一种电石炉炉压自动控制方法及系统与流程

本发明属于电石炉自动控制领域，涉及电石炉炉压自动控制技术，具体是一种电石炉炉压自动控制方法及系统。

背景技术：

1、随着电石炉工艺的不断发展，为了降低能耗及实现安全环保，电石炉由原来的开放炉逐步发展到大型密闭电石炉；电石炉正常运行时，炉内气体压力控制在一定的范围，一旦炉内气压过高时，电石炉炉盖会出现冒火现象，炉内的一氧化碳会外溢，存在重大的安全隐患；当炉内气压过低时，炉外的氧气涌入炉内，会与一氧化碳发生爆炸，因此控制电石炉炉压在正常的范围内是非常重要的。

2、目前对于电石炉炉压的控制方法基本以人工手动调节变频器频率，缓慢增加调节，当电石炉炉盖出现冒火时，通过增加风机转速，增大炉气抽出量降低炉压，在炉压下降后改变风机转速，直至炉压恢复到正常范围内；但是人工手动调节炉压的过程中，炉压不断波动，造成操作人员精力高度紧张、劳动强度大，给电石炉运行带来了安全隐患。

3、本发明提供了一种电石炉炉压自动控制方法及系统，以解决以上技术问题。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了一种电石炉炉压自动控制方法及系统，用于解决人工手动调节炉压的过程中，炉压不断波动，造成操作人员精力高度紧张、劳动强度大，给电石炉运行带来了安全隐患的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种电石炉炉压自动控制系统，包括：中枢控制模块，以及与之相连的数据采集模块和终端处理模块；

3、数据采集模块：通过压力传感器采集电石炉炉压的实时数据，将实时数据传输至中枢控制模块；

4、中枢控制模块：基于实时数据判断电石炉的工作状态是否安全；是，则持续监测电石炉内的气压；否，则生成预警信号，并将预警信号传输至终端处理模块；以及，

5、根据实时数据分析电石炉内的实时气压，基于分析结果对出气风机的频率进行调节，将电石炉炉压值恢复到基准值；其中，基准值根据电石炉炉压的标准阈值范围确定；

6、终端处理模块：根据获取的预警信号调节变频器，控制出气风机的频率发生变化，使电石炉的炉压恢复到正常范围内。

7、优选的，所述基于实时数据判断电石炉的工作状态是否安全，包括：

8、获取电石炉炉压的实时数据，判断电石炉炉压的实时数据是否处于标准阈值范围内；是，则判定电石炉的工作状态安全；否，则判定电石炉的工作状态不安全。

9、本发明通过电石炉炉压的实时数据是否处于标准阈值范围内来判断电石炉的工作状态是否安全，当电石炉炉压的实时数据出现异常时，能够及时对出现的异常情况进行处理，有利于避免人工手动调节电石炉炉压而导致操作人员精神紧张的问题。

10、优选的，所述根据实时数据分析电石炉内的实时气压，包括：

11、获取电石炉的实时炉压值x1，通过公式cz＝(x1-x)计算实时炉压值x1和基准值x之间的炉压差值cz；

12、当炉压差值cz的绝对值大于设定阈值时，则判断x1是否大于基准值x；是，则基于查找表提高出气风机的频率；否，则基于查找表降低出气风机的频率；其中，查找表根据模拟经验数据构建。

13、本发明通过计算电石炉炉压值和基准值之间的炉压差值，基于查找表获取对应的炉压差值的调节出气风机的频率，能够针对不同的炉压差值对出气风机的频率进行调节，有利于使电石炉炉压快速恢复到标准阈值范围内。

14、本发明中若炉压差值cz的数值在查找表中无法查找到，则选取与炉压差值cz最近的数值进行参考。

15、优选的，所述查找表根据模拟经验数据构建，包括：

16、设置若干炉压模拟差值；

17、从调节效率和能耗两个角度，模拟获取若干炉压模拟差值对应的目标调节频率；基于若干炉压模拟差值和对应的目标调节频率构建查找表。

18、本发明通过设置若干炉压模拟差值，模拟获取对应的频率可调范围，并且从调节效率和能耗两方面考虑频率调节幅度，能够获取最优的频率调节幅度，有利于在保证调节效率的同时减少能耗。需要说明的是，本发明设置的若干炉压模拟差值的绝对值均大于设定阈值，也就是说若干炉压模拟差值均需要调节出气风机的频率来保证实时气压尽可能与基准值一致。

19、优选的，所述获取若干炉压模拟差值对应的目标调节频率，包括：

20、模拟获取若干炉压模拟差值对应的频率可调范围；基于设定步长从频率可调范围中提取若干频率调节幅度，将若干频率调节幅度标记为pi；其中，i＝1，2，…，n；设定步长根据经验设定；

21、获取频率调节幅度pi对应的调节时间ti和能耗数据hi；通过公式pxi＝ɑ×ti+β×hi计算出n组频率调节幅度对应的评估系数pxi；选择评估系数pxi最小值的频率调节幅度pi作为对应炉压模拟差值的目标调节频率；其中，ɑ和β为大于0的比例系数。

22、本发明中频率可调范围是指按照该范围内的任一频率调节幅度对电石炉内的气压进行调节，均可以减小对应的炉压模拟压差，以将电石炉炉压值恢复到基准值(可允许一定误差)。

23、本发明通过获取若干炉压模拟差值的频率调节幅度范围，根据设定的步长将频率调节幅度的范围分成n组数据，并获取n组数据使电石炉炉压恢复至基准值的时间ti，以及n组频率调节幅度的能耗数据hi，通过公式计算出每组频率调节幅度对应的评估系数pxi；能够从调节效率和能耗两个角度考虑频率调节幅度，有利于消耗最少的能耗快速使电石炉炉压恢复到基准值。

24、优选的，所述中枢控制模块分别与数据采集模块、终端处理模块通信和/或电气连接；所述数据采集模块与压力传感器通信和/或电气连接；所述终端处理模块和智能终端通信和/或电气连接；其中，智能终端包括手机或者电脑。

25、本发明的第二方面提供了一种电石炉炉压自动控制方法，包括：

26、通过压力传感器采集电石炉炉压的实时数据，判断实时数据是否在标准阈值范围内；是，则判定电石炉的工作状态安全，并持续对电石炉炉压进行监测；否，则生成预警信号；

27、设置若干炉压模拟差值，模拟获取若干炉压模拟差值对应的频率可调范围；基于设置若干炉压模拟差值，模拟获取若干炉压模拟差值对应的频率可调范围；基于设定步长从频率可调范围中提取若干频率调节幅度，将若干频率调节幅度标记为pi；其中，i＝1，2，…，n；设定步长根据经验设定；获取频率调节幅度pi对应的调节时间ti和能耗数据hi；

28、通过公式pxi＝ɑ×ti+β×hi计算出n组频率调节幅度对应的评估系数pxi；选择评估系数pxi最小值的频率调节幅度pi作为对应炉压模拟差值的目标调节频率，基于炉压模拟差值和目标调节频率构建查找表；

29、获取电石炉的实时炉压值x1，通过公式cz＝(x1-x)计算实时炉压值x1和基准值x之间的炉压差值cz；当炉压差值cz的绝对值大于设定阈值时，则判断x1是否大于基准值x；是，则基于查找表提高出气风机的频率；否，则基于查找表降低出气风机的频率；

30、根据生成的预警信号，调节出气风机的频率，使得电石炉炉压值恢复至基准值。

31、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过对电石炉炉压的实时数据进行监测，判断实时数据是否在标准阈值范围内，当实时数据超出标准阈值范围时，能够及时调节出气风机的频率，使得电石炉炉压值恢复到标准阈值范围内；计算电石炉炉压值与基准值的炉压差值，根据查找表获取炉压差值对应的频率调节幅度，基于频率调节幅度调节出气风机的频率，能够针对不同的炉压差值对出气风机的频率进行调节，有利于使电石炉炉压快速恢复到标准阈值范围内；通过设置若干炉压模拟差值，从调节频率和能耗两个角度获取对应的频率调节幅度，能够从调节频率和能耗两个角度综合考虑，有利于在保证调节效率的同时消耗尽可能少的能耗。