MTL系統(tǒng)在電石爐生產(chǎn)中的智能開發(fā)與應(yīng)用

趙學(xué)霞，周紅燕

（天偉化工有限公司，新疆 石河子 832000）

為加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)管控、智能化控制及工藝操作開發(fā)的應(yīng)用，在電石爐工序采用DCS集散控制系統(tǒng)，其智能化設(shè)計(jì)方案借鑒了國內(nèi)一些同行業(yè)管控理念及電石生產(chǎn)中DCS控制的經(jīng)典案例，使得電石生產(chǎn)工藝安全、穩(wěn)定、高效。電石爐內(nèi)溫度的測(cè)量與實(shí)時(shí)監(jiān)控是電石生產(chǎn)工序中的重中之重，溫度補(bǔ)償導(dǎo)線的使用量極為巨大，且中間環(huán)節(jié)使用大量導(dǎo)線會(huì)產(chǎn)生安全隱患。為此，在電石爐生產(chǎn)中開發(fā)利用MTL系統(tǒng)，在DCS中將控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)組點(diǎn)的通訊思路，從而把每臺(tái)MTL838B-MBF采集到的數(shù)據(jù)讀取并建立過程監(jiān)控，使電石爐各溫度過程點(diǎn)可以顯示現(xiàn)場(chǎng)溫度點(diǎn)的數(shù)據(jù)，對(duì)于改進(jìn)生產(chǎn)工藝控制有著極為重要的意義，也使得電石爐生產(chǎn)工藝指標(biāo)在過程數(shù)據(jù)采集中更加穩(wěn)定。

1 電石生產(chǎn)現(xiàn)狀

國內(nèi)成熟的爐型為密閉式電石爐。由氣燒石灰燒窯、原料輸送、焦炭干燥、原料輸送配料、電石生產(chǎn)、爐氣凈化、電石冷卻等工藝單元組成。密閉式電石爐有爐蓋，沒有二次空氣進(jìn)入，爐氣的量較小，經(jīng)過降溫除塵可綜合利用，降低了生產(chǎn)成本。這種爐型可將電石生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的CO氣體全部抽出，提高電爐效率，電爐料面沒有火焰和粉塵，自控程度較高，勞動(dòng)條件和操作環(huán)境較好。

目前電石爐溫度采集中，因控制點(diǎn)數(shù)較多，對(duì)于電石爐溫度的采集多采用DCS自帶控制溫度控制點(diǎn)顯示，也有用巡測(cè)儀的，但是比較少，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜使用補(bǔ)償導(dǎo)線傳輸至DCS中控控制站及操作站顯示，因現(xiàn)場(chǎng)干擾大型設(shè)備較多，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)大面積溫度異常顯示[1]。

2 MTL在電石爐智能應(yīng)用的設(shè)計(jì)

使用MTL遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可減少補(bǔ)償導(dǎo)線的使用，同時(shí)每2臺(tái)電石爐使用一個(gè)防爆小機(jī)柜，因進(jìn)線少，所以機(jī)柜能完全密封，數(shù)據(jù)能實(shí)時(shí)顯示。新系統(tǒng)減少了維護(hù)成本和人員，MTL電石爐數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)安全性能極高，數(shù)據(jù)精確度較高。

MTL遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分為五大部分即現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)部分、現(xiàn)場(chǎng)變送單元MTL831B、隔離安全柵部分、MTL838B-MBF、ALR121通訊電纜連接部分及DCS控制系統(tǒng)部分。通過溫度采集裝置將電石爐溫度現(xiàn)場(chǎng)采集通過MODBUS協(xié)議與DCS通訊，將采集數(shù)據(jù)在操作站工藝畫面中實(shí)時(shí)顯示?，F(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有E分度熱偶通過電線電纜與系統(tǒng)的I/O設(shè)備接口點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，信號(hào)進(jìn)入系統(tǒng)后即被I/O模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過系統(tǒng)內(nèi)部總線傳送到網(wǎng)關(guān)，然后由網(wǎng)關(guān)將信號(hào)傳送到上一層開放總線上，最后經(jīng)開放總線到達(dá)控制系統(tǒng)--DCS控制系統(tǒng)。其中現(xiàn)場(chǎng)變送單元MTL831B可以連接現(xiàn)場(chǎng)16路通道，無需單獨(dú)供電的兩線制，采集轉(zhuǎn)換十分方便，通過隔離安全柵連接到安裝至MTL838B-MBF上，再由DCS通信采用開放的MODBUS485通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫度控制點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集及控制，每2臺(tái)電石爐中的MTL智能化應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖見圖1[2]。

圖1 MTL的電石爐中的智能化應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

3 MTL系統(tǒng)在電石爐中應(yīng)用故障分析

電石爐溫度是電石生產(chǎn)過程中較為重要的生產(chǎn)指標(biāo)，如果溫度異常，無法知曉爐內(nèi)物料反應(yīng)情況。同時(shí)如果電石爐溫度出現(xiàn)異常，首先判斷是現(xiàn)場(chǎng)熱偶的故障還是MTL系統(tǒng)的故障，應(yīng)先拿勁儀對(duì)現(xiàn)場(chǎng)接線給定信號(hào)看中控?cái)?shù)據(jù)是否正常，如中控?cái)?shù)據(jù)顯示正?？膳袛喱F(xiàn)場(chǎng)熱偶故障，如果數(shù)據(jù)無顯示判斷MTL系統(tǒng)故障，MTL系統(tǒng)故障分831和838故障，831故障在中控查看，發(fā)現(xiàn)2臺(tái)電石爐溫度異?？膳袛酁?31故障，4臺(tái)電石爐故障可判斷為838故障，831故障需要更換831卡件，卡件有接線端子，接線端子可拆下不用重新接線，同時(shí)需要軟件通訊由838向831下載參數(shù)。

3.1 溫度異常生產(chǎn)成本增加

溫度顯示異常，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，電石爐溫度每間隔150 s會(huì)將一臺(tái)電石爐數(shù)據(jù)刷新一次采集機(jī)柜安裝在現(xiàn)場(chǎng)的好處是減少熱偶補(bǔ)償導(dǎo)線的使用，不足是現(xiàn)場(chǎng)粉塵嚴(yán)重，無法完全隔離及密封。如果將機(jī)柜安裝遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)的中控室內(nèi)，則需要增加補(bǔ)償導(dǎo)線，一臺(tái)電石爐使用兩根補(bǔ)償導(dǎo)線，現(xiàn)場(chǎng)電石爐位置又較遠(yuǎn)，耗資必然巨大，造成儀表安裝及維護(hù)成本上升。

3.2 常見溫度異常的情況判斷與處理

中控顯示異常無信號(hào)輸入。檢查現(xiàn)場(chǎng)熱偶，測(cè)量熱偶毫伏信號(hào)，使用勁儀給信號(hào)，看中控是否變化。變化說明MTL系統(tǒng)正常，故障為熱偶，無信號(hào)繼續(xù)后續(xù)檢查。

中控出現(xiàn)信號(hào)全部為星號(hào)。此時(shí)卡件更換無需解線，接線端子可拆除，只需檢查831卡件；使用勁儀對(duì)831通道給信號(hào)，信號(hào)在中控顯示說明MTL系統(tǒng)正常，如信號(hào)無法傳至中控，懷疑831卡件故障，卡件故障一般在中控會(huì)發(fā)現(xiàn)2臺(tái)電石爐所有溫度出現(xiàn)星號(hào)，更換831卡件。

838卡件出現(xiàn)紅燈?？梢詸z查838卡件，如發(fā)現(xiàn)838出現(xiàn)紅燈亮，可判斷831卡件故障，如出現(xiàn)831卡件故障可按故障判斷2處理。

在電石生產(chǎn)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因爐料質(zhì)量較差導(dǎo)致料面燒結(jié)而造成透氣性不好，從而產(chǎn)生熔洞和紅料層，導(dǎo)致電石爐內(nèi)溫度偏高，生產(chǎn)效果差。因此一些溫度聯(lián)鎖控制極為關(guān)鍵，這些生產(chǎn)工藝指標(biāo)及變量數(shù)據(jù)的變量定義、實(shí)時(shí)采集、動(dòng)態(tài)分析等，在電石爐生產(chǎn)也是十分重要的。

3.3 MTL全系統(tǒng)智能應(yīng)用與調(diào)試

MTL全系統(tǒng)智能應(yīng)用后，比起原來的巡測(cè)裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故障率低。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)一些錯(cuò)誤及過程檢查完成后，需要將各點(diǎn)建立的數(shù)組點(diǎn)和過程點(diǎn)全部檢查測(cè)試，同時(shí)必須進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)校。一般而言，對(duì)于每一臺(tái)MTL831B上都要抽檢一系列的點(diǎn)進(jìn)行分析，看其準(zhǔn)確度和精度是否理想，同時(shí)對(duì)于整個(gè)控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)置要依據(jù)可能出現(xiàn)的情況進(jìn)行提前預(yù)測(cè)，充分驗(yàn)證及邏輯程序的正確性、判斷物理接線的正確線、保證精準(zhǔn)可靠才可在檢維修后上電調(diào)試，從而完全滿足現(xiàn)場(chǎng)工藝要求。

4 結(jié)語

由于MTL系統(tǒng)在軟、硬件方面有很大的優(yōu)勢(shì)，在電石生產(chǎn)智能開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了不同控制產(chǎn)品之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的關(guān)鍵是正確的系統(tǒng)連接和組態(tài)，同時(shí)DCS系統(tǒng)與MTL之間的數(shù)據(jù)通信實(shí)現(xiàn)了對(duì)過程參數(shù)的有效監(jiān)控，節(jié)約了補(bǔ)償導(dǎo)線的在現(xiàn)場(chǎng)的使用。MTL智能應(yīng)用于電石生產(chǎn)中充分體現(xiàn)和滿足了生產(chǎn)所需，節(jié)約成本的同時(shí)達(dá)到了數(shù)據(jù)通訊的完美結(jié)合，為生產(chǎn)提供了良好的管控平臺(tái)，達(dá)到了行業(yè)技術(shù)控制要求并處于領(lǐng)先技術(shù)水平。