MTL系统在电石炉生产中的智能开发与应用

赵学霞，周红燕

（天伟化工有限公司，新疆 石河子 832000）

为加强对生产管控、智能化控制及工艺操作开发的应用，在电石炉工序采用DCS集散控制系统，其智能化设计方案借鉴了国内一些同行业管控理念及电石生产中DCS控制的经典案例，使得电石生产工艺安全、稳定、高效。电石炉内温度的测量与实时监控是电石生产工序中的重中之重，温度补偿导线的使用量极为巨大，且中间环节使用大量导线会产生安全隐患。为此，在电石炉生产中开发利用MTL系统，在DCS中将控制系统与现场控制点实现数组点的通讯思路，从而把每台MTL838B-MBF采集到的数据读取并建立过程监控，使电石炉各温度过程点可以显示现场温度点的数据，对于改进生产工艺控制有着极为重要的意义，也使得电石炉生产工艺指标在过程数据采集中更加稳定。

1 电石生产现状

国内成熟的炉型为密闭式电石炉。由气烧石灰烧窑、原料输送、焦炭干燥、原料输送配料、电石生产、炉气净化、电石冷却等工艺单元组成。密闭式电石炉有炉盖，没有二次空气进入，炉气的量较小，经过降温除尘可综合利用，降低了生产成本。这种炉型可将电石生产过程中产生的CO气体全部抽出，提高电炉效率，电炉料面没有火焰和粉尘，自控程度较高，劳动条件和操作环境较好。

目前电石炉温度采集中，因控制点数较多，对于电石炉温度的采集多采用DCS自带控制温度控制点显示，也有用巡测仪的，但是比较少，现场机柜使用补偿导线传输至DCS中控控制站及操作站显示，因现场干扰大型设备较多，经常会出现大面积温度异常显示[1]。

2 MTL在电石炉智能应用的设计

使用MTL远程数据采集系统可减少补偿导线的使用，同时每2台电石炉使用一个防爆小机柜，因进线少，所以机柜能完全密封，数据能实时显示。新系统减少了维护成本和人员，MTL电石炉数据采集系统安全性能极高，数据精确度较高。

MTL远程数据采集系统分为五大部分即现场信号部分、现场变送单元MTL831B、隔离安全栅部分、MTL838B-MBF、ALR121通讯电缆连接部分及DCS控制系统部分。通过温度采集装置将电石炉温度现场采集通过MODBUS协议与DCS通讯，将采集数据在操作站工艺画面中实时显示。现场现有E分度热偶通过电线电缆与系统的I/O设备接口点对点连接，信号进入系统后即被I/O模块转换为数字信号，再经过系统内部总线传送到网关，然后由网关将信号传送到上一层开放总线上，最后经开放总线到达控制系统--DCS控制系统。其中现场变送单元MTL831B可以连接现场16路通道，无需单独供电的两线制，采集转换十分方便，通过隔离安全栅连接到安装至MTL838B-MBF上，再由DCS通信采用开放的MODBUS485通讯协议，实现对现场温度控制点的数据采集及控制，每2台电石炉中的MTL智能化应用系统结构示意图见图1[2]。

图1 MTL的电石炉中的智能化应用系统结构示意图

3 MTL系统在电石炉中应用故障分析

电石炉温度是电石生产过程中较为重要的生产指标，如果温度异常，无法知晓炉内物料反应情况。同时如果电石炉温度出现异常，首先判断是现场热偶的故障还是MTL系统的故障，应先拿劲仪对现场接线给定信号看中控数据是否正常，如中控数据显示正常可判断现场热偶故障，如果数据无显示判断MTL系统故障，MTL系统故障分831和838故障，831故障在中控查看，发现2台电石炉温度异常可判断为831故障，4台电石炉故障可判断为838故障，831故障需要更换831卡件，卡件有接线端子，接线端子可拆下不用重新接线，同时需要软件通讯由838向831下载参数。

3.1 温度异常生产成本增加

温度显示异常，严重影响生产，电石炉温度每间隔150 s会将一台电石炉数据刷新一次采集机柜安装在现场的好处是减少热偶补偿导线的使用，不足是现场粉尘严重，无法完全隔离及密封。如果将机柜安装远离现场的中控室内，则需要增加补偿导线，一台电石炉使用两根补偿导线，现场电石炉位置又较远，耗资必然巨大，造成仪表安装及维护成本上升。

3.2 常见温度异常的情况判断与处理

中控显示异常无信号输入。检查现场热偶，测量热偶毫伏信号，使用劲仪给信号，看中控是否变化。变化说明MTL系统正常，故障为热偶，无信号继续后续检查。

中控出现信号全部为星号。此时卡件更换无需解线，接线端子可拆除，只需检查831卡件；使用劲仪对831通道给信号，信号在中控显示说明MTL系统正常，如信号无法传至中控，怀疑831卡件故障，卡件故障一般在中控会发现2台电石炉所有温度出现星号，更换831卡件。

838卡件出现红灯。可以检查838卡件，如发现838出现红灯亮，可判断831卡件故障，如出现831卡件故障可按故障判断2处理。

在电石生产中，经常会出现因炉料质量较差导致料面烧结而造成透气性不好，从而产生熔洞和红料层，导致电石炉内温度偏高，生产效果差。因此一些温度联锁控制极为关键，这些生产工艺指标及变量数据的变量定义、实时采集、动态分析等，在电石炉生产也是十分重要的。

3.3 MTL全系统智能应用与调试

MTL全系统智能应用后，比起原来的巡测装置，结构简单，故障率低。当现场一些错误及过程检查完成后，需要将各点建立的数组点和过程点全部检查测试，同时必须进行系统联校。一般而言，对于每一台MTL831B上都要抽检一系列的点进行分析，看其准确度和精度是否理想，同时对于整个控制系统整体结构的设置要依据可能出现的情况进行提前预测，充分验证及逻辑程序的正确性、判断物理接线的正确线、保证精准可靠才可在检维修后上电调试，从而完全满足现场工艺要求。

4 结语

由于MTL系统在软、硬件方面有很大的优势，在电石生产智能开发，实现了不同控制产品之间实现数据通信的关键是正确的系统连接和组态，同时DCS系统与MTL之间的数据通信实现了对过程参数的有效监控，节约了补偿导线的在现场的使用。MTL智能应用于电石生产中充分体现和满足了生产所需，节约成本的同时达到了数据通讯的完美结合，为生产提供了良好的管控平台，达到了行业技术控制要求并处于领先技术水平。