CN208227370U - 黄磷炉电极控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及黄磷生产设备，特别是黄磷炉电极控制系统。解决黄磷电极控制问题。黄磷炉电极控制系统，包括电热炉变压器、采样模块、工控机、继电器、制动器和电极压放液压缸，工控机上设有显示屏和接入键盘；电热炉变压器通过电力线提供电力供应电极，且电热炉变压器输出端接入到工控机内；采样模块由电压感应器、电流感应器和采集控制器组成，电压感应器和电流感应器接入到电热炉变压器和电极之间的线路，采样模块通过数据线与工控机进行数据传输；电极由制动器和电极压放液压缸驱动运动；制动器和电极压放液压缸通过继电器接入到工控机内。提高了炉子的稳定性和热效率，保障了化学反应均衡快速的进行，很好实现节能减排。

Description

黄磷炉电极控制系统

技术领域

本实用新型涉及黄磷生产设备，特别是黄磷炉电极控制系统。

背景技术

黄磷电炉冶炼的产品是黄磷，通过电离空气形成定向高温离子流电弧，将电能转换成热能，为还原反应提供足够高的温度。电弧的状态取决于电极端头和放电体的距离、放电体的导电性、电压以及电极周围的温度和炉料介质的电阻特性。

在黄磷电炉冶炼过程中，经常出现炉料在炉内形成结拱的现象，结拱严重时会形成较大规模塌料发生，经常出现电极倾斜的问题，较大规模的塌料会导致断电极事故的发生。目前在黄磷电炉的电极控制系统中为了避免炉内较大规模的炉料结拱，一般采用电流表、电压表显示电极的工作状态。

根据电流表和电压表显示电极工作状态来手动调节电极升降的方法来调节黄磷炉中的各个电极从而保持电极正常工作。但是，采用人工方式调节黄磷炉的电极升降，人工操作难于保持三相功率平衡、人的固有惰性和情绪对操作的及时性和准确性存在影响，很明显以上两个因素都会造成冶炼电毫偏高和产量偏低。同时如申请号97107653.7公开了一种六相电极矿热炉,它由炉体,电极,水封,夹持器,升降系统,电极铜瓦,短网,变压器组成,六根电极均匀分布在炉体中,水封设在电极的下段,夹持器设在电极的中段,并与升降系统连接,电极铜瓦的一端通过夹持器夹紧与电极连接,另一端与短网连接,短网的另一端与变压器连接。该设备采用电极吊装结构，电极很难实现自动化细微的调节控制，同时升降结构位于黄磷炉顶部，这样不利于后期的维护，同时增加了黄磷炉顶部负担。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本实用新型提供一种采用自动化控制系统精准实现黄磷炉的电极升降调整，对电极的电压、电流、位置进行实时监测和控制，实现自动化、智能化和精准化的优点，能实现企业增产降耗3%以上的黄磷炉电极控制系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：黄磷炉电极控制系统，包括电热炉变压器、采样模块、工控机、继电器、制动器和电极压放液压缸，工控机上设有显示屏和接入键盘，所述工控机配有稳压器和UPS电源，制动器和电极压放液压缸通过继电器接入到工控机内；

电热炉变压器通过电力线提供电力供应电极，且电热炉变压器输出端接入到工控机内；

采样模块由电压感应器、电流感应器和采集控制器组成，电压感应器和电流感应器接入到电热炉变压器和电极之间的线路，采样模块通过数据线与工控机进行数据传输；

电极由制动器和电极压放液压缸驱动运动，制动器控制电极的停止和固定，电极通过夹持器抱紧，夹持器上均匀分布有三个支承孔，每个支承孔通过铁链连接到电极压放液压缸下端，电极压放液压缸控制电极的升降，制动器和电极压放液压缸通过继电器接入到工控机内；

黄磷炉顶上方设有工作平台，工作平台上设有两组支架和18个圆孔，每组支架上竖直固定三个电极液压缸，三个圆孔成为一组对应一根电极的三条铁链，两组支架分别位于黄磷炉顶对应正上方侧边缘的工作平台上，电极压放液压缸下方设有转轮，铁链穿过圆孔以后成L形绕过转轮链接到竖直固定的电极压放液压缸下端。

所述工控机采用Evoc-6805工业级微型计算器。

所述工作平台上对应每条铁链设有一个支轮，支轮靠近铁链对应的圆孔，同一电极的三条铁链在转轮和支轮之间通过梯形板汇拢到一起。

所述工控机包括模糊化接口模块、处理器和解模糊化接口模块。

本实用新型具有以下有益效果：夹持器采用三条铁链均匀分布提升，铁链呈7字形穿过圆孔，这样整个电极在提升过程中，稳定性更好。利用电机压放液油缸实现电极的升降调节更为精准，能够很好配合工控机系统指令实现快速频繁的精准调节。

用工控机自动化系统取代人工操作，引进了模糊解耦控制算法，很好地解决了三相电流的耦合和非线性问题，使输入炉内的三相电弧功率达到了真正平衡，炉内温度趋于一致，同时由于磷炉处在良好的控制状态下，使三相输入电弧功率能长时间处于最大状态，从而提高了磷炉的平均输入功率，提高炉内温度，加快了反应过程，增加了炉子的冶炼能力。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型工作平台的俯视图。

图3为本实用新型工作平台的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

实施例1

如图1所示，黄磷炉电极控制系统，包括电热炉变压器1、采样模块、工控机2、继电器、制动器和电极压放液压缸4，工控机2上设有显示屏201和接入键盘，工控机2设有自动预警装置，当电极3波动发生异常时候，自动预警切换操作工手动干预工控机系统，进行人工干预；

电热炉变压器1通过电力线14提供电力供应电极，且电热炉变压器输出端接入到工控机内；所述工控机2配有稳压器和UPS电源。稳压器保证电压稳定，不会工控机自身不稳定影响到电极操控，UPS电源保证应急情况下提供有效缓冲时间，保证系统的持续稳定性。

采样模块由电压感应器5、电流感应器6和采集控制器7组成，电压感应器5和电流感应器6接入到电热炉变压器1和电极3之间的电力线路，采样模块的采集控制器7通过数据线与工控机2进行数据传输；

电极3通过夹持器抱紧，夹持器上均匀分布有三个支承孔，每个支承孔通过铁链8连接到电极压放液压缸4下端，电极压放液压缸4控制电极的升降，制动器和电极压放液压缸4通过继电器接入到工控机内；

如图2所示，黄磷炉9顶上方设有工作平台10，工作平台10上设有两组支架11和18个圆孔12，每组支架11上竖直固定三个电极液压缸4，三个圆孔12成为一组对应一根电极3的三条铁链8，两组支架11分别位于黄磷炉9顶对应正上方侧边缘的工作平台10上。

如图3所示，电极压放液压缸4下方设有转轮13，铁链8穿过圆孔以后成L形绕过转轮13链接到竖直固定的电极压放液压缸4下端。转轮的设定就增加铁链的牢固度，避免铁链在转轮上的打滑，保持电极升降的稳定性。所述工作平台10上对应每条铁链8设有一个支轮15，支轮15靠近铁链8对应的圆孔12，同一电极3的三条铁链8在转轮13和支轮15之间通过梯形板16汇拢到一起，最终三条铁链经过转轮缠绕以后接入到电极压放液油缸下方。支轮增加了铁链的滑动灵活性，让调节更为顺畅，降低了铁链的损耗，梯形板两条边汇集到中间。

电极3由制动器和电极压放液压缸4驱动运动，制动器位于电极水封结构内，制动器控制电极5的停止和固定，制动器是为了稳定电极的大幅提升过程中惯性作用力，提高电极升降的精准度。

工控机通过模糊化接口模块接收从采集模块获得六项弧压、六相电流（弧流）共六个信号，处理器接收到信号以后，取一定合适的时间段ΔT来计算电流的增长速度和减小速度，这样操作能够有效去除信号中的高配干扰实现滤波措施，以冶炼电流设定值为确定合理波动范围，合理波动范围内，系统不做任何反应。当实际电流超过合理范围，处理器通过解模糊化接口模块通过多点传输协议传递给电热炉变压器和电极压放液压缸，电热炉变压器从而调节电极的弧压和电流，电极的电流、电压和电极的升降一直实现动态调节，避免现有技术中依据实际电流大于设定值时升起电极、实际电流小于设定值时降电极的做法。

调节的过程中，根据控制器通过多点传输协议传递给对应电极的电极压放液油缸上，控制电极压放液油缸的伸缩，从而拖动或者放下铁链来实现对电极的升降，统一电极采用夹持器加紧以后三条铁链共同作用，这样就增加了电极在升降过程中的稳定性，避免了电极在升降过程中的晃动，这样下版部分水封结构更好实现，从而保证电机的弧压和电流更为精准稳定。很好解决传统卷扬器升降的调节精度低，稳定性差的问题，电极升降稳定性更高。

实施例2

具体实施方式同实施例1，不同之处在于：所述工控机2采用Evoc-6805工业级微型计算器；所述工控机2包括模糊化接口模块、处理器和解模糊化接口模块，处理把获得的数据与存储的信息进行匹配处理，根据处理数据通过解模糊化接口模块反馈对电极3的操作。

工控机控制下的电弧电流的波形更接近于正弦波，减少了高次谐波，提高了炉子的热效率。由于工控机工作的准确性、稳定性和快捷性，使电极的运动更及时更频繁，同时电极运动的幅度变小（行程变小），电极经常处在微动作状态，电极的运动自动调节炉内物料的均匀下落，不易产生手动操作时那类大块垮落而严重影响炉况的问题，保证了三相电极功率的输入不会受炉况影响而大起大落，提高了炉子的稳定性和热效率，保障了化学反应均衡快速的进行。

目前该系统已经在黄磷炉的冶炼上取得成功，完全可以满足电弧功率的平衡，避免了冶炼过程的大幅度波动，已经取得明显的增产节能效果，单位时间化料量提高8.6%，吨料耗电量降低2.3%。

Claims (5)

1.黄磷炉电极控制系统，其特征在于：包括电热炉变压器、采样模块、工控机、继电器、制动器和电极压放液压缸，工控机上设有显示屏和接入键盘，所述工控机配有稳压器和UPS电源；

电热炉变压器通过电力线提供电力供应电极，且电热炉变压器输出端接入到工控机内；

采样模块由电压感应器、电流感应器和采集控制器组成，电压感应器和电流感应器接入到电热炉变压器和电极之间的线路，采样模块通过数据线与工控机进行数据传输；

电极由制动器和电极压放液压缸驱动运动，制动器控制电极的停止和固定，电极通过夹持器抱紧，夹持器上均匀分布有三个支承孔，每个支承孔通过铁链连接到电极压放液压缸下端，电极压放液压缸控制电极的升降，制动器和电极压放液压缸通过继电器接入到工控机内；

黄磷炉顶上方设有工作平台，工作平台上设有两组支架和18个圆孔，每组支架上竖直固定三个电极液压缸，三个圆孔成为一组对应一根电极的三条铁链，两组支架分别位于黄磷炉顶对应正上方侧边缘的工作平台上，电极压放液压缸下方设有转轮，铁链穿过圆孔以后成L形绕过转轮链接到竖直固定的电极压放液压缸下端。

2.如权利要求1所述黄磷炉电极控制系统，其特征在于：所述工控机采用Evoc-6805工业级微型计算器。

3.如权利要求1所述黄磷炉电极控制系统，其特征在于：所述工作平台上对应每条铁链设有一个支轮，支轮靠近铁链对应的圆孔，同一电极的三条铁链在转轮和支轮之间通过梯形板汇拢到一起。

4.如权利要求2所述黄磷炉电极控制系统，其特征在于：所述工作平台上对应每条铁链设有一个支轮，支轮靠近铁链对应的圆孔，同一电极的三条铁链在转轮和支轮之间通过梯形板汇拢到一起。

5.如权利要求1-4任一项所述黄磷炉电极控制系统，其特征在于：所述工控机包括模糊化接口模块、处理器和解模糊化接口模块。