密闭电石炉自动控制系统

密闭电石炉自动控制系统

吴殿宏

中海网络科技股份有限公司上海

摘要：电石炉是生产电石的核心设备，本文介绍了一种密闭电石炉自动控制系统。首先详细阐述了电石炉的生产工艺流程和反应原理，然后根据工艺，制定出合理的控制策略。本系统通过模糊控制，实现了电极三相电流的平衡稳定；通过自动循环配料上料，节省了上料时间，通过电极自动定时压放，节省了人力劳动。

关键词：密闭电石炉；自动化；节能增效

Abstract:Calciumcarbidefurnaceisthecoreequipmentofcalciumcarbideproduction,thispaperintroducesanautomaticcontrolsystemofcalciumcarbidefurnacebasedonPLC.Firstelaboratedtheproductionprocessandreactionprincipleofcalciumcarbidefurnace,andthenaccordingtotheprocess,developareasonablecontrolstrategy,wedesignafullautomaticcontrolrequirementsofthecontrolsystem.Thissystemthroughfuzzycontrol,realizesthebalanceandstabilityofthethree-phasecurrentelectrode;throughtheautomaticcycleofingredientsonthematerial,savesthefeedingtime;throughautomatictiminganddischargeofelectrodes，saveslaborforce.

Keywords:closedcalciumcarbidefurnace;automation;energysavingandefficiency

0引言

电石（化学名称CaC2),是十分重要的化学原料，电石炉作为生产电石的核心设备，具有大量消耗电能、炉内状况变化大、现场工作环境恶劣、电磁干扰强的特点。它工作的稳定与否直接关系到电石产品的质量，对电石炉生产过程进行自动控制是冶炼厂节能增效的重要手段之一。

1电石生产工艺

（1）化学反应原理

石灰和兰炭经过一系列处理，通过称量斗称量后，以合理的配比混合均匀，投料到炉内；电能经变压器、短网、组合式把持器、电极输入电石炉内；炉内混合原料在电弧产生的高达2000℃左右的温度下进行化学反应：

反应方程式：3C+CaO=CaC2+CO↑

反应生成液态电石（CaC2），并产生CO炉气。

（2）生产流程图

2电石炉控制策略

电石是重要的化工原料，针对电石炉高温高能耗特点，如何更安全、经济、环保的完成电石的生产过程，降低人工劳动强度，提高系统容错性是电石炉控制的重点。

2.1原料配料上料控制

（1）控制策略

兰炭和石灰石送入各自的称量斗中，当其重量达到批料的设定值时停止给料。称量斗下的调速振动给料机，按设定的程序先后启动，将石灰和炭材分层布于下面的配料系统水平胶带输送机上。

配料系统将混合料送入炉顶环行加料机，向各电炉的炉顶料仓布料。当炉顶料仓低料位时，系统自动配一批料向料仓加料，炉顶低料位出现的先后顺序决定了加料优先级，低低料位的优先级高于低料位。

（2）自动上料配料流程图。

（3）功能特点

系统根据料位状态，自动区分优先级，自动配料上料，并且可以循环上料，直到所有低料位信号消失。大大提高了上料速度，防止料仓空料，造成炉气外泄。

2.2电极升降控制

在电弧高温生产电石过程中，电石炉内温度值的改变是通过调节电极碳棒插入炉料的深度来控制的，当电极下降时电流值增加，反之则电流值减少，电极电流值的大小和稳定性是影响电石生产质量及能耗大小的关键因素。

（1）控制策略

电极升降自动控制系统主要按照恒功率或者恒电流的控制原理对电极进行控制，通过控制液压系统中的升降油缸来实现电极升降的自动控制。

鉴于电石炉炉况复杂，扰动很多，而电极升降控制又要求以尽可能少的升降动作次数达到最佳的调节效果，因此本系统采用模糊控制策略。

（3）功能特点

压放操作方式可由三种模式，现场手动压放、手动压放、自动压放。手动压放通过操作员人为的点击启动按钮，进行一次完整压放流程。自动压放通过设定的压放间隔时间，每隔一定时间，自动进行一次压放。

2.4辅助控制系统

辅助控制系统主要有：炉压自动控制、变压器档位控制、液压系统、水冷系统、加热器系统。

炉压自动控制通过调节安装在荒气烟道上的气动碟阀开度，利用PID调节功能，保证炉内压力始终保持-10Pa~10Pa这样一个微压范围内。

变压器档位控制系统根据生产负荷情况，在有载调压开关电源就绪的条件下，对变压器的档位进行调节。

液压控制系统主要控制液压站油泵电机的启停，执行电极升降、电极压放。当油路滤油器滤网堵塞、储能器压力低时，系统自动发出报警信号。

水冷系统通过安装在各个回水管路上的流量开关、温度开关，判断各个部件的运行状况。

电极加热系统正常运行时只打开一级加热系统，必要时可以将第二、第三级加热系统启动，从而保证电极的焙烧质量。电极加热元件要在加热风机已经启动的条件下才能启动。

3总结

随着国家节能减排政策的推进，电石作为高能耗产业，只有不断的提高能源利用率，减少污染，提高自动化水平，才能做到可持续发展。完善高效的控制策略，确保密闭电石炉控制系统的节能环保和生产安全。

参考文献

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[2]李建兴.基于PLC的电石炉控制系统研究与设计.《中南大学》,2008.

[3]刘东.电石炉的生产工艺及其关键设备分析.《科技信息》,2010(35):

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