CN106604440B - 一种黄磷冶炼电炉电极极限位置自动控制处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种黄磷冶炼电炉电极极限位置自动控制处理***及其处理方法，通过在中央控制器上设定一级死区和二级死区，其中一级死区为黄磷冶炼电炉电极处于正常运行时控制电极升降的电流偏差区域；二级死区为可变死区，用于处理电极濒临极限位置时控制电极运动的可变电流偏差区域；通过中央控制器自动控制电极运动来及时处理电极在上下极限位置时的特殊情况，避免发生跳闸或垫死现象。本发明具有安全性高、有效解决人工操作滞后、保证操作人员的人身安全与健康的特点。

Description

一种黄磷冶炼电炉电极极限位置自动控制处理方法

技术领域

本发明属于黄磷电炉冶炼设备技术领域，具体涉及一种黄磷冶炼电炉电极极限位置自动控制处理方法。

背景技术

黄磷电炉冶冻是一个复杂的工作过程，而电炉电极升降运动则是关系到炉况和节能的至关重要的问题，特别是当在黄磷电炉冶炼快完成时，电极运动可能由于黄磷矿石熔化成“熔池”而导致液面升高而电导率增大不得不上抬电极以致到达极限位置(上极限)，而出渣时可能因发生塌料导致电极下行达到极限位置(下极限)，这些状况都是黄磷炉冶炼每天都会遇到的特殊工艺，目前用人工处理主要存在两个问题：一是熔液平面上升处理不及时，导致电极因负荷过大而冲过变压器极限导致变压器保护断电，二是塌料时由于生料大量加入发生电极垫死而出现“断流”现象，由于人工操作的滞后，这两个问题在黄磷冶炼工艺过程中一直是一个未得到很好解决的问题；同时，因现场环境恶劣，人工操作安全隐患较大，操作人员的人身安全与健康得不到保证。

目前现有技术中并没有相关技术来解决上述问题，因此，本领域技术人员致力于设计一种无需人工操作的能实现黄磷冶炼炉电极极限位置自动控制处理的***。

发明内容

本发明针对现有技术的安全性差、人工操作滞后、操作人员的人身安全与健康得不到保证等缺陷提供了一种黄磷冶炼电炉电极极限位置自动控制处理方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种黄磷冶炼电炉电极极限位置自动控制处理***，包括内部设置有自动控制程序的中央控制器、报警装置、电极、用于检测所述电极是否到达极限位置的极限位置检测开关、用于夹持所述电极的电极夹持器、与所述电极夹持器连接的用于控制所述电极夹持器升降的电极驱动机构、变压器、与所述变压器电性连接的用于控制所述变压器输出参数的变压器调档控制器；所述变压器调档控制器与所述中央控制器电性连接；所述电极上设置有电流互感器，所述电流互感器上设置有与所述中央控制器电性连接的电流采集模块；所述报警装置与所述中央控制器电性连接；所述电流互感器与所述电极电性连接；所述电极夹持器与所述变压器电性连接；所述极限位置检测开关分别与所述中央控制器和所述电极电性连接。

进一步，所述电极驱动机构为丝杆驱动和液压油缸驱动中的任意一种。

进一步，所述电极驱动机构上设置有变频器；所述变频器与所述中央控制器电性连接。

进一步，所述报警装置为声报警、光报警、声光报警中的任意一种。

基于上述黄磷冶炼电炉电极极限位置自动控制处理***，本发明还提供了一种黄磷冶炼电炉电极自动控制升降的控制方法，具体方法如下：

①.根据现场实际情况需要，在所述中央控制器内设定好一个电极正常范围内工作的目标电流值和相应允许的偏差值，称之为一级死区,在正常电极升降控制期间，电极电流都是按一级死区电流为目标进行升降调节，当电极濒临上极限位置和下极限位置附近时，出现电极电流异常，此时电极电流通过一定时间间隔升降调节若仍不能回到一级死区范围，中央处理器改变目标电流及偏差值，以新的目标电流进行升降控制，新的目标电流值和相应允许的偏差值称之为二级死区,这样，***可对电极处于极限位置时的特殊工况，进行特别控制。

②.电流采集模块通过设置于电极回路上的电流互感器采集当前流过电极的实际电流，将电流采集模块采集的当前电流信号输入到中央控制器内与设定好的目标电流进行比对；当电极处于在上极限位置和下极限位置附近时，当前实际电流值与一级死区确定的目标电流值偏差太大，中央处理器通过一段时间计时，若仍不能回到一级死区范围，通过改变目标电流值，进入二级死区状态，同时，当电极已到达在上极限位置和下极限位置时，报警装置发出报警信号提醒操作人员注意异常工况，并进行相应操作；

③.当电极当前实际电流值与目标电流值偏差范围落入二级死区内时，说明电极即将进入极限位置；若此时当前电极电流仍然超出二级死区确定的目标电流，并且相应方向没有到达限位，电极就会向没有到达限位的方向运动使电极电流尽可能的接近目标电流来保证电流平衡；

④.当中央处理器通过极限位置检测开关检测到当前电极处于上极限位置，并且已进入二级死区，电极当前实际电流值与二级死区目标电流值偏差太大，超过死区目标电流规定范围，此时，由于电极又处于上极限位置，中央处理器已不可能通过电极运动改变当前电极电流值，为了避免电极因为当前电极实际电流太大，变压器过载而导致变压器跳闸；可以通过中央处理器根据当前负载临界情况判定后，自动改变变压器调档控制器的档位来自动调节变压器的电压输出，保证电极负载恒功率，同时，输出报警警示信号，通知现场操作人员当前的异常工况。

⑤.当电极下行，中央处理器检测到电极下行并未到达下极限位置，而且已进入二级死区，黄磷炉出渣会导致“熔池”液面急剧下降，大量生料填补熔池空余位置，熔池内溶液电导率下降，此时电极电流急剧减小，因此，当中央处理器检测到当前实际电流发生较大的变化且变化值大于中央控制器内设定好的当前二级死区目标电流值偏差范围，中央处理器可以判定为黄磷炉发生了塌料工况，此时中央控制器将自动忽略死区目标电流的限制，直接控制加快电极运动，中央控制器自动增大变频器输出频率来提高电极驱动机构的运动速度以达到加快电极向下运动的目的，以尽量避免黄磷炉电极被生料垫住而导致电极“断流”的风险，同时，输出报警警示信号，通知现场操作人员注意当前的异常工况。

进一步，所述一级死区的目标电流及偏差范围值都是恒定不变的，适用于大多数时间电极正常升降控制；所述二级死区的目标电流和电流偏差范围值是根据特殊工况的特殊要求改变的，适合于电极处于或接近极限区域的特殊控制。

与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

1.本发明提供的黄磷冶炼电炉电极极限位置自动控制处理***，***架构简单，无需专门的操作人员进行现场操作，提高了整个***的安全性，同时也降低了生产成本。

2.基于本发明提供的黄磷冶炼电炉电极极限位置自动控制处理方法，有效的解决了人工操作滞后的问题，有效的避免了黄磷电炉极限跳闸问题，而塌料时电极被生料垫死的机率降低90％以上，具有良好的经济效益，大大的降低了整个***维修成本。

附图说明

图1为本发明的黄磷冶炼电炉电极极限位置自动控制处理***的控制原理图；

附图标记说明：1-中央控制器；2-报警装置；3-电极；4-电极夹持器；5-电极驱动机构；6-变压器；7-变压器调档控制器；8-电流互感器；9-电流采集模块；10-变频器；11-极限位置检测开关。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

如图1所示，一种黄磷冶炼电炉电极极限位置自动控制处理***，包括内部设置有自动控制程序的中央控制器1、报警装置2、电极3、用于检测所述电极3是否到达极限位置的极限位置检测开关11、用于夹持所述电极3的电极夹持器4、与所述电极夹持器4连接的用于控制所述电极夹持器4升降的电极驱动机构5、变压器6、与所述变压器6电性连接的用于控制所述变压器6输出参数的变压器调档控制器7；所述变压器调档控制器7与所述中央控制器1电性连接；所述电极3上设置有电流互感器8，所述电流互感器8上设置有与所述中央控制器1电性连接的电流采集模块9；所述报警装置2与所述中央控制器1电性连接；所述电极驱动机构5与所述变压器6电性连接；所述极限位置检测开关11分别与所述中央控制器1和所述电极3电性连接。

优选地，本实施例中所述电极驱动机构5为丝杆驱动；所述电极驱动机构5设置有变频器10。

优选地，本实施例中所述报警装置2为声光报警。

基于上述黄磷冶炼电炉电极极限位置自动控制处理***，本发明还提供了一种黄磷冶炼电炉电极自动控制升降的控制方法，具体方法如下：

①.根据现场实际情况需要，在所述中央控制器1内设定好一个电极正常范围内工作的目标电流值和相应允许的偏差值，称之为一级死区,在电极3正常升降控制期间，电极3上的电流都是按一级死区电流为目标进行升降调节，当电极3濒临上极限位置和下极限位置附近时，出现电极3电流异常，此时电极3电流通过一定时间间隔升降调节若仍不能回到一级死区范围，中央处理器1改变目标电流及偏差值，以新的目标电流进行升降控制，新的目标电流值和相应允许的偏差值称之为二级死区,这样，***可对电极3处于极限位置时的特殊工况，进行特别控制。

②.电流采集模块9通过设置于电极3回路上的电流互感器8采集当前流过电极3的实际电流，将电流采集模块9采集的当前电流信号输入到中央控制器1内与设定好的目标电流进行比对；当电极3处于在上极限位置和下极限位置附近时，当前实际电流值与一级死区确定的目标电流值偏差太大，中央处理器1通过一段时间计时，若仍不能回到一级死区范围，通过改变目标电流值，进入二级死区状态，同时，当电极3已到达在上极限位置和下极限位置时，报警装置2发出报警信号提醒操作人员注意异常工况，并进行相应操作；

③.当电极3当前实际电流值与目标电流值偏差范围落入二级死区内时，说明电极3即将进入极限位置；若此时当前电极3电流仍然超出二级死区确定的目标电流，并且相应方向没有到达限位，电极3就会向没有到达限位的方向运动使电极3电流尽可能的接近目标电流来保证电流平衡；

④.当中央处理器1通过极限位置检测开关11检测到当前电极3处于上极限位置，并且已进入二级死区，电极3当前实际电流值与二级死区目标电流值偏差太大，超过死区目标电流规定范围，此时，由于电极3又处于上极限位置，中央处理器1已不可能通过电极3运动改变当前电极电流值，为了避免电极3因当前电极3实际电流太大，变压器6过载而导致变压器6跳闸；可以通过中央处理器1根据当前负载临界情况判定后，自动改变变压器调档控制器7的档位来自动调节变压器6的电压输出，保证电极3负载恒功率，同时，报警装置2输出声光报警警示信号，通知现场操作人员当前的异常工况。

⑤.当电极3下行，中央处理器1检测到电极3下行并未到达下极限位置，而且已进入二级死区，黄磷炉出渣会导致“熔池”液面急剧下降，大量生料填补熔池空余位置，熔池内溶液电导率下降，此时电极3电流急剧减小，因此，当中央处理器1检测到当前实际电流发生较大的变化且变化值大于中央控制器1内设定好的当前二级死区目标电流值偏差范围，中央处理器1可以判定为黄磷炉发生了塌料工况，此时中央控制器1将自动忽略死区目标电流的限制，直接控制加快电极3运动，中央控制器1自动增大变频器10输出频率来提高电极驱动机构5的运动速度以达到加快电极3向下运动的目的，以尽量避免黄磷炉电极3被生料垫住而导致电极3“断流”的风险，同时，报警装置2输出声光报警警示信号，通知现场操作人员注意当前的异常工况。

优选地，所述一级死区的目标电流及偏差范围值都是恒定不变的，适用于大多数时间电极3正常升降控制；所述二级死区的目标电流和电流偏差范围值是根据特殊工况的特殊要求改变的，适合于电极3处于或接近极限区域的特殊控制。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种黄磷冶炼电炉电极极限位置自动控制处理方法，其特征在于，自动处理控制装置包括内部设置有自动控制程序的中央控制器、报警装置、电极、用于检测所述电极是否到达极限位置的极限位置检测开关、用于夹持所述电极的电极夹持器、与所述电极夹持器连接的用于控制所述电极夹持器升降的电极驱动机构、变压器、与所述变压器电性连接的用于控制所述变压器输出参数的变压器调档控制器；所述变压器调档控制器与所述中央控制器电性连接；所述电极上设置有电流互感器，所述电流互感器上设置有与所述中央控制器电性连接的电流采集模块；所述报警装置与所述中央控制器电性连接；所述电流互感器与所述电极电性连接；所述电极夹持器与所述变压器电性连接；所述极限位置检测开关分别与所述中央控制器和所述电极电性连接，所述电极驱动机构上设置有变频器；所述变频器与所述中央控制器电性连接，

所述黄磷冶炼电炉电极极限位置自动控制处理方法包括如下步骤：①.根据现场实际情况需要，在所述中央控制器内设定好一个电极正常范围内工作的目标电流值和相应允许的偏差值，称之为一级死区,在正常电极升降控制期间，电极电流都是按一级死区电流为目标进行升降调节，当电极濒临上极限位置和下极限位置附近时，出现电极电流异常，此时电极电流通过一定时间间隔升降调节若仍不能回到一级死区范围，中央处理器改变目标电流及偏差值，以新的目标电流进行升降控制，新的目标电流值和相应允许的偏差值称之为二级死区,这样，***可对电极处于极限位置时的特殊工况，进行特别控制；

②.电流采集模块通过设置于电极回路上的电流互感器采集当前流过电极的实际电流，将电流采集模块采集的当前电流信号输入到中央控制器内与设定好的目标电流进行比对；当电极处于在上极限位置和下极限位置附近时，当前实际电流值与一级死区确定的目标电流值偏差太大，中央处理器通过一段时间计时，若仍不能回到一级死区范围，通过改变目标电流值，进入二级死区状态，同时，当电极已到达在上极限位置和下极限位置时，报警装置发出报警信号提醒操作人员注意异常工况，并进行相应操作；

③.当电极当前实际电流值与目标电流值偏差范围落入二级死区内时，说明电极即将进入极限位置；若此时当前电极电流仍然超出二级死区确定的目标电流，并且相应方向没有到达限位，电极就会向没有到达限位的方向运动使电极电流尽可能的接近目标电流来保证电流平衡；

④.当中央处理器通过极限位置检测开关检测到当前电极处于上极限位置，并且已进入二级死区，电极当前实际电流值与二级死区目标电流值偏差太大，超过死区目标电流规定范围，此时，由于电极又处于上极限位置，中央处理器已不可能通过电极运动改变当前电极电流值，为了避免电极因为当前电极实际电流太大，变压器过载而导致变压器跳闸；可以通过中央处理器根据当前负载临界情况判定后，自动改变变压器调档控制器的档位来自动调节变压器的电压输出，保证电极负载恒功率，同时，输出报警警示信号，通知现场操作人员当前的异常工况；

⑤.当电极下行，中央处理器检测到电极下行并未到达下极限位置，而且已进入二级死区，黄磷炉出渣会导致“熔池”液面急剧下降，大量生料填补熔池空余位置，熔池内溶液电导率下降，此时电极电流急剧减小，因此，当中央处理器检测到当前实际电流发生较大的变化且变化值大于中央控制器内设定好的当前二级死区目标电流值偏差范围，中央处理器可以判定为黄磷炉发生了塌料工况，此时中央控制器将自动忽略死区目标电流的限制，直接控制加快电极运动，中央控制器自动增大变频器输出频率来提高电极驱动机构的运动速度以达到加快电极向下运动的目的，以尽量避免黄磷炉电极被生料垫住而导致电极“断流”的风险，同时，输出报警警示信号，通知现场操作人员注意当前的异常工况。

2.根据权利要求1所述的黄磷冶炼电炉电极极限位置自动控制处理方法，其特征在于，所述电极驱动机构为丝杆驱动和液压油缸驱动中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的黄磷冶炼电炉电极极限位置自动控制处理方法，其特征在于，所述报警装置为声光报警。

4.根据权利要求1中所述的黄磷冶炼电炉电极极限位置自动控制处理方法，其特征在于，所述一级死区的目标电流及偏差范围值都是恒定不变的，适用于大多数时间电极正常升降控制；所述二级死区的目标电流和电流偏差范围值是根据特殊工况的特殊要求改变的，适合于电极处于或接近极限区域的特殊控制。