摘 要 本文介绍了自动控制系统在电石生产装置中的应用，以及常用控制方案的实现和运行效果。此控制系统运行效率高，不仅提高了设备的生产能力和产品质量，而且有利于安全、稳定的生产，大大改善了操作环境及操作强度。并将在今后的技改中进一步优化及完善。
关键词 自动化控制；电石生产；应用
中图分类号TP2 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）69-0112-02
0引言
我国电石主要用于生产乙炔，然后进一步用于生产聚氯乙烯（PVC）、醋酸乙烯等等化工产品。随着行业的发展，电石生产工艺因其生产的特殊性及其在安全生产方面的风险性。其生产装置迅速向大型化方向发展，其优势如稳定安全生产、提高生产效率、降低劳动力成本等等，生产设施的大型化要求设备之间具有更好的协调性，从而避免因停机停产所带来更大的损失。[1]计算机技术的发展和应用，自动控制理论和技术在现代化大中型工业中高新技术领域的应用也愈来愈深入。如何将自动控制系统在现代化化工企业中安全、稳定、合理地应用，提高生产效率，从而促进大型化工行业的自动控制系统的建设和发展，已经成为自动化生产控制中的首要问题。我公司电石生产能力较大，配套自动化控制系统为功能强大的DCS集散控制系统。自投运以来，此套DCS集散控制系统有效地改善了电石生产工艺的自动化操作水平，运行效率高，不仅使产品产量得以提高，而且有利于安全、稳定的生产，大大改善了操作环境及强度。从而取得了可观的经济效益和社会效益。
1 工艺过程
电石炉的简单工艺流程大致为：首先把符合电石生产需要的两种主要基本原料：将检定合格的石灰和焦碳，按规定炉料的混合配比经计量配料，均分后经过下料管向电石炉内加料。炉料在电炉内经过电极电弧和炉料的电阻热反应一定时后生成电石[2]。
2 控制方案
氧化钙和碳素材料凭借电弧热和电阻热在1 800℃~2 200℃的高温下反应而生成碳化钙，电石炉是获得高温的最好设备，能量非常集中。碳化钙的生成反应为一吸热反应，为完成此反应必须供给大量的热能，从而消耗大量的电能。实际上，工业电石炉生产1t电石所消耗的电能远远超过了理论计算所得的数值，一般地生产1t电石的电耗电损失主要有以下几个方面：电石炉中有许多副反应存在，且大部分副反应都要消耗热量；电石炉气和被炉气带走的粉尘及出炉电石所带走的电热部分也较大；消耗在电炉变压器、短网、电极的热以及通过炉体热损失的部分电损等。因此电流、电压及电阻的控制相当关键。为了使电石炉处于最佳运行状态，除出炉系统需人工操作外，其他所有系统都由计算机自动化控制，如：配料、上料、加料、电极压放、功率调节、炉压控制、变压器及料位系统的监控报警、冷却水、烟气净化控制报警等等。
2.1常规控制
由于计算机控制是一种采样控制，它依据计算机性能进行实时采样的简单控制、数字PID控制器的采样偏差控制等对现场数据采集进行中控控制。在电石生产中，电石炉是否能够达到高产、优质、低消耗，关键取决于电石炉的功率因数，电流、电压、电阻等，以前常规操作的一些控制，可解决操作人员劳动强度的问题。
常规控制方案的实施中包括设置操作便捷画面及管理画面、设置周密的安全防范权限、报警功能、趋势与报表功能良好的开发及扩展功能，如依据电石炉的生产工艺可分为四大操作画面：配料系统、电极控制系统、液压系统、炉气净化系统。操作极为方便，能够满足操作人员的需求，并且保证了安全生产。
2.2复杂控制
在电石生产中，因炉料质量较差，会导致料面烧结，透气性不好，产生红料层和熔洞，结果出现炉盖温度偏高，进而导致炉盖和电极零部件的烧损，停炉次数增多，设备利用率低。电极压放系统故障多，导致电极折断事故多。操作困难，炉压不稳，负荷波动大。电极很难深入料层内，生产效果差。对电极的控制非常关键。因此电极的压放及升降控制是一非常复杂的控制。除此，电石炉系统控制中还有许多联锁控制。如净化系统联锁风机的启停控制中关于风机启停的联锁控制；净气排气阀与供气阀的联锁控制等等。
3 运行效果
新疆天能化工（电石）有限责任公司电石生产装置配套的自动化控制系统，运行稳定，安全可靠。使电石炉操作便捷化、数据化、直观化。充分运用自动化控制系统的优势，在操作界面上將电石炉相关设施的关键工艺参数及控制参数以极其明晰的方式表现出来，且以不同的图形界面及色彩式样进行区分，实时更新、实时操作及分析。
同时，电石炉的电极操作是极为重要的操作控制。在电石炉采集趋势调用的基础上，具有强大的操作分析要求，为解决电极长度及其自动升降与压放操作控制难题，对控制系统内部根据电极长度、位置与距离（电极端头至炉底）、现场负荷等参数进行全系统分析，以求电石炉达到运行与操作最优化。
其次，可依据控制系统自带的系统组态、趋势曲线及参数计算分析功能，对电石炉现场采集的各种所需仪电和工艺状态变量数据进行变量定义、实时采集、动态分析等。综合且预见性地分析了电石炉全部变量参数，为操作人员提请更详细的参考技术及数据预知依据；
最后，在此套控制系统中，操作电阻因其工艺的特殊性，也被列入自动优选参数内，且全部装置处于负荷较大的运行状态，为使其更加稳定，同时为使操作电阻达到与工艺的最佳匹配状态，避免因炉况现状的波动而进行频繁调整，此套自动控制系统在生产正常稳定的情况下完善了各种复杂化操作控制，使电石炉的各项控制方案及指标均领先于同行业水平。
4 结论
此套电石装置配套自动化控制系统投入运行后，生产非常稳定，自动化控制程度较高，提高了电石生产装置的总体性能，控制功能得到完善和提升，运行效率高，质量稳定，节约了原辅材料。并且使操作员工脱离了现场粉尘、气体等恶劣的工作环境，劳动强度也大大降低。也使生产工艺更加合理，其控制精度亦可满足工艺需求，避免了各种环境污染，具有良好的经济效益和社会效益[3]。
参考文献
[1]刘金龙.PLC 控制系统在化工自动化系统中应用[J].信息技术，2011(20).
[2]刘东.电石炉的生产工艺及其关键设备分析[J].科技信息，2010(35).
[3]刘月菊,宋阳.DCS控制系统在转化精馏系统中投运总结[J].聚氯乙烯，2005(3).