内燃式电石炉自控改造方案

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内燃式电石炉自控改造方案
                           
摘要：以内燃式电石炉为对象，提出了改变现场操作为主的生产作业模式，减少生产操作岗位，降低生产作业成本，提高内燃式电石炉自动控制水平。
关键词：内燃式电石炉；集控；DCS；
一、        引言
随着国内大量建设密闭电石炉+石灰窑的企业模式和国家发改委加强对电石行业准入规定，内燃式电石炉产能依然占电石行业比重最大的现实条件，如何通过对自控技术的改造以提升其生存能力，本文提出一以集控为主的自控方案供行业参考。内燃式电石炉的整体生产装置水平是生产较粗放、自动化水平不高、存在职业危害。通过采用DCS控制模式提高自控水平，改善劳动环境，减少操作人员数量，降低生产作业成本，提升其竞争市场经济中的竞争能力进行了有意义的探索。
1、        自控系统水平现状
内燃式电石炉的自控水平主要以PLC分散控制为主，由多套PLC完成碳素配料、输送、炉料配料、电极压放、电极升降和炉气除尘的控制。其自控设计采用典型的分散PLC布置方式，设置多个现场操作室。
2、        控制室布置方式
控制室布置采用方式布散布置：原料干燥操作室、碳素配料操作室、输送操作室、炉料配料操作室、压放操作室、配电操作室和炉气除尘操作室。以三台电石炉的规模统计操作室数量为14个。
3、        PLC布置方式
PLC按控制功能设置多个现场控制柜，每个控制柜具有独立的控制器，自成一个控制单元，主要包括以下控制柜：
   ○碳素配料PLC控制柜；（1个）
   ○炉料配料PLC控制柜；（3个）
   ○电极压放PLC控制柜；（3个）
   ○电极升降PLC控制柜；（3个）
   ○液压站PLC控制柜；（3个）
   ○炉气除尘PLC控制柜；；（3个）
共计16套PLC控制，控制制器分别采用西门子S7-200和S7-300。现场设多个控制柜。5米层操作室设模拟仪表和硬手动操作台。
4、        存在的问题
电石生产的特别是粉尘污染、噪声污染和强电磁干扰。对自控设备的影响有：
○生产过程中的粉尘主要是碳粉和石灰粉，影响现场机柜内电子设备的正常运行；
○强电磁干扰能电子设备的影响；
○强电磁干扰对控制系统通讯网络的影响；
○操作室按分散就近布置的原则，生产过程中产生的粉尘和噪声对操作人员的职业危害；
○操作岗位的过度分散，对生产信息传递的影响；
○生产操作人数因操作室的大量存在无法精减，生产作业成本的影响；
二、        DCS集控模式
1、        控制水平
内燃式电石炉DCS集控模式把电石生产过程中的原料配料、炉料配料、电极压入、电极升降和炉气除尘等均纳入控制范畴。生产操作模式采用DCS+现场巡操模式，电石生产过程大部分通过集控室完成，大量减少生产岗位。集控室操作人员通过DCS完成大部分生产过程控制，通过联锁控制装置完成异常情况下设备联锁控制，采用视频系统监视现场设备及工况，集控室操作人员与现场巡检人员通过对讲机等通讯方式实现生产指令和反馈的信息传递。
2、        集控室、电子设备间布置方式
集控室布置方式，在5米炉面操作层设一个集控室，完成三台电炉及公用系统的操作控制。操作员站设5台，按1#电炉、2#电炉、3#电炉、输送和炉气处理设置操作员站，各操作员站互为备用。视频监控按1#电炉、2#电炉、3#电炉和公用系统设置，按1#电炉、2#电炉、3#电炉、输送设4个20寸液晶显示器。
3、        DCS控制范围
DCS控制范围根据控制功能分为：
   ○旋窑出口超温联锁控制；
   ○碳素配料自动控制；
   ○输送系统自动控制；
   ○炉料自动配料控制；
   ○电极自动压放控制；
   ○电极升降自动控制；
   ○液压站自动控制；
   ○布袋入口压力联锁控制；
   ○布袋入口温度联锁控制；
   ○布袋自动清灰控制；
   ○布袋卸灰自动控制；
   ○输送系统联锁控制；
4、        系统结构
DCS冗余结构的特点：
○主控单元热冗余；
○通讯网络热冗余；
○电源热冗余；
三、        小结
内燃式电石炉自控水平通过多年的消化吸收和提升，随着工业技术进步和生产装置向集约化、规模化方向发展，通过改变传统的生产分散、粗放的作业模式，采用DCS集控模式，提高自动化水平，改善生产作业环境和减少生产作业人员，提高企业生产效益，是内燃式电石炉自控发展与进步的一个方向。特别是随着国内人力成本不断上升的今天，减少操作人员是提高企业效益的一个很好途径，以三台内燃式电石炉为例，采用集控方式可以减少操作人员约120人左右。
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