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。