电石炉净化系统智能巡检装置的研究与应用

黄高举

（天能化工有限公司，新疆 石河子832000）

近年来大型密闭型电石炉广泛应用于电石生产，电石炉净化系统在生产中起着承上启下的作用，炉气中含有H2S、HCN、PH3以及有机硫磷等杂质，净化系统的工艺要求与目标是使系统达到净化的效果，使炉气达标排放。现场监测指标是净化系统重要的工艺参数依据，传统的电石炉净化系统人工巡检存在若干人为因素，已经不能够满足操作需求。为响应环保与安全需求，解决人工巡检的局限性，在电石生产系统使用智能巡检系统，一定程度上取代了操作工现场巡检的大量工作。巡检系统信息化建设是设备管理中的基础，有效获取设备的状态信息，对设备数据进行统计分析，提供多种类型数据采集，通过各类数据对设备运行状态做预判分析，多样化数据报表，可供生产、作业环节做数据分析，把故障消灭在萌芽状态，有效控制了环保与安全风险，取得了较大收效。

1 电石炉净化系统工艺生产及巡检现状

在电石生产中，净化系统作用是处理炉气，当炉气被用于下游工业产品的附加原料时，会对整个产品系统产生影响，同时，炉气杂质超标会减弱催化作用。天伟化工有限公司为有效分离并综合运用电石炉气，采用了炉气复合降温技术，电石炉气温度采用空冷及热管冷却组合方式降至230～270℃，并结合先进除尘工艺，分级分离及处理，使炉气达到国家烟气排放标准，即电石炉气中的粉尘含量降至小于10 mg/m3，达到净化系统的工艺要求与目标。其现场监测指标是净化系统重要的工艺参数依据，如旋风除尘器、空冷器、粉尘过滤器等的现场巡检，对点检测温、测振、气体检测设备采用蓝牙方式传输至终端等。人工巡检需要根据人为制定的巡检规则、巡检时间制定巡检线路，开展巡检操作，从而存在诸多人为干扰因素。当前使用的智能巡检装置集巡检、语音、视频、地图功能于一体，可实现远程联动多媒体指挥调度，通过巡检系统的建立，可掌握检测设备故障的产生、发展、变化的全过程，预测设备状态运行趋势，分析诊断故障，掌握机组设备的运行状态，保障机组设备安全、稳定、长周期运行，推动设备预知维修或状态维修发展进程。

2 电石炉净化系统智能巡检装置的设计路线

2.1 智能巡检装置设计路线

依据上述净化系统的生产工艺及运行特点，采用智能巡检硬件包括：设备及工艺控制点清单、服务器、现场控制站、智能巡检手动装置及终端操作站。巡检线路包括净化系统主装置巡检路线、炉气净化冷却水装置巡检路线、除尘系统装置巡检路线和炉气外围巡检路线4大部分。巡检路线及巡检相关设备配置见表1。

表1 巡检路线巡检相关设备配置

2.2 智能巡检装置巡检思路

4条巡检路线依据四班三倒倒班规则，每条路线配置巡检人员、设定巡检轮次、配置巡检周期、录入巡检设备内容、巡检工艺及设备点的重要程度和部署巡检钮扣进行巡检。如净化系统主装置巡检路线，净化系统岗位每2 h巡检一次，每天巡检12次，每个班巡检4次，每次巡检40 min；净化冷却水装置每2 h巡检一次，每天巡检12次，每个班巡检4次，每次巡检50 min；除尘系统装置每2 h巡检一次，每天巡检12次，每个班巡检4次，每次巡检35 min；炉气外围2 h巡检一次，每天巡检12次，每个班巡检4次，每次巡检100 min；每条巡检路线配置相应巡检终端、温度与压力传感器、气体检测传感器，开展巡检业务，结合视频监控、语音对讲、导航功能、巡检异常设置等功能，实现多种数据采集手段，通过系统对数据统计分析，协助操作人员提前掌握机组及装置的运行状况，以便及早发现问题及时处理隐患。重点设置加强巡检设计任务及频次布置表见表2。

3 智能巡检拓扑思路及硬件设计

3.1 智能巡检拓扑思路

依据工艺需要及指标控制要求，制定巡检计划及配置要求，设置上述4分系统装置巡检（点）及路线导航图、巡检顺序及替代路线、配备相关督查巡检人员和班次，从而保证智能巡检系统与巡检人员按照预定计划、规定线路，按时、按线、按序完成巡检工作任务；现场采用防爆手持终端刷ID卡巡检。而当操作人员点击自动巡检时，可以按照上述路线对点检指标进行自动采集及关键点分析。当巡检人员巡检时，能通过多种手段采集巡检数据并实时传输到指挥中心服务器；各级技术专家及管理人员均可及时掌握巡检区域内各设备、各巡检点的运行状态、生产状态、现场实况以及巡检人员的工作状况，并可以随时查询、多维展示各类数据及统计结果。智能巡检系统拓扑网络示意图见图1。

表2 重点设置加强巡检设计任务及频次布置表

图1 智能巡检系统拓扑网络示意图

3.2 智能巡检异常处理

智能巡检系统操作智能快捷，用户操作实行多级权限式管理，便于不同层级人员操作、查阅、维护。通过专业的温度及压力传感器、气体传感器等点检工具，对设备运行进行数据化巡检，当巡检人员发现事故时，操作技术专家可以通过语音对讲系统远程指挥任一处于现场的巡检员及时采取科学有效的处置措施，而结合人员巡检及督导方式来看，也可以将经验判断逐步向专业巡检终端及巡检系统科学化管理设备的巡检方式转变，从点巡检记录本上纸质作业向计算机操作等无纸化办公方向发展。

3.3 智能巡检模块设计

电石炉运行中净化系统的智能巡检应用终端主要包括基础信息模块、巡检线路设置模块、项目与任务管理模块、设置状况模块、报表生产与导出模块、绩效考核模块等，其中基础信息模块对组织机构、岗位、员工和设备等进行管理和设置。它包含了巡（点）检管理系统需要的诸多基础数据，是系统运行的基础。巡检线路设置模块，主要是定义巡检线路点检方式，依据厂区信息对线路名称、班次、值别、翻班规则、巡检点ID钮扣、人员配置、巡检结果、各种不同的巡检轮次周期等进行定义。线路是点检系统中对巡检区域进行划分的基本单位。巡检项目与任务管理模块：巡检项目管理模块是对巡检线路上巡检设备、以及如何点检进行定义。定义某一个巡检点所需的点检内容、点检方法、点检频度等，以预定项目的形式展现出来。并对各巡检线路按照翻班规则自动生成巡检任务，可查询各线路巡检执行情况；设备状况：选择不同日期范围，对各分厂车间下线路信息巡检异常情况进行统计，结合图表等功能可以直观显示各分厂内装置、巡检各片区线路异常率，并支持相关数据导出，包含异常数量、数据总数、异常率；结合报表生成与导出模块，由报表管理模块包含报表汇总、巡检月报，汇总报表可对各分厂车间下不同线路不同时间段进行统计汇总，巡检月报对各分厂按月进行统计，便于点检数据收集汇总。同时由巡检系统结合绩效考核管理，按模块内预定好的规定对各分厂及各操作人员的巡检线路进行漏检、到位率、工时、到位时间、巡检耗时进行统计，支持相关数据导出，便于存档管理，结合图形输出分析对各类统计数据显示[1]。

4 智能巡检系统平台

对单个操作人员设置不同的工号，根据所在生产车间及分厂的要求不同，巡检路线各异，可以对车间、班次、工号、路线、操作要求等进行选择。同时记录操作信息及报警记录，可自动同步巡检登录时，自动同步巡检服务器时间，依据选取或点击巡检线路，进入具体的巡检项目任务全景界面，刷巡检点ID钮扣，进入具体的巡检项目，根据巡检项目要求录入或自动采集检查数据或结果。该巡检点巡检完毕后，返回任务全景界面，系统自动将巡检结果上传巡检管理后台服务器，然后进行下一个巡检点的巡检工作。离线状态时，巡检数据将缓存在本地，再次联网在线时，巡检结果将自动上传到巡检管理后台服务器，从而保障数据完整性。设置不同级别与不同ID钮扣的内部别名、内部寄存号码、位置描述、ID顺序、是否需检测到位等信息，管控严格且智能方便。

5 结语

中国电石行业生产环境较为危险，生产劳动强度较大，操作复杂，目前已经普及了自动化生产，智能化巡检系统的运用进一步解决了人员操作的各种不利因素，从而提高了现场操作人员巡检的能动性，将原有每班次6~8人的巡检工作量减少至一两人，大大提高了工作效率，实用性强、覆盖范围广，环保与安全效益突出。