電石爐凈化系統智能巡檢裝置的研究與應用

黃高舉

（天能化工有限公司，新疆 石河子832000）

近年來大型密閉型電石爐廣泛應用于電石生產，電石爐凈化系統在生產中起著承上啟下的作用，爐氣中含有H2S、HCN、PH3以及有機硫磷等雜質，凈化系統的工藝要求與目標是使系統達到凈化的效果，使爐氣達標排放。現場監測指標是凈化系統重要的工藝參數依據，傳統的電石爐凈化系統人工巡檢存在若干人為因素，已經不能夠滿足操作需求。為響應環保與安全需求，解決人工巡檢的局限性，在電石生產系統使用智能巡檢系統，一定程度上取代了操作工現場巡檢的大量工作。巡檢系統信息化建設是設備管理中的基礎，有效獲取設備的狀態信息，對設備數據進行統計分析，提供多種類型數據采集，通過各類數據對設備運行狀態做預判分析，多樣化數據報表，可供生產、作業環節做數據分析，把故障消滅在萌芽狀態，有效控制了環保與安全風險，取得了較大收效。

1 電石爐凈化系統工藝生產及巡檢現狀

在電石生產中，凈化系統作用是處理爐氣，當爐氣被用于下游工業產品的附加原料時，會對整個產品系統產生影響，同時，爐氣雜質超標會減弱催化作用。天偉化工有限公司為有效分離并綜合運用電石爐氣，采用了爐氣復合降溫技術，電石爐氣溫度采用空冷及熱管冷卻組合方式降至230～270℃，并結合先進除塵工藝，分級分離及處理，使爐氣達到國家煙氣排放標準，即電石爐氣中的粉塵含量降至小于10 mg/m3，達到凈化系統的工藝要求與目標。其現場監測指標是凈化系統重要的工藝參數依據，如旋風除塵器、空冷器、粉塵過濾器等的現場巡檢，對點檢測溫、測振、氣體檢測設備采用藍牙方式傳輸至終端等。人工巡檢需要根據人為制定的巡檢規則、巡檢時間制定巡檢線路，開展巡檢操作，從而存在諸多人為干擾因素。當前使用的智能巡檢裝置集巡檢、語音、視頻、地圖功能于一體，可實現遠程聯動多媒體指揮調度，通過巡檢系統的建立，可掌握檢測設備故障的產生、發展、變化的全過程，預測設備狀態運行趨勢，分析診斷故障，掌握機組設備的運行狀態，保障機組設備安全、穩定、長周期運行，推動設備預知維修或狀態維修發展進程。

2 電石爐凈化系統智能巡檢裝置的設計路線

2.1 智能巡檢裝置設計路線

依據上述凈化系統的生產工藝及運行特點，采用智能巡檢硬件包括：設備及工藝控制點清單、服務器、現場控制站、智能巡檢手動裝置及終端操作站。巡檢線路包括凈化系統主裝置巡檢路線、爐氣凈化冷卻水裝置巡檢路線、除塵系統裝置巡檢路線和爐氣外圍巡檢路線4大部分。巡檢路線及巡檢相關設備配置見表1。

表1 巡檢路線巡檢相關設備配置

2.2 智能巡檢裝置巡檢思路

4條巡檢路線依據四班三倒倒班規則，每條路線配置巡檢人員、設定巡檢輪次、配置巡檢周期、錄入巡檢設備內容、巡檢工藝及設備點的重要程度和部署巡檢鈕扣進行巡檢。如凈化系統主裝置巡檢路線，凈化系統崗位每2 h巡檢一次，每天巡檢12次，每個班巡檢4次，每次巡檢40 min；凈化冷卻水裝置每2 h巡檢一次，每天巡檢12次，每個班巡檢4次，每次巡檢50 min；除塵系統裝置每2 h巡檢一次，每天巡檢12次，每個班巡檢4次，每次巡檢35 min；爐氣外圍2 h巡檢一次，每天巡檢12次，每個班巡檢4次，每次巡檢100 min；每條巡檢路線配置相應巡檢終端、溫度與壓力傳感器、氣體檢測傳感器，開展巡檢業務，結合視頻監控、語音對講、導航功能、巡檢異常設置等功能，實現多種數據采集手段，通過系統對數據統計分析，協助操作人員提前掌握機組及裝置的運行狀況，以便及早發現問題及時處理隱患。重點設置加強巡檢設計任務及頻次布置表見表2。

3 智能巡檢拓撲思路及硬件設計

3.1 智能巡檢拓撲思路

依據工藝需要及指標控制要求，制定巡檢計劃及配置要求，設置上述4分系統裝置巡檢（點）及路線導航圖、巡檢順序及替代路線、配備相關督查巡檢人員和班次，從而保證智能巡檢系統與巡檢人員按照預定計劃、規定線路，按時、按線、按序完成巡檢工作任務；現場采用防爆手持終端刷ID卡巡檢。而當操作人員點擊自動巡檢時，可以按照上述路線對點檢指標進行自動采集及關鍵點分析。當巡檢人員巡檢時，能通過多種手段采集巡檢數據并實時傳輸到指揮中心服務器；各級技術專家及管理人員均可及時掌握巡檢區域內各設備、各巡檢點的運行狀態、生產狀態、現場實況以及巡檢人員的工作狀況，并可以隨時查詢、多維展示各類數據及統計結果。智能巡檢系統拓撲網絡示意圖見圖1。

表2 重點設置加強巡檢設計任務及頻次布置表

圖1 智能巡檢系統拓撲網絡示意圖

3.2 智能巡檢異常處理

智能巡檢系統操作智能快捷，用戶操作實行多級權限式管理，便于不同層級人員操作、查閱、維護。通過專業的溫度及壓力傳感器、氣體傳感器等點檢工具，對設備運行進行數據化巡檢，當巡檢人員發現事故時，操作技術專家可以通過語音對講系統遠程指揮任一處于現場的巡檢員及時采取科學有效的處置措施，而結合人員巡檢及督導方式來看，也可以將經驗判斷逐步向專業巡檢終端及巡檢系統科學化管理設備的巡檢方式轉變，從點巡檢記錄本上紙質作業向計算機操作等無紙化辦公方向發展。

3.3 智能巡檢模塊設計

電石爐運行中凈化系統的智能巡檢應用終端主要包括基礎信息模塊、巡檢線路設置模塊、項目與任務管理模塊、設置狀況模塊、報表生產與導出模塊、績效考核模塊等，其中基礎信息模塊對組織機構、崗位、員工和設備等進行管理和設置。它包含了巡（點）檢管理系統需要的諸多基礎數據，是系統運行的基礎。巡檢線路設置模塊，主要是定義巡檢線路點檢方式，依據廠區信息對線路名稱、班次、值別、翻班規則、巡檢點ID鈕扣、人員配置、巡檢結果、各種不同的巡檢輪次周期等進行定義。線路是點檢系統中對巡檢區域進行劃分的基本單位。巡檢項目與任務管理模塊：巡檢項目管理模塊是對巡檢線路上巡檢設備、以及如何點檢進行定義。定義某一個巡檢點所需的點檢內容、點檢方法、點檢頻度等，以預定項目的形式展現出來。并對各巡檢線路按照翻班規則自動生成巡檢任務，可查詢各線路巡檢執行情況；設備狀況：選擇不同日期范圍，對各分廠車間下線路信息巡檢異常情況進行統計，結合圖表等功能可以直觀顯示各分廠內裝置、巡檢各片區線路異常率，并支持相關數據導出，包含異常數量、數據總數、異常率；結合報表生成與導出模塊，由報表管理模塊包含報表匯總、巡檢月報，匯總報表可對各分廠車間下不同線路不同時間段進行統計匯總，巡檢月報對各分廠按月進行統計，便于點檢數據收集匯總。同時由巡檢系統結合績效考核管理，按模塊內預定好的規定對各分廠及各操作人員的巡檢線路進行漏檢、到位率、工時、到位時間、巡檢耗時進行統計，支持相關數據導出，便于存檔管理，結合圖形輸出分析對各類統計數據顯示[1]。

4 智能巡檢系統平臺

對單個操作人員設置不同的工號，根據所在生產車間及分廠的要求不同，巡檢路線各異，可以對車間、班次、工號、路線、操作要求等進行選擇。同時記錄操作信息及報警記錄，可自動同步巡檢登錄時，自動同步巡檢服務器時間，依據選取或點擊巡檢線路，進入具體的巡檢項目任務全景界面，刷巡檢點ID鈕扣，進入具體的巡檢項目，根據巡檢項目要求錄入或自動采集檢查數據或結果。該巡檢點巡檢完畢后，返回任務全景界面，系統自動將巡檢結果上傳巡檢管理后臺服務器，然后進行下一個巡檢點的巡檢工作。離線狀態時，巡檢數據將緩存在本地，再次聯網在線時，巡檢結果將自動上傳到巡檢管理后臺服務器，從而保障數據完整性。設置不同級別與不同ID鈕扣的內部別名、內部寄存號碼、位置描述、ID順序、是否需檢測到位等信息，管控嚴格且智能方便。

5 結語

中國電石行業生產環境較為危險，生產勞動強度較大，操作復雜，目前已經普及了自動化生產，智能化巡檢系統的運用進一步解決了人員操作的各種不利因素，從而提高了現場操作人員巡檢的能動性，將原有每班次6~8人的巡檢工作量減少至一兩人，大大提高了工作效率，實用性強、覆蓋范圍廣，環保與安全效益突出。