乙炔发生器批量自动加料的智能化控制方案

张 亮

（陕西金泰氯碱神木化工有限公司，陕西 榆林719319）

陕西金泰氯碱神木化工有限公司新建60万t/a聚氯乙烯生产装置，采用电石湿法生产工艺，其中乙炔工序采用2条生产线，考虑到传统乙炔工艺需要人工工作量大、工作环境恶劣，乙炔生产装置固体物料、粉体物料、液体物料种类繁杂，发生器加料频次高，生产现场粉尘大、噪声大、震动剧烈，因此设备故障率高，现场作业人员劳动量大，公司为此探索出一条乙炔装置智能化方案。

1 工艺简述

单条生产线选用目前行业内最大发生器，直径4.2 m、长度11.976 m，发气量4 500 m3/h，单条线设6台发生器，因传统可逆皮带小车难以实现多点下料，最多可以供2台发生器加料，且其输送能力有限，因此选用托盘式输送机进行加料。为满足该发生器加料量需求，乙炔发生器行业内首次创新采用全自动批量加料流程，以契合智能化工厂的要求。发生器加料是块状电石，工艺过程为大料仓振动给料机→带式输送机→托盘式输送机→小料斗→上贮斗→下贮斗→振动给料器→乙炔发生器。其中小料斗、上贮斗、下贮斗规格完全相同，上贮斗采用氮气连续置换，起到隔绝乙炔气和空气的作用。通过配合乙炔装置的仪表条件、联锁条件，对电石自动加料进行控制。

2 加料过程

2.1 小料斗加料

2.1.1 具备加料条件的前置判定

信号1：小料斗触发重量低联锁；信号2：与该台小料斗对应的托盘式输送机下料阀的阀位处于开状态（粉体阀门）；信号3：小料斗与对应的上贮斗之间的加料阀，阀位处于关闭状态；信号4：该发生器处于“在线”状态。同时满足上述4个信号，则DCS判定该小料斗具备加料条件。

2.1.2 批次加料的步骤

模式1：自动加料的基本模式为“固定时间，批次加料”，包括（1）大料仓振动给料机下料；（2）带式输送机输送；（3）托盘式输送机输送；（4）给小料斗加料；（5）等待。5个步骤组成一个完整的加料批次。步骤（1）至（4）用时10～16 min（视本批次加料的小料斗台数而定），步骤（5）的时间视前4步而定，确保每个批次的总时间为20 min不变。

以步骤（1）的开始作为每一个批次的计时起点。每个批次，给符合前置判定条件的所有小料斗加料，且只给步骤（1）开始时，已经符合前置判定条件的小料斗加料，在步骤（1）开始后才符合前置判定条件的，等待下一个批次加料。

模式2：自动加料的基本模式为“计数判定，批次加料”，包括（1）大料仓振动给料机下料；（2）带式输送机输送；（3）托盘式输送机输送；（4）给对应的小料斗加料；（5）等待。5个步骤组成一个完整的加料批次。

以步骤（1）的开始作为每一个批次的起点，以步骤（4）的结束作为一个批次的终点。每个批次，给所有符合加料前置判定条件的小料斗加料。上一个批次的步骤（4）结束后，如果此时符合前置判定条件的小料斗数量≥3台，则跳过步骤（5）直接开始下一批次；如果符合前置判定条件的小料斗数量＜3台，则进入步骤（5），直到有第3台符合条件，才开始下一批次的加料。每个批次只给步骤（1）开始时已经符合前置判定条件的小料斗加料，在步骤（1）开始后才符合前置判定条件的，等待下一个批次加料。

2.1.3 每个批次加料量的判定

托盘式输送机因其只能正向运行的特性，而一台盘式输送机对应6台发生器的小料斗，且每次需要加料的小料斗数量不同，因此每个批次需要准确判定输送总量。每个加料批次开始前，（符合前置条件的小料斗数量）×（单台小料斗的加料量4.5 t）=本批次的加料总量，由DCS将本批次加料总量发指令给大料仓振动给料机，并开始步骤（1）。

2.1.4 单台小料斗加料量的控制

单台小料斗加料由重量联锁控制，当重量触发高联锁，则关闭对应的托盘式输送机加料阀，停止该小料斗加料。

2.2 小料斗向上贮斗进料

首先判定上贮斗具备加料条件，要满足3个信号。

信号1：上贮斗氮气进口阀处于开启状态时间超过3 min（t1，阀门如果关闭，则重新开始计时，下同）；信号2：下贮斗加料阀处于关闭状态的时间超过3 min（t2）。信号3：上贮斗重量触发低联锁。同时满足以上3个信号，DCS判定该上贮斗具备加料条件，并显示为等待加料状态。

当小料斗称重信号02WT0202触发高联锁状态下，上贮斗也具备加料条件，则DCS自动送出2个信号。信号1：打开对应的加料阀；信号2：关闭对应的氮气置换进料阀。

当小料斗称重信号触发低联锁，DCS自动送出3个信号，并同时开始计时。信号1：关闭对应的加料阀，并开始计时（t3）；信号2：打开对应的氮气置换进料阀，并开始计时（t1）。信号3：打开对应的盘式输送机下料阀（粉体阀门）。

2.3 上贮斗向下贮斗加料

首先判定上贮斗具备出料条件，要满足3个信号。信号1：上贮斗氮气进口阀处于开启状态时间超过3 min（t1）。信号2：上贮斗加料阀处于关闭状态的时间超过3 min（t3）。信号3：上贮斗称重信号判定该料斗有物料。同时满足以上3个信号，DCS判定上贮斗具备出料条件，并显示为等待出料状态。

当下贮斗重量触发低联锁，且上贮斗处于等待出料状态，则DCS送出信号，开始给下贮斗加料。信号1：打开对应的下贮斗加料阀；加料完成后，上贮斗重量低联锁，关闭对应的加料阀，并开始计时（t2）。

2.4 下贮斗向乙炔发生器加料

下贮斗通过底部直接连接的振动给料器给发生器加料。振动给料器的频率可调，通过调整频率，使得1斗料加入发生器的总时间控制在18～20 min。

2.5 皮带秤的自动校准

通过每次各小料斗称重的加和，与上游皮带称重做比较，自动减少偏差。但该偏差应始终保持是负偏差，即各小料斗的重量加和应始终小于皮带称重，避免最后一个小料斗溢料。

3 人工干预

3.1 发生器离线

每台发生器有“离线”和“在线”两种状态，并在DCS上进行显示，可由操作人员人工切换。当装置负荷调整要停掉某些发生器，或某些发生器需要检修，可以人工在DCS上将对应的发生器切换为离线状态。切换为离线状态的发生器，不再参与下一批次加料计数。由操作人员判断该离线发生器是否继续小料斗→发生器的加料流程。

故障判断：（1）对于任何1台上贮斗加料阀或下贮斗加料阀，在发出开/关信号后，超过10 s未收到阀位信号，则判断该阀门故障，在DCS显示故障并报警。该发生器自动切换为“离线”。（2）氮气压力或流量触发低联锁，停止计时器t1，t2，t3。

3.2 单台发生器并线

单台发生器完成检修后，需要重新并入流程，需要首先对上贮斗、下贮斗、发生器以及相关的管路系统进行氮气置换，检测合格后，由操作人员在DCS上将该发生器切换为“在线”。计时器设定值列表见表1。

表1 计时器设定值列表

4 结语

该乙炔发生器批量自动加料的智能化控制方案的实施，保证了发生器的加料效率、加料置换事件和加料安全性，降低了主控手动操作频次，避免了手动操作失误引起燃爆事故的发生，提高发生器运行稳定性及智能化控制水平，降低现场操作员工暴露于危险恶劣环境的频率和时间，因而大大降低了主控及巡检人员配置，对企业提升智能化水平十分关键。