MTL系統在電石爐生產中的智能開發與應用

趙學霞，周紅燕

（天偉化工有限公司，新疆 石河子 832000）

為加強對生產管控、智能化控制及工藝操作開發的應用，在電石爐工序采用DCS集散控制系統，其智能化設計方案借鑒了國內一些同行業管控理念及電石生產中DCS控制的經典案例，使得電石生產工藝安全、穩定、高效。電石爐內溫度的測量與實時監控是電石生產工序中的重中之重，溫度補償導線的使用量極為巨大，且中間環節使用大量導線會產生安全隱患。為此，在電石爐生產中開發利用MTL系統，在DCS中將控制系統與現場控制點實現數組點的通訊思路，從而把每臺MTL838B-MBF采集到的數據讀取并建立過程監控，使電石爐各溫度過程點可以顯示現場溫度點的數據，對于改進生產工藝控制有著極為重要的意義，也使得電石爐生產工藝指標在過程數據采集中更加穩定。

1 電石生產現狀

國內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、爐氣凈化、電石冷卻等工藝單元組成。密閉式電石爐有爐蓋，沒有二次空氣進入，爐氣的量較小，經過降溫除塵可綜合利用，降低了生產成本。這種爐型可將電石生產過程中產生的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，勞動條件和操作環境較好。

目前電石爐溫度采集中，因控制點數較多，對于電石爐溫度的采集多采用DCS自帶控制溫度控制點顯示，也有用巡測儀的，但是比較少，現場機柜使用補償導線傳輸至DCS中控控制站及操作站顯示，因現場干擾大型設備較多，經常會出現大面積溫度異常顯示[1]。

2 MTL在電石爐智能應用的設計

使用MTL遠程數據采集系統可減少補償導線的使用，同時每2臺電石爐使用一個防爆小機柜，因進線少，所以機柜能完全密封，數據能實時顯示。新系統減少了維護成本和人員，MTL電石爐數據采集系統安全性能極高，數據精確度較高。

MTL遠程數據采集系統分為五大部分即現場信號部分、現場變送單元MTL831B、隔離安全柵部分、MTL838B-MBF、ALR121通訊電纜連接部分及DCS控制系統部分。通過溫度采集裝置將電石爐溫度現場采集通過MODBUS協議與DCS通訊，將采集數據在操作站工藝畫面中實時顯示。現場現有E分度熱偶通過電線電纜與系統的I/O設備接口點對點連接，信號進入系統后即被I/O模塊轉換為數字信號，再經過系統內部總線傳送到網關，然后由網關將信號傳送到上一層開放總線上，最后經開放總線到達控制系統--DCS控制系統。其中現場變送單元MTL831B可以連接現場16路通道，無需單獨供電的兩線制，采集轉換十分方便，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通訊協議，實現對現場溫度控制點的數據采集及控制，每2臺電石爐中的MTL智能化應用系統結構示意圖見圖1[2]。

圖1 MTL的電石爐中的智能化應用系統結構示意圖

3 MTL系統在電石爐中應用故障分析

電石爐溫度是電石生產過程中較為重要的生產指標，如果溫度異常，無法知曉爐內物料反應情況。同時如果電石爐溫度出現異常，首先判斷是現場熱偶的故障還是MTL系統的故障，應先拿勁儀對現場接線給定信號看中控數據是否正常，如中控數據顯示正常可判斷現場熱偶故障，如果數據無顯示判斷MTL系統故障，MTL系統故障分831和838故障，831故障在中控查看，發現2臺電石爐溫度異常可判斷為831故障，4臺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，同時需要軟件通訊由838向831下載參數。

3.1 溫度異常生產成本增加

溫度顯示異常，嚴重影響生產，電石爐溫度每間隔150 s會將一臺電石爐數據刷新一次采集機柜安裝在現場的好處是減少熱偶補償導線的使用，不足是現場粉塵嚴重，無法完全隔離及密封。如果將機柜安裝遠離現場的中控室內，則需要增加補償導線，一臺電石爐使用兩根補償導線，現場電石爐位置又較遠，耗資必然巨大，造成儀表安裝及維護成本上升。

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輸入。檢查現場熱偶，測量熱偶毫伏信號，使用勁儀給信號，看中控是否變化。變化說明MTL系統正常，故障為熱偶，無信號繼續后續檢查。

中控出現信號全部為星號。此時卡件更換無需解線，接線端子可拆除，只需檢查831卡件；使用勁儀對831通道給信號，信號在中控顯示說明MTL系統正常，如信號無法傳至中控，懷疑831卡件故障，卡件故障一般在中控會發現2臺電石爐所有溫度出現星號，更換831卡件。

838卡件出現紅燈。可以檢查838卡件，如發現838出現紅燈亮，可判斷831卡件故障，如出現831卡件故障可按故障判斷2處理。

在電石生產中，經常會出現因爐料質量較差導致料面燒結而造成透氣性不好，從而產生熔洞和紅料層，導致電石爐內溫度偏高，生產效果差。因此一些溫度聯鎖控制極為關鍵，這些生產工藝指標及變量數據的變量定義、實時采集、動態分析等，在電石爐生產也是十分重要的。

3.3 MTL全系統智能應用與調試

MTL全系統智能應用后，比起原來的巡測裝置，結構簡單，故障率低。當現場一些錯誤及過程檢查完成后，需要將各點建立的數組點和過程點全部檢查測試，同時必須進行系統聯校。一般而言，對于每一臺MTL831B上都要抽檢一系列的點進行分析，看其準確度和精度是否理想，同時對于整個控制系統整體結構的設置要依據可能出現的情況進行提前預測，充分驗證及邏輯程序的正確性、判斷物理接線的正確線、保證精準可靠才可在檢維修后上電調試，從而完全滿足現場工藝要求。

4 結語

由于MTL系統在軟、硬件方面有很大的優勢，在電石生產智能開發，實現了不同控制產品之間實現數據通信的關鍵是正確的系統連接和組態，同時DCS系統與MTL之間的數據通信實現了對過程參數的有效監控，節約了補償導線的在現場的使用。MTL智能應用于電石生產中充分體現和滿足了生產所需，節約成本的同時達到了數據通訊的完美結合，為生產提供了良好的管控平臺，達到了行業技術控制要求并處于領先技術水平。