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        自動(dòng)化出爐技術(shù)在電石爐中的應(yīng)用探究

        2021-12-26 06:08:46劉會(huì)智
        中國(guó)金屬通報(bào) 2021年16期
        關(guān)鍵詞:生產(chǎn)

        劉會(huì)智,高 剛

        (陜西北元集團(tuán)錦源化工有限公司,陜西 神木 719319)

        目前我國(guó)不斷深化智能制造行業(yè)的自動(dòng)化應(yīng)用改革,在制造行業(yè)中深入生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展與研究應(yīng)用,成為企業(yè)提升競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。我們國(guó)家的電石生產(chǎn)行業(yè)目前在自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用中還存在很多問(wèn)題與不足之處。為了保障電石生產(chǎn)工作人員的安全,提升電石生產(chǎn)工作效率,降低電石爐出爐工作中的勞動(dòng)力,創(chuàng)新性研究、開(kāi)發(fā)與運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行電石出爐技術(shù)的提升具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前在電石爐出爐自動(dòng)化技術(shù)中,出爐機(jī)器人的運(yùn)用較為廣泛,出爐機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)較大程度的出爐自動(dòng)化操作,但是依然存在較多的操作問(wèn)題,對(duì)其進(jìn)行不斷的深入研究與創(chuàng)新是當(dāng)前電石行業(yè)發(fā)展的重要課題之一。

        1 自動(dòng)化出爐技術(shù)在電石生產(chǎn)中應(yīng)用的意義

        隨著當(dāng)前電石行業(yè)的快速發(fā)展,整體行業(yè)生產(chǎn)能力與技術(shù)水平得到了較大的提高。電石爐也從最初的開(kāi)放式逐步走向了半密閉式與全密閉式的形式,電石爐容量從最初的24000kva不斷提升到了40500kva甚至81000kva。電石生產(chǎn)全流程正在不斷的走向規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化與自動(dòng)化、信息化。在電石生產(chǎn)中,出爐工作是其生產(chǎn)過(guò)程中的重要步驟,電石爐的出爐工作包括了燒眼、開(kāi)眼、引流、修眼、清爐舌再到堵眼共6項(xiàng)工作。

        傳統(tǒng)情況下,電石出爐的有關(guān)工作因?yàn)樽詣?dòng)化水平的限制都是依靠人力進(jìn)行的。人工操作狀態(tài)下不僅僅需要較多的人力支撐,而且因?yàn)閺?qiáng)大的工作量與工惡劣的工作環(huán)境,對(duì)工作人員安全生產(chǎn)形成較大威脅,也常常因?yàn)槿斯げ僮魇д`影響工作效率。通過(guò)機(jī)器人等自動(dòng)化的出爐技術(shù)在電石出爐階段的應(yīng)用,能夠利用較高程度的信息自動(dòng)化手段簡(jiǎn)化工作流程,由機(jī)器人取代人工進(jìn)行操作,一方面能夠大大提升電石生產(chǎn)工作效率,提高出爐率,還能夠降低員工工作強(qiáng)度與工作壓力,提高工作環(huán)境的安全性,保障工作人員的生命安全[1]。另外從企業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)角度,機(jī)器人等自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用,能夠有效降低人力成本的投入,減少企業(yè)人力經(jīng)營(yíng)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益。

        2 電石出爐技術(shù)概述

        電石生產(chǎn)過(guò)程中的出爐工作是把已經(jīng)在高溫電石爐中生產(chǎn)好的液態(tài)電石通過(guò)爐眼自爐內(nèi)引出的過(guò)程,工作內(nèi)容包括燒眼、開(kāi)眼、捅眼、修眼、清爐舌及堵眼。以往出爐通過(guò)人力完成,是整個(gè)電石生產(chǎn)最為繁雜的過(guò)程,需要大量人工的消耗,工作強(qiáng)度極大,安全隱患較高。目前較多電石生產(chǎn)企業(yè)中,盡管引進(jìn)了很多先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備以及生產(chǎn)技術(shù),但是在出爐階段還是較多的依靠人工完成。一般情況下,目前較多的是運(yùn)用的全密閉式電石爐進(jìn)行生產(chǎn),常規(guī)生產(chǎn)過(guò)程中,因?yàn)槊荛]電石爐環(huán)境,生產(chǎn)環(huán)境相對(duì)安全。但是一旦出現(xiàn)因?yàn)槿藶槭д`或機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)異常等形成的生產(chǎn)問(wèn)題,就很容易對(duì)工作人員的生命形成較大威脅,進(jìn)行自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用就具有很大的必要。

        電石出爐工作中,首先就是進(jìn)行爐眼的燒制工作,這個(gè)步驟也是整個(gè)工作流程中最關(guān)鍵和最耗費(fèi)人工的過(guò)程。人工操作的時(shí)候就需要依靠工作人員使用燒穿器,經(jīng)過(guò)頻繁地進(jìn)行角度與位置的測(cè)量與調(diào)整,通過(guò)高溫?zé)┢靼褷t眼里邊固態(tài)電石進(jìn)行軟化,然后在進(jìn)行開(kāi)眼及捅眼工作。由于液態(tài)電石流動(dòng)性不高,很容易形成粘連,導(dǎo)致在進(jìn)行燒眼的時(shí)候產(chǎn)生較大灰塵和煙氣,引起爐眼表面不平整、形狀各異而且可視性較低,給工作人員帶來(lái)較大工作困難,形成大量人工的浪費(fèi),因此工作人員經(jīng)驗(yàn)與能力對(duì)于燒眼工作就非常重要[2]。另外,進(jìn)行人工的燒眼過(guò)程,就需要工作人員在電石爐旁進(jìn)行工作,但是電石爐溫度高,而且生產(chǎn)過(guò)程中存在較多的煙氣與灰塵,環(huán)境非常差,不利于工作人員的健康、安全保障。

        當(dāng)前電石生產(chǎn)企業(yè)在電石爐出爐技術(shù)方面進(jìn)行了很多探究,也研發(fā)了自動(dòng)化的出爐設(shè)施,可以利用遠(yuǎn)程操作以及計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行設(shè)施的操控,進(jìn)行開(kāi)眼、捅眼、修眼等大多數(shù)的出爐工作。但是在燒眼工作環(huán)節(jié)的自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)程度不太理想。出爐機(jī)器人的應(yīng)用能夠通過(guò)搭建空間模型,使用機(jī)器人替代人工進(jìn)行出爐全部工作流程。出爐機(jī)器人的應(yīng)用對(duì)于出爐技術(shù)自動(dòng)化的提升,改善出爐工作人員工作環(huán)境,提高工作效率方面形成了較為滿(mǎn)意的成果。

        3 出爐機(jī)器人在電石出爐中的應(yīng)用

        在20世紀(jì)80年代日本一家電石公司開(kāi)發(fā)出了首款出爐機(jī)器人,初步實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化的出爐方式,僅依靠一個(gè)人的工作就可以實(shí)現(xiàn)電石出爐,此后在2010年在此基礎(chǔ)上又進(jìn)行了深入研究與開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制下的出爐工作,極大改善了工作人員的工作條件。我國(guó)在電石行業(yè)起步相對(duì)較晚,但是因?yàn)榻陙?lái)電石需求快速增加以及信息化技術(shù)的發(fā)展,自動(dòng)化在電石生產(chǎn)行業(yè)的應(yīng)用不斷增加,也研究并開(kāi)發(fā)出了出爐機(jī)器人。

        圖1 電石爐出爐流程

        在電石企業(yè)中,電石爐的爐口是包括爐門(mén)以及爐眼兩方面,同時(shí)爐眼又包括內(nèi)、外眼。以往人工方式進(jìn)行出爐的時(shí)候,外眼是通過(guò)使用燒穿器進(jìn)行高溫熔化成液態(tài)電石形成的,其一般形態(tài)主要是外邊大里邊小的喇叭狀。而內(nèi)眼則需要依靠大量人工使用一定工具捅開(kāi),也有的會(huì)使用鋼管等進(jìn)行氧氣輸入的方式高溫?zé)茖?nèi)眼打開(kāi)[3]。在進(jìn)行最后堵?tīng)t眼的時(shí)候,則需要先把電石料附近的殘?jiān)宄?,露出原?lái)喇叭形狀外邊大里邊小的原始形態(tài)以后,使用較干的泥巴進(jìn)行電石爐賭眼。在進(jìn)行賭眼工作的時(shí)候需要把泥巴推入到外眼的最內(nèi)層,同時(shí)要保證與爐眼的外部有5cm~10cm的距離。

        出爐機(jī)器人系統(tǒng)包括三部分,即爐前工作機(jī)器人(關(guān)鍵內(nèi)容)、遠(yuǎn)程操控設(shè)備以及輔助驅(qū)動(dòng)設(shè)備。關(guān)鍵部分也就是爐前工作的機(jī)器人由主體外形與核心驅(qū)動(dòng)部分組成,主體外形與人體手部類(lèi)似,有手臂、手腕以及手三部分,部分機(jī)器人還具有行走的功能。核心驅(qū)動(dòng)部分則是進(jìn)行這些部位操控的核心控制區(qū),用以驅(qū)動(dòng)各部位配合完成工作指令。一般的出爐機(jī)器人都具有3-6個(gè)的操作調(diào)控度,手腕處擁有1-3個(gè)。遠(yuǎn)程操控設(shè)備以及輔助驅(qū)動(dòng)設(shè)備則是工作人員進(jìn)行指令的輸入,由兩者配合將工作指令傳給機(jī)器人進(jìn)行相應(yīng)操作。

        出爐機(jī)器人可以適應(yīng)電石爐生產(chǎn)中的惡劣環(huán)境,具有耐高溫、不懼煙塵、持續(xù)操作等優(yōu)點(diǎn),不僅能夠降低工作人員的工作壓力和工作強(qiáng)度,提高工作環(huán)境的安全性,還能夠有效降低人為因素的操作失誤率,提高電石生產(chǎn)工作效率。出爐機(jī)器人可以進(jìn)行燒眼、開(kāi)眼、捅眼、修眼、清爐舌及堵眼等全流程的電石出爐工作,提高電石行業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用水平的同時(shí),改善員工工作環(huán)境。并且通過(guò)系統(tǒng)控制,能夠進(jìn)行更為精細(xì)化的操作管理。例如在進(jìn)行燒眼工作的時(shí)候,使用人為遠(yuǎn)程系統(tǒng)的操控與可視化的視頻監(jiān)控,更為精準(zhǔn)的進(jìn)行開(kāi)眼角度以及位置的測(cè)量和選取,降低人為操作失誤或判斷誤差,提高操作精準(zhǔn)度[4]。而且,使用出爐機(jī)器人系統(tǒng)就不需要進(jìn)行傳統(tǒng)的吹氧開(kāi)內(nèi)眼的工作,有效減少了因?yàn)檠鯕獯等氘a(chǎn)生的電石爐內(nèi)部化學(xué)環(huán)境不平衡等問(wèn)題,提高電石爐內(nèi)部的良好冶煉條件。并且不需要進(jìn)行氧氣吹入也就節(jié)省了一部分的支出,降低成本以及相關(guān)鋼管等的耗材成本,有利益提高生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,推動(dòng)企業(yè)保持長(zhǎng)久、可持續(xù)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

        4 出爐機(jī)器人在電石出爐中應(yīng)用注意事項(xiàng)

        出爐機(jī)器人在電石出爐工作中的運(yùn)用具有較大的價(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義,但是在實(shí)際使用當(dāng)中要重點(diǎn)關(guān)注幾點(diǎn)內(nèi)容:

        首先在出爐機(jī)器人的運(yùn)用中要制定健全的使用規(guī)章制度,對(duì)使用流程以及操作規(guī)范進(jìn)行文件制度化管理,切實(shí)依照規(guī)范流程進(jìn)行操作;其次在利用出爐機(jī)器人進(jìn)行捅眼工作的時(shí)候,不應(yīng)當(dāng)進(jìn)行頻繁的來(lái)回拉拽操作,應(yīng)當(dāng)依照實(shí)際工作情況以及電石爐的工作狀況進(jìn)行控制操作,保證爐眼位置在最低處,這樣能夠有效把控出爐管道降低消耗損失,進(jìn)出平衡的時(shí)候要實(shí)行把控,提高電石爐內(nèi)工作效率;另外,當(dāng)電石爐內(nèi)部工作異常的時(shí)候要依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)狀況進(jìn)行出爐機(jī)器人工作指令的調(diào)整;在進(jìn)行賭眼工作的時(shí)候,要關(guān)注對(duì)外眼的養(yǎng)護(hù),對(duì)外眼的保護(hù)能夠?yàn)橄乱淮蔚墓ぷ鞔蛳铝己玫幕A(chǔ),降低下次外眼開(kāi)眼時(shí)候的工作量,保證出爐工作的順利開(kāi)展。而且出爐機(jī)器人賭眼工作是利用冷卻空氣吹入,冷卻電石的方式進(jìn)行的,使用空氣的低溫進(jìn)行電石冷卻進(jìn)行凝結(jié)堵住爐眼[5]。在進(jìn)行噴入次數(shù)的時(shí)候要提高重視,減少因?yàn)檫^(guò)多空氣吹入造成爐眼堵住厚度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn),不利于下次出爐工作的開(kāi)展,還會(huì)影響電石爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的平衡狀態(tài)。

        最后就是在出爐機(jī)器人使用過(guò)程中要重點(diǎn)進(jìn)行使用記錄工作,及時(shí)記錄在電石出爐機(jī)器人使用過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題,出現(xiàn)問(wèn)題的頻率以及相應(yīng)的改進(jìn)措施,及時(shí)進(jìn)行相關(guān)工作內(nèi)容的記錄與反饋,對(duì)在使用過(guò)程中進(jìn)行的參數(shù)調(diào)整等也要進(jìn)行詳細(xì)記錄,為在以后工作中不斷進(jìn)行電石出爐機(jī)器人自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)化打下良好的基礎(chǔ),通過(guò)不斷的實(shí)踐操作發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并通過(guò)經(jīng)驗(yàn)積累進(jìn)行操作的完善,提高電石生產(chǎn)行業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用水平。

        5 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,隨著當(dāng)前計(jì)算機(jī)以及信息化技術(shù)的飛速發(fā)展,電石生產(chǎn)行業(yè)也在不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新,不斷運(yùn)用先進(jìn)的信息化生產(chǎn)技術(shù)與電石生產(chǎn)流程相結(jié)合,研究開(kāi)發(fā)自動(dòng)化的生產(chǎn)技術(shù),并取得了較大的成果。電石出爐工作較大的勞動(dòng)力占用與安全隱患催生了出爐機(jī)器人的研發(fā)與應(yīng)用,出爐機(jī)器人的廣泛運(yùn)用能夠有效提升電石生產(chǎn)行業(yè)中自動(dòng)化程度,提高電石出爐工作的效率。自動(dòng)化出爐技術(shù)在電石爐生產(chǎn)中的應(yīng)用是電石生產(chǎn)行業(yè)中的重大技術(shù)應(yīng)用突破,具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景,通過(guò)在以后的應(yīng)用中不斷改善,能夠?yàn)殡娛袠I(yè)的發(fā)展起到巨大推動(dòng)作用。

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