電石爐電極自動控制系統(tǒng)

靜 陽

大連重工機電設(shè)備成套有限公司 遼寧 大連 116000

1 概述

電石爐通過冶煉變壓器，將35KV(或110KV)高壓電變成低壓后，經(jīng)由短網(wǎng)、軟銅線等導(dǎo)入電極，電極插入爐料內(nèi)，經(jīng)過電極電弧熱和爐料電阻熱使爐料反應(yīng)生成產(chǎn)品。電石爐生產(chǎn)最重要的環(huán)節(jié)就是電極的控制，生產(chǎn)人員通過對電極入爐深度或變壓器檔位的控制，實現(xiàn)對電極電參數(shù)的調(diào)節(jié)，進而實現(xiàn)電石爐的最優(yōu)控制。

電石爐的電極系統(tǒng)包括電極套筒、電極、電極升降裝置、電極壓放裝置。電極自動控制主要指電極壓放自動控制和電極套筒升降自動(行業(yè)內(nèi)稱電極升降自動，以下簡稱電極升降自動)控制。

2 電極自動的必要性

電石爐的電極為連續(xù)式自動焙燒電極，是由電極糊和鋼板卷制而成的鐵殼組成的，電極糊裝在鐵殼內(nèi)，當電極與原料接觸時，會產(chǎn)生電弧，經(jīng)過高溫焙燒，使電極糊碳化而形成電極。這種電極在電石爐生產(chǎn)過程中是要不斷消耗的，所以需要間接下放電極，以保證生產(chǎn)正常。

由于從電極糊顆粒到形成電極需要一個慢慢碳化的過程，若連續(xù)不斷的通過下放電極來調(diào)節(jié)電參數(shù)，將未焙燒好的電極下放至爐內(nèi)，勢必會造成斷電極事故，此時需通過控制電極的升降來達到對電石爐電參數(shù)的調(diào)節(jié)。

實際生產(chǎn)中，生產(chǎn)人員也是主要通過調(diào)節(jié)電極升降并根據(jù)實際爐況定時壓放電極來操控電石爐的。

據(jù)統(tǒng)計，1臺電石爐3根電極每天的升降次數(shù)總和約1500次，電極壓放次數(shù)約100次，投入電極自動控制系統(tǒng)后，操作工每天操作次數(shù)減少約1600次，將大大減少操作工工作量，并能有效規(guī)避人為原因造成的操作失誤。

3 電極壓放自動

電極插入電石爐料部分會慢慢消耗，故需每隔一段時間壓放一次電極進行補充，每次壓放量約20mm，在電石爐有功功率確定時，電極的消耗速度是一定的，此時只需要設(shè)定壓放間隔時間，自動壓放電極即可。

如圖1所示，電極壓放自動控制除具備按設(shè)定時間自動壓放電極功能外，還應(yīng)具備單次壓放量統(tǒng)計、累計壓放量統(tǒng)計、累計壓放次數(shù)統(tǒng)計等功能。生產(chǎn)人員可定期記錄并手動對統(tǒng)計數(shù)據(jù)清零。

4 電極升降自動

當生產(chǎn)人員根據(jù)爐況將電石爐變壓器調(diào)整到合適檔位時，將中一段時間內(nèi)保持該檔位運行，由于爐內(nèi)原料一直在進行焙燒、原料變化、電石出爐等情況，熔池實時發(fā)生變化，導(dǎo)致電極的電壓、電流等電參數(shù)實時變化，此時就需要通過對電極位置進行微調(diào)來達到保持電極電參數(shù)相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

電極升降自動控制需要設(shè)定電極的目標值、電極電流偏差值、電極電阻設(shè)定值、電極電阻偏差值、有功功率設(shè)定值、有功功率偏差值等參數(shù)，輔以電極位置上下限，參數(shù)設(shè)定好后控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定參數(shù)進行電極升降自動調(diào)節(jié)。

電極升降自動共分為恒電流、恒電阻、恒功率三種模式，三種模式分別將電極電流、電極電阻、電極有功功率作為可控參數(shù)，當PLC程序判斷可控參數(shù)超出生產(chǎn)人員設(shè)定的允許區(qū)間時，程序?qū)⑤敵雒?，對電極進行上升或者下降操作。一次動作執(zhí)行時間約3S左右，動作執(zhí)行完成后程序會有一個等待時間，在等待時間內(nèi)，不執(zhí)行下一次判斷。電極升降自動參數(shù)設(shè)置如圖2所示。

圖1

圖2

5 運行效果

根據(jù)對內(nèi)蒙古某項目一臺電石爐項目自2018年1月8日至4月30日電極自動化率進行統(tǒng)計，自動化率均超過90%，大大降低了操作工的工作量。如圖3。

自動時間/h總時間/h自動化率電極12360.852526.90.93電極22330.752526.90.92電極32320.612526.90.92

6 結(jié)論

由此可見，電石爐自動控制是電石生產(chǎn)控制的趨勢所在，且經(jīng)現(xiàn)場實踐運行效果非常好，自動化率高，基本可以解放操作工的雙手，大大降低工作量，減少人為操作的隨意性和操作失誤的概率，提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性，從而提高企業(yè)效益。