電石爐電極自動控制系統

靜 陽

大連重工機電設備成套有限公司 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，經由短網、軟銅線等導入電極，電極插入爐料內，經過電極電弧熱和爐料電阻熱使爐料反應生成產品。電石爐生產最重要的環節就是電極的控制，生產人員通過對電極入爐深度或變壓器檔位的控制，實現對電極電參數的調節，進而實現電石爐的最優控制。

電石爐的電極系統包括電極套筒、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(行業內稱電極升降自動，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，當電極與原料接觸時，會產生電弧，經過高溫焙燒，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，若連續不斷的通過下放電極來調節電參數，將未焙燒好的電極下放至爐內，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的調節。

實際生產中，生產人員也是主要通過調節電極升降并根據實際爐況定時壓放電極來操控電石爐的。

據統計，1臺電石爐3根電極每天的升降次數總和約1500次，電極壓放次數約100次，投入電極自動控制系統后，操作工每天操作次數減少約1600次，將大大減少操作工工作量，并能有效規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定時間自動壓放電極功能外，還應具備單次壓放量統計、累計壓放量統計、累計壓放次數統計等功能。生產人員可定期記錄并手動對統計數據清零。

4 電極升降自動

當生產人員根據爐況將電石爐變壓器調整到合適檔位時，將中一段時間內保持該檔位運行，由于爐內原料一直在進行焙燒、原料變化、電石出爐等情況，熔池實時發生變化，導致電極的電壓、電流等電參數實時變化，此時就需要通過對電極位置進行微調來達到保持電極電參數相對穩定的狀態。

電極升降自動控制需要設定電極的目標值、電極電流偏差值、電極電阻設定值、電極電阻偏差值、有功功率設定值、有功功率偏差值等參數，輔以電極位置上下限，參數設定好后控制系統根據設定參數進行電極升降自動調節。

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，當PLC程序判斷可控參數超出生產人員設定的允許區間時，程序將輸出命令，對電極進行上升或者下降操作。一次動作執行時間約3S左右，動作執行完成后程序會有一個等待時間，在等待時間內，不執行下一次判斷。電極升降自動參數設置如圖2所示。

圖1

圖2

5 運行效果

根據對內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 結論

由此可見，電石爐自動控制是電石生產控制的趨勢所在，且經現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，提高生產的穩定性，從而提高企業效益。