近选用光纤或双绞线连接。

DCS和仪表的控制范围：电石炉本体、配料站、电石炉本体循环冷却水、除尘、净化、石灰窑、焦炭烘干。