針對電極事故的控制系統方案應用

劉東樂

大連重工機電設備成套有限公司 遼寧大連 116000

在礦熱爐生產過程中，電極把電能轉換成熱能傳遞給爐料，使其在爐內發生一系列氧化還原反應，最終產出合格冶煉產品。電極自焙過程中，會承受來自爐內冶煉高溫的熏烤和循環水系統的冷卻低溫以及其他因素影響很容易出現電極事故，因此制定一個合理的焙燒制度非常關鍵，采用一套良好的電極控制系是焙燒制度順利執行的保障。

1 電極制作工藝原理

1.1 電極結構

電極是由電極殼和電極糊組成，電極殼是用2-3mm厚的鋼板卷制而成，電極筒周圍設計6-8片筋翅。

電極殼安裝于液壓把持器內，然后用電極糊填充其內。電極糊的生產原料有固定碳和粘結劑，固定碳一般選用無煙煤、焦炭和人造石墨。粘結劑常選用瀝青和焦油[1]。電極經過焙燒后，電極殼、固定碳和粘結劑會熔合成一個整體，稱之為電極。電極糊各成分工藝參數如表1所示。

表1 電極工藝參數

1.2 電極焙燒過程

電極焙燒過程主要體現在電極糊的物理狀態變化，大致分為軟化、揮發和燒結三階段。

（1）軟化階段（常溫升至120℃）電極糊塊熔化，強度降低，電阻值升高，逐漸呈液態。

（2）揮發階段（120℃-750℃）電極糊完全熔化，因揮發變的粘稠起來，密度均勻，電阻值減小，此時呈糊狀。

（3）燒結階段（900℃-1000℃）剩余揮發分揮發，電阻值達到最小，最終熔合成一個整體，最后呈固態。

2 電極多發事故

在礦熱爐冶煉過程中，電極硬斷和軟斷事故比較常見。

2.1 電極硬斷

電極糊中混入雜質；熱停送電時負荷提升過快；熱停爐次數多，電極內部產生內應力；停電時間過長，電極裸露部分氧化嚴重；電極下放較長；電極冷卻水量過少，冷卻不足造成電極熔化過量等原因導致的電極斷裂事故稱之為電極硬斷[2]。

2.2 電極軟斷

電極糊灰分超標；電極殼過厚或過薄；電極殼焊接質量差；放電極時負荷降低過少；放電極后負荷提升過快；放電極頻次較多；下放電極過長；加電極糊時大糊塊架空等原因導致漏糊事故稱之為電極軟斷。

3 電極控制系統

生產實踐總結，實時監控收集電極上的電參數和電極相對位置信息，再經過控制中央處理器比較分析后輸出信號給電極升降執行器能減少甚至避免電極事故的發生。電極自控系統由上位機、西門子PLC控制器、液壓站、拉繩位置譯碼器、壓放量編碼器、電極加熱裝置和電能檢測裝置構成，結合某礦熱爐實際項目來闡述[3]。

3.1 自控系統硬件結構

自控系統分三個層級：操作級、PLC控制級、現場設備級，如圖1所示。

圖1 電極自控系統結構

該項目上位機采用研華工控機，人機界面軟件采用winCC7．0、編程軟件采用 step7V5．6，plc 采用 S7-300。

3.2 應用效果

在冶煉初期發生了一次電極硬斷事故，調取歷史曲線如圖2所示。

圖2 電極電流變化曲線

通過曲線和歷史數據分析后，向電極自控系統輸入最優工藝參數，實現了后續生產零事故，并最大程度的實現了高產低耗。

4 結語

項目實踐證明了該電極自控系統的優越性能，不僅能減少電極事故發生，而且可以大幅提高產量，降低能耗。