本發(fā)明涉及礦熱式電阻電弧爐技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及礦熱爐安全生產(chǎn)預警及緊急停車系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
中國是目前世界的冶煉大國，全世界80%以上電石、硅鐵、硅鈣、硅錳和鉻鐵等鐵合金產(chǎn)自中國，超99%的工業(yè)硅產(chǎn)自中國。寧夏是中國的冶煉大省，主要冶煉產(chǎn)品的比例占全國產(chǎn)能的20%以上，全區(qū)超過60%的工業(yè)用電消耗在礦熱爐上，全區(qū)gdp和稅收的一半以上來自冶煉產(chǎn)業(yè)，礦熱爐及其產(chǎn)業(yè)鏈的安全生產(chǎn)一直是區(qū)安全生產(chǎn)系統(tǒng)的重中之重，也是安全事故的高發(fā)區(qū)域。
引起安全生產(chǎn)事故的現(xiàn)象及特征參數(shù)有如下幾種：電爐冷卻水大量泄漏到爐膛及反應(yīng)區(qū)的現(xiàn)象及特征參數(shù)：這是因爐內(nèi)設(shè)備損壞所致。使得大量冷卻水灌入高溫反應(yīng)區(qū)，快速汽化，引發(fā)爆炸，造成嚴重設(shè)備損壞及操作工人傷亡，這種現(xiàn)象的特征參數(shù)是進入爐內(nèi)的冷卻水量和流出冷卻水量不等量；電極軟硬斷的現(xiàn)象及特征參數(shù)：電極軟斷是因為電極的自焙燒速度趕不上消耗的速度，操作者仍然按照既定操作辦法壓放電極，造成電極電流通過外面電極筒流過，產(chǎn)生擊穿流糊。同時抱緊裝置不能抱到硬電極而電極自己下滑，引發(fā)爐內(nèi)高溫產(chǎn)品及爐氣噴到爐面，引燃爐面高揮發(fā)分的熔化電極糊，發(fā)生高溫燃爆。造成礦熱爐設(shè)備大面積燒壞，甚至報廢，同時威脅電爐操作面及周圍操作工人生命造成大量人員傷亡，這種現(xiàn)象的特征參數(shù)是電極糊液面快速下降，電極電流突變，其他反應(yīng)都在事故發(fā)生后了，電極硬斷是因為電極燒結(jié)速度大于消耗速度，使得電極在抱緊裝置以下太長，自重太大，超過了電極自身前度而發(fā)生斷裂，也有其他原因造成的電極硬斷。造成電極斷頭插入爐內(nèi)，引發(fā)爐內(nèi)高溫產(chǎn)品及爐氣噴到爐面，發(fā)生噴爐，引發(fā)設(shè)備燒毀和人員燒傷，這種現(xiàn)象的特征參數(shù)是電極電流突然降為零；電極不能很好的插入爐料內(nèi)的現(xiàn)象及特征參數(shù)，由于不能選擇好的原料及操作工人違規(guī)操作電爐，使得電極不能很好的插入爐料內(nèi)，引起高溫反應(yīng)區(qū)上移，料層不能形成完好結(jié)構(gòu)，引發(fā)多次不等時塌料，有時大塌料，高溫氣體噴出，造成噴爐，燒壞設(shè)備及燒傷操作工人，這種現(xiàn)象的特征參數(shù)是爐內(nèi)溫度升高，且升高趨勢越來越高；電氣設(shè)備超負荷、超溫、超壓引起的設(shè)備燒毀及人員傷亡：許多生產(chǎn)企業(yè)為了增產(chǎn)、調(diào)爐等目的，違反科學常識及操作規(guī)程，長期嚴重超負荷達30%以上，甚至超50%。同時對礦熱爐供電回路的諧振問題放任不管，造成電氣設(shè)備嚴重發(fā)熱，絕緣水平迅速降低，引發(fā)主變燒毀，冷卻油爆燃，開關(guān)爆炸，從而造成嚴重的財產(chǎn)損失及人員傷亡。供電部門為了自身利益放任企業(yè)自管設(shè)備安全運行，這種現(xiàn)象的特征是超電流、超負荷、超電壓、超溫，均可進行檢測、報警及停車處理；特種冶煉爐如密閉電石爐、真空冶煉爐等煤氣泄漏和氧氣吸入爐內(nèi)的現(xiàn)象特征參數(shù)，由于特種冶煉爐如密閉電石爐、真空冶煉爐等對爐氣的回收利用，爐內(nèi)或回收裝置要求有壓力，容易引起煤氣泄漏和空氣進入爐內(nèi)，引起煤氣燃燒、人員中毒、煤氣爆炸等事故，造成設(shè)備損壞和人員傷亡，這種現(xiàn)象的特征參數(shù)是設(shè)備附近有煤氣及爐內(nèi)負壓減弱或消失，檢測儀表數(shù)據(jù)超標。
目前狀況是只對部分引起安全事故的問題進行了特征參數(shù)檢測，并進行了預警。而且特征參數(shù)的選擇還不明顯，造成預警不正確。比如冷卻水泄漏事故，只選擇了溫度特征，出現(xiàn)的問題是溫度測量反應(yīng)時間長，對事故預警起不到大作用。對爐變電流過大引起的設(shè)備損壞事故，只檢測了高壓電流，保護了爐變，但對電極軟硬斷造成的惡性事故無法預警等。全面的對礦熱爐生產(chǎn)過程安全預警系統(tǒng)還沒有出現(xiàn)。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種設(shè)計合理、使用方便的礦熱爐安全生產(chǎn)預警及緊急停車系統(tǒng)，除了具備傳統(tǒng)安全策略手段的防護和安全預案之外，更徹底實現(xiàn)實時對引起安全事故的工藝和設(shè)備運行參數(shù)進行連續(xù)檢測、自動監(jiān)視、提前預警，聯(lián)鎖緊急停車，實用性更強。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：它以計算機和測量儀表為硬件，通過對測量數(shù)據(jù)進行特殊計算和邏輯判斷，超標引發(fā)預警和緊急停車；其操作方法如下：
1、通過應(yīng)用高精度流量測量儀表對進入和流出爐內(nèi)的冷卻水進行實時測量（電爐冷卻水大量泄漏到爐膛及反應(yīng)區(qū)的現(xiàn)象及特征參數(shù)是進入爐內(nèi)的冷卻水量和流出冷卻水量不等量），然后進行對比，當流出的冷卻水量少于進入的流量一定數(shù)量，并且某一冷卻水出水管溫度快速升高，達到了報警值，就認為其發(fā)生了泄漏，發(fā)出報警信號；當流出的冷卻水量少于進入的流量很大數(shù)量時，就認為其發(fā)生了重大泄漏，引發(fā)緊急停車；
2、利用電極糊液面高度測量儀表對糊柱高度進行測量（電極軟硬斷的現(xiàn)象及特征參數(shù)是電極糊液面快速下降，電極電流突變），當其數(shù)值快速下降時，可以認為電極發(fā)生了軟斷，系統(tǒng)發(fā)出報警信號，同時大電流測量儀表對電極電流進行測量，檢測其電流突變，當系統(tǒng)檢測的電極電流發(fā)生了瞬時的突變，數(shù)量達到了設(shè)定值，就認為電極發(fā)生了軟斷，立即啟動緊急停車；當系統(tǒng)檢測的電極電流瞬時下降為零時，說明電極發(fā)生了硬斷，立即啟動緊急停車；
3、對爐內(nèi)溫度進行測量，并對溫度趨勢進行分析（電極不能很好的插入爐料內(nèi)的現(xiàn)象及特征參數(shù)是爐內(nèi)溫度升高，且升高趨勢越來越高），當爐內(nèi)溫度升高且多次波動，發(fā)展趨勢越來越高，就認為電極插入料層過淺，容易引發(fā)噴爐事故，發(fā)出報警信號，提醒操作工人采取措施，將電極深插于爐料之中；
4、通過對電爐高壓側(cè)電流、電壓的測量（電氣設(shè)備超負荷、超溫、超壓引起的設(shè)備燒毀事故的特征是超電流、超負荷、超電壓、超溫），對超過定額采取發(fā)出報警信號，提醒操作員注意設(shè)備安全運行；對電爐變壓器溫度進行測量，對溫度超過定額采取發(fā)出報警信號，對超出安全預警定額還繼續(xù)運行的變壓器采取啟動緊急停車，對于電氣系統(tǒng)諧振采取檢測特征參數(shù)，增加消諧設(shè)備，破壞諧振條件的辦法解決問題，提示進行預警；
5、特種冶煉爐如密閉電石爐、真空冶煉爐等煤氣泄漏和氧氣吸入爐內(nèi)的現(xiàn)象特征參數(shù)是設(shè)備附近有煤氣及爐內(nèi)負壓減弱或消失，通過對以上檢測儀表數(shù)據(jù)超標，就發(fā)出報警信號，超出安全預警定額，就啟動緊急停車。
進一步地，所述的礦熱爐安全生產(chǎn)預警及緊急停車系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理和邏輯判斷后，除報警和采取緊急停車措施，系統(tǒng)自動的提示引起的原因和應(yīng)該如何處理等。
進一步地，所述的礦熱爐安全生產(chǎn)預警及緊急停車系統(tǒng)設(shè)有駐存信息系統(tǒng)，可供操作員隨時對于電爐操作規(guī)程和安全運行法規(guī)、安全運行指標參數(shù)進行查詢。
采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明有益效果為：
1、通過應(yīng)用高精度流量測量儀表對進入和流出爐內(nèi)的冷卻水進行實時測量，避免了冷卻水大量流入高溫反應(yīng)區(qū)，造成事故；
2、利用增加的電極糊液面高度測量儀表對電極糊柱高度進行測量，利用大電流測量儀表對電極電流測量，避免了電極軟硬斷引發(fā)的爐內(nèi)高溫爆燃和噴爐，造成重大事故；
3、更徹底實現(xiàn)實時對引起安全事故的工藝和設(shè)備運行參數(shù)進行連續(xù)檢測、自動監(jiān)視、提前預警，聯(lián)鎖緊急停車。
具體實施方式
本具體實施方式采用的技術(shù)方案是：它以計算機和測量儀表為硬件，通過對測量數(shù)據(jù)進行特殊計算和邏輯判斷，超標引發(fā)預警和緊急停車；其操作方法如下：
1、通過應(yīng)用高精度流量測量儀表對進入和流出爐內(nèi)的冷卻水進行實時測量（電爐冷卻水大量泄漏到爐膛及反應(yīng)區(qū)的現(xiàn)象及特征參數(shù)是進入爐內(nèi)的冷卻水量和流出冷卻水量不等量），然后進行對比，當流出的冷卻水量少于進入的流量一定數(shù)量，并且某一冷卻水出水管溫度快速升高，達到了報警值，就認為其發(fā)生了泄漏，發(fā)出報警信號；當流出的冷卻水量少于進入的流量很大數(shù)量時，就認為其發(fā)生了重大泄漏，引發(fā)緊急停車；
2、利用電極糊液面高度測量儀表對糊柱高度進行測量（電極軟硬斷的現(xiàn)象及特征參數(shù)是電極糊液面快速下降，電極電流突變），當其數(shù)值快速下降時，可以認為電極發(fā)生了軟斷，系統(tǒng)發(fā)出報警信號，同時大電流測量儀表對電極電流進行測量，檢測其電流突變，當系統(tǒng)檢測的電極電流發(fā)生了瞬時的突變，數(shù)量達到了設(shè)定值，就認為電極發(fā)生了軟斷，立即啟動緊急停車；當系統(tǒng)檢測的電極電流瞬時下降為零時，說明電極發(fā)生了硬斷，立即啟動緊急停車；
3、對爐內(nèi)溫度進行測量，并對溫度趨勢進行分析（電極不能很好的插入爐料內(nèi)的現(xiàn)象及特征參數(shù)是爐內(nèi)溫度升高，且升高趨勢越來越高），當爐內(nèi)溫度升高且多次波動，發(fā)展趨勢越來越高，就認為電極插入料層過淺，容易引發(fā)噴爐事故，發(fā)出報警信號，提醒操作工人采取措施，將電極深插于爐料之中；
4、通過對電爐高壓側(cè)電流、電壓的測量（電氣設(shè)備超負荷、超溫、超壓引起的設(shè)備燒毀事故的特征是超電流、超負荷、超電壓、超溫），對超過定額采取發(fā)出報警信號，提醒操作員注意設(shè)備安全運行；對電爐變壓器溫度進行測量，對溫度超過定額采取發(fā)出報警信號，對超出安全預警定額還繼續(xù)運行的變壓器采取啟動緊急停車，對于電氣系統(tǒng)諧振采取檢測特征參數(shù)，增加消諧設(shè)備，破壞諧振條件的辦法解決問題，提示進行預警；
5、特種冶煉爐如密閉電石爐、真空冶煉爐等煤氣泄漏和氧氣吸入爐內(nèi)的現(xiàn)象特征參數(shù)是設(shè)備附近有煤氣及爐內(nèi)負壓減弱或消失，通過對以上檢測儀表數(shù)據(jù)超標，就發(fā)出報警信號，超出安全預警定額，就啟動緊急停車。
進一步地，所述的礦熱爐安全生產(chǎn)預警及緊急停車系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理和邏輯判斷后，除報警和采取緊急停車措施，系統(tǒng)自動的提示引起的原因和應(yīng)該如何處理等。
進一步地，所述的礦熱爐安全生產(chǎn)預警及緊急停車系統(tǒng)設(shè)有駐存信息系統(tǒng)，可供操作員隨時對于電爐操作規(guī)程和安全運行法規(guī)、安全運行指標參數(shù)進行查詢。
本具體實施方式的工作原理：以計算機和測量儀表為硬件，通過對測量數(shù)據(jù)進行特殊計算和邏輯判斷，超標引發(fā)預警和緊急停車。
采用上述結(jié)構(gòu)后，本具體實施方式有益效果為：本具體實施方式提供礦熱爐安全生產(chǎn)預警及緊急停車系統(tǒng)，除了具備傳統(tǒng)安全策略手段的防護和安全預案之外，更徹底實現(xiàn)實時對引起安全事故的工藝和設(shè)備運行參數(shù)進行連續(xù)檢測、自動監(jiān)視、提前預警，聯(lián)鎖緊急停車，安全可靠性更高。
以上所述，僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其它修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。