電石生產全流程一體化控制與優化措施分析

閆 濤，張洪斌，賈雪鶴，李鵬飛

（內蒙古永安安全科技有限公司，內蒙古呼和浩特 010000）

電石就是碳化鈣，主要用于生產醋酸乙烯、石灰氮及PVC等，也是化工行業生產的主要原材料。我國政府在危險化學品兩重點一重大監管中納入電石生產，對電石生產提出更高的要求，生產時需要減少人工操作以控制安全因素。電石生產過程中引入全流程一體化控制技術，可以準確控制各環節的參數，確保參數的精確性，提高電石生產的效率。所以，需要做好電石生產全流程一體化控制與優化。

1 電石生產全流程一體化控制的優勢

1.1 重要性

（1）全流程一體化已經成為我國發展的必然趨勢，化工領域在快速發展的今天也帶動了技術的革新。對于電石生產而言，對設備的需求量不斷提升。因此合理利用全流程一體化可以提升生產效率，保證生產質量，有利于我國的大規模生產。

（2）在電石生產的過程中，設備的應用可以代替傳統的人工勞作，不僅提升了效率，還能有效降低對勞動力的需求。在化工過程中，隨著全流程一體化的不斷發展，有效改善了電石生產環境，通過對生產流程進行優化，可以選擇更好的生產技術，提升化工的精度，提升電石生產標準，加快化生產進程。

（3）就電石生產的設備而言，由于人們對生產效率和質量越來越重視，因此設備的功能也越來越豐富。傳統的企業化工，需要經過煩瑣的流程，具體包括對各類零件的加工以及設備框架的制作和組裝工作。這些工作將會消耗大量的人力和物力，也為企業的化工工作增加了成本，不利于企業經濟效益的提升。使用全流程一體化，不僅可以簡化生產流程，還能進一步滿足電石生產的需求，推動設備的創新。

1.2 優勢分析

1.2.1 保證電石生產的安全性

在技術的推動下，應用全流程一體化的電石生產，具有自動監視、自動報警以及自我保護的功能。在運行過程中，一旦出現電力故障，系統會立即啟動保護措施，從而有效降低安全事故發生的概率，提升設備運行的安全性與可靠性。

1.2.2 提升運行能力

全流程一體化優勢顯著，將其應用到電石生產中，可以改善傳統運行的不足。全流程一體化綜合各方面技術，如，網絡科技、計算機、化工以及自動化控制等多個領域和科技，從而為化工企業提供更加智能化的控制服務，這對于提升管理人員的管理水平，提升工作效率具有非常重要的現實意義。

1.2.3 提高性能

將全流程一體化應用到電石生產中，通過程序控制與電氣技術及時調整化工情況，改善傳統控制方法的不足，簡化操作流程，提升工作效率。對于高級的全流程一體化，還能通過對控制對象的數學模型和外部參數的調整，自動選擇最優的工作程序。

2 電石生產流程與控制現狀分析

2.1 電石生產流程的內涵

電石生產流程主要在密閉電石爐內完成，這是一種礦熱電爐，設備運行原理為：電石爐通電后，將電能與弧光轉為熱能，促進電石爐溫度提升，接著將碳素材料添加到爐內，高溫條件后各原料反應生成電石。

（1）烘干處理生石灰、半焦、焦炭等材料，其后直接放置在石灰倉與料倉內。

（2）生產過程中根據具體要求稱量合適的原料，將這些稱量后的原料放置在布料倉內。同時，電石爐在布料倉下方并進行連接，提高投料的便捷性，優化這一操作環節，提高電石生產效率。

（3）高溫狀態下電石逐漸呈現熔融狀態。

（4）熔融狀態的電石通過出爐系統轉至電石鍋內，待其冷卻后經過破碎機破碎形成固定狀態，實現電石生產的目的。

2.2 生產流程控制的現狀

當前DCS控制系統普遍應用于電石生產，通過這種控制方式取代人工操作方式，提高操作的準確性，也可以根據生產需求調整工藝參數與內容，提高電石生產的質量與效率。但實際中受到各類影響，造成DCS系統依然存在一些問題，需要適當配合人工操作，控制過程中存在一些問題。

2.2.1 無法及時響應

DCS系統控制過程中無法準確獲知生產原料組分情況，存在配料延時的情況，不利于提高電石爐生產效率。配料時選擇人工操作方式，造成工作人員勞動強度過大，生產成本增加，直接威脅到工作人員的身體健康，甚至出現不同的安全隱患。

2.2.2 電極升降分析

電石生產時會用到三相電流，而其中存在顯著的非線性耦合關系，造成電極升降控制時需要考慮諸多因素，如電極深度、耦合關系等，任何一個地方考慮不周，都會影響內部電流的正常運行。但實際生產時存在無法及時控制電極升降的情況，大多依靠工作人員經驗控制，因此存在升級不及時或不合理等情況，影響到電石生產質量。

2.2.3 電極壓放分析

電石生產過程中存在各類影響因素，需要做好總結分析工作，提前制定相應的應對措施，提高電石生產運行質量。如，運行情況、負荷情況及電極長度等，確保壓放次數的合理性。實際生產時相關參數獲得需要技術人員手動操作，容易在測量時出現誤差，繼而影響到測量結果，不利于生產活動的順利進行。

3 電石生產流程與控制存在問題的原因

電石生產流程控制現狀與存在問題，這些問題的成因本質上就是自動化技術水平不足，缺少創新意識及缺少足夠的專業，這些問題的存在直接影響到電石生產流程與控制的效果。

3.1 相關技術不夠先進

實際電石生產效果不理想，最為直接的原因就是技術不夠先進，影響到生產效率提升。國內電石生產技術起步較晚，與國外發達國家相比存在較大差距，很多生產技術水平偏低，具有較大的發展與進步空間。

同時，部分從事電石生產的技術人員，不主動更新知識儲備、優化技術內容，即便生產過程中有先進技術與設備，也無法發揮其作用，直接影響到電石生產效率提升。

3.2 缺乏生產創新意識

電石生產過程中存在的另一大問題，就是缺少技術創新意識，習慣使用原有技術上進行生產，不愿意花費精力進行創新。但我國化工企業電石生產模式相對落后，不創新意味著競爭力不足，不利于企業長遠發展。

創新理念不足會阻礙企業技術進步，電石生產企業缺乏更新技術與設備的勇氣，限制生產效率提升。創新意識不足不利于企業長遠發展，也會影響到企業的競爭力提升。

3.3 缺少足夠技術人才

電石生產時需要大量高素質人才，這些人才分布在生產各個環節。雖然當前電石生產初步實現自動化，但設備操作等依舊需要技術人員參與，具備嫻熟技術與專業素養的人才，已成為影響企業發展的主要因素。

但實際中存在電石人才不足的問題。出現這一現象的原因較為復雜，如企業不愿意提高技術人員待遇、技術人員自身缺乏上進心等，這些問題的存在，都會影響人才質量提升。這就需要企業分析實際原因，制定科學合理的人才培養方案，或是直接從市場招聘高素質的技術人才，切實發揮電石生產全流程一體化控制技術的優勢。

4 電石生產過程中全流程一體化技術的應用分析

以電石生產過程為著手點，分析電石生產現狀及存在的技術問題，給出利用全流程一體化控制技術的措施，解決這類問題的不足，實現提高全流程一體化控制的不足。

4.1 技術優化方案分析

實際中引入APC-Suite軟件對電石生產控制系統進行控制，這一軟件由多功能組件構成，實現控制多元化的目的。全流程一體化控制技術應用于電石生產過程，技術人員需要合理運用軟件功能提高生產質量。

APC-Adcon軟件具有多變量預測控制功能，實現對電石生產過程中各類參數的控制，實現對電石生產過程的控制；APC-Studio軟件本身有著智能控制作用，可以實現多變量的預測工作，依據故障情況準確診斷并采取解決措施；APC-Sensor軟件則具有軟測量功能，實現平穩控制電石生產的目的。實際中，通過合理利用各類軟件，準確應用模擬功能，節能降耗，進一步增加企業效益。

4.2 技術優化方案實施

基于APC-Suite軟件平臺可以順利解決電石生產過程中存在的各類問題。

4.2.1 優化配料控制

電石生產時配料控制存在響應不及時的情況，基于集散控制系統配料時選擇人工方式，這一方式下工作強度大且容易出錯，經常性出現配料失誤的情況。電石生產時利用相關軟件，逐步實現配料自動化控制。

電石生產時利用這一軟件獲得相應參數，依據這些參數準確安排配料順序，計算各料倉配料量并傳送到系統中，實現精準配料的情況。電石生產過程中刮板參數異常情況出現后，自動應急預案會實施并調整料倉，切實發揮APC控制系統的作用，確保電石生產的連續性。

4.2.2 優化電極升降控制

APC控制系統模式下解決電極升降控制問題，會選擇配置控制器的方式完成。電極升降控制器通過控制三相電極的方式，提高電極做功的穩定性，繼而確保生產活動的順利開展，提高產品生產質量。

同時，電極升降控制優化改造前，對于各項生產數據的記錄需要人工方式完成，通過分析數據方式判斷調解方案的合理性，這種模式下容易出現調節失誤的情況，造成電流變化較大，不利于提高電石爐運行的穩定性。而通過引入APC系統，可以充分考慮設備運行情況，與各類變化因素結合起來對三相電極檔位進行自動調節，確保電石爐可以高效運行，避免其他因素干擾到設備運行，增強檔位調節的合理性，最大程度減少能耗，提高生產效率。

4.2.3 優化電極壓放控制

電石生產中電極研發問題較為常見，通過引入APC控制系統，可以實現自動測量與控制的作用，根據實際需求合理設置電極壓放次數，自動操作電極壓放。電極長度進行測量時，會主動考慮爐況，根據電石爐的運行情況，綜合考慮電極消耗速率，實現對電極長度的準確估算。

自動提升負荷時，APC控制系統有著豐富的開爐種類，甚至達到18種，每個操作流程都有相應的操作原則，達成自動操作負荷的目的，避免人工操作影響到準確性，達成自動化控制提升。通過這種方式轉變傳統生產模式，提高電石爐運行效率。此外，電石爐電極壓發自動控制時，需要將智能控制器放置在APC控制系統內，使用前充分利用各方面參數，通過自動控制方式確保電石爐安全運行，保證爐況的穩定性。

4.3 在智能控制方面的應用

在對電石生產進行智能控制時，使用智能化技術可以有效實現遠程控制，還可以在無人環境中實現設備的操作與控制。這種技術和模式的實現，可以極大減少危險作業環境中人員的參與，從而降低作業的風險，提升生產的綜合效益。智能化技術的應用能夠為電氣自動化工程價值的發揮提供更多的空間。工業生產過程中合理應用智能控制技術，可以轉變傳統控制技術的不足，提高設備的運行質量與效率，降低設備故障發生率，促進生產質量與效率的提升。

4.4 自動化控制凈化系統

電石爐全流程一體化生產時，APC系統可以實現自動化控制凈化系統的目的，實現對爐內各參數的準確控制，如爐壓、溫度等，最大程度避免出現運行故障。調節爐壓時通過粗凈氣風機控制完成，通過軟件模擬與預測對各項參數進行評估，接著以此為基礎調整運行參數，繼而形成穩定的設備運行環境。如果出現踏料情況，控制系統可以對各參數進行調節，將爐壓控制在合理范圍內，有效控制負壓時間。

控制粗氣風機的過程中，主要控制電石爐的壓力，而凈氣風機出口壓力會對爐壓造成影響，利用APC控制系統可以避免這一因素影響，實現對爐壓的精準調節?？刂苾魵怙L機時，需通過對過濾器出口壓力的控制，實現對相關參數的控制，負壓倒計時及爐壓會對控制效果造成影響，達成精準控制的目的。在電石爐發生故障時，通過對故障信號的分析，能夠對相關的參數進行進一步分析，明確電石爐的特征信息，以反饋信號作為重要依據對電石爐進行快速針對性的判斷。

將收集到的故障信號與電石爐的運行信息結合起來分析，利用現代數據分析模型和數據分析設備能夠提升故障診斷的效率。當前，在科技的推動下，電石爐故障診斷的方法和故障診斷的效率也在改進。尤其是計算機技術的應用和大數據分析的應用，讓人工智能的優勢得以顯現，這也是今后的一種主流診斷方式，在科技和設備的推動下，電石爐的診斷準確性和診斷速度都會得到大幅度提升。

5 結束語

電石生產過程中應用全流程一體化技術，需要在原有DCS控制基礎上選擇合適的技術設備，改善其無法滿足實際生產需求的情況。電石生產過程中合理運用全流程一體化技術，可以改善傳統生產過程的不足，利用系統控制取代各項人工操作，實現控制電石生產全流程一體化控制，進一步提高電石生產的質量，旨在為類似研究提供借鑒。