电石生产工艺列入第二批重点控制的危险化工工艺，其生产过程中存在高温易燃易爆高粉尘等危害因素，以前许多操作是人工完成，该作业存在出料温度高达2000℃，高温电石飞溅会造成作业人员灼烧，作业人员体力消耗大，作业人员多，易出现群伤等安全事故，通过使用自动出炉机器人实现危险作业机器替代人工达到减员增效和实现本质安全是几代电石人的梦想。如今，经过大家不懈艰苦的共同努力，这一梦想得以实现，现就我们的探索使用情况作简要介绍，供大家借鉴。
一、我公司出炉机器人应用情况：
1、公司简介及投运前情况：神木电石集团能源发展有限公司成立于2012年，原为民营企业，2017年9月29日由陕西投资集团公司下属的陕西金泰氯碱公司和秦龙电力公司联合收购为陕西金泰氯碱公司子公司，批复规模为120万吨/年电石，120万吨/年兰炭和2台135MW尾气发电机组，现建成规模为4台40500KVA密闭电石炉，40万吨/年兰炭和1台135MW发电机组。电石出炉系统采用液压式半自动出炉设备，每班配备8名出炉工，每台产量230-250t/d，工人劳动强度很大，人员流失较频繁，从2014年底投产到2017年9月发生出炉时烧伤人员10多起，医疗费用花费较大。国企收购后秉承“始终把安全环保作为一切工作的出发点和落脚点”的发展理念，积极寻求危险作业机器替代达到本质安全的新技术和新设备，经过市场调研了解，发现新疆中泰化学使用哈博实公司自动出炉机器人效果较好，2018年1月份进行了出炉机器人设备招标，确定哈博实公司提供设备和指导安装调试出炉机器人。
2、使用产生的效益：项目总投资2660万元，投运后，出炉人员由每班8人减为炉前3人，中控室操作机器人1人，4台炉共减员56人，出炉工资按7万元/人.年，增加经济效益可达到392万元/年；全部投运至今17个月未发生一起出炉人员烧伤烫伤事故；机器人出炉钢钎直径50mm,人工带眼钢钎直径22mm，出炉流量比人工出炉要大，同样出炉量相应的出炉时间将缩短，冶炼时间增加，出炉热量损失减少，热能利用率提高则产量提高，单位产品电耗降低，增产降耗每年产生的经济效益也很可观；2019年4月榆林市应急管理局组织全市危化品生产企业在我公司召开机器人代替人工作业新技术现场会，我公司介绍了危险作业机器人替代人工的经验和成效，榆林市应急管理局要求2020年底前全市电石行业必须完成出炉机器人改造；我公司2019年被榆林市和陕西投资集团公司评为安全生产先进企业荣誉称号。该项目取得了良好的经济效益、安全效益和社会效益，充分发挥了国有企业引领行业潮流的示范效应。
3、使用中存在的问题：
1）电缆线在坦克链大轨道中布置，大车需要一直前后运行，易发生电缆折断；
2）如遇电石喷料，机器人前端底面花纹钢板（6mm厚）会变形造成死机无法动作，严重时会烧坏伺服电机和气源管等设备；
3）如遇大的电石喷料，即使机器人及时退至最后位置，大量高温电石溅出会造成伺服电机等设备部件变形损坏；
4）利用压缩空气管道压力脉冲式将电石渣喷出完成堵眼作业，一次喷吹气量较大，造成管道压力波动大不稳定，尤其是炉眼难封时，不能及时封眼会造成漫道事故；
5）封眼炮筒无防护装置，如误动作会造成人员伤害；
6）现场机柜环境温度高，空调制冷效果差，电气元件散热差夏季经常跳车；
7）活动挡屏处于固定挡屏外面，悬挂于上轨道，底部无固定设施，如遇喷料，大量电石会从活动挡屏下部顶出流至机器人上，造成机器人损坏。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
5、解决的方法：
1）先将硬质电缆线换成软电缆防止折断，但是软电缆缺少护套，长期高温使用则绝缘破坏造成短路，最后，我们采取外挂轨道加滑线电缆方式解决了这一困扰电缆寿命和设备运行的难题。
改造后，我们去掉了坦克链，加装轨道、滑线和电缆保护罩，对外露电缆用石棉布包裹既保护电缆不被烧损又利于散热，使用寿命原先最长三个月最短一周，改造后已经运行7个月完好无损，预计能达到2年以上。
2）去掉大车底座前端花纹钢板，填充高铝砖，这样即使电石喷到高铝砖上面也不会变形，大车能够及时回撤。2018年12月开始陆续对12台机器人前端花纹板进行了改造，哈博实公司给别的厂家（鄂绒集团、奥维加能等）设计时也采用了我们的做法。
3）给伺服电机前面用厚度10mm钢板加装铠甲防护，有效解决了电石喷溅对伺服电机的损害，效果良好。
4）加装小型贮气罐保证封眼气源和压力稳定，有效解决封眼时脉冲阀运行造成的气压波动而不能及时封眼。
改造后气源气压稳定，脉冲阀位置改到储气罐上，处于钢架保护区内，相对温度低，电石不易喷溅到，脉冲阀和气管寿命大为延长。
5）封眼炮筒前面加装防护钢板，避免误动作电石渣喷出伤人。
6）针对现场机柜环境温度高，电气元件散热差夏季频繁跳车的问题，我们采取将空调外机铜管加长引至厂房外面，同时将现场机柜间外砖墙厚度由300mm厚增加至600mm，采用2层隔热材料，这样双管齐下，有效隔热后空调能正常运行，电气元件长期可靠运行，彻底解决了机器人主机跳车问题。
7）开始我们给活动挡屏加装挂链和电机牵引并将活动挡屏安装位置调至固定挡屏里面，遇喷电石时迅速降落活动挡屏封堵，但又存在高温电石很快就将挂链烧断而活动挡屏无法动作，后来我们采取恢复活动挡屏原来位置，在活动挡屏下方设置卡钩方式，卡钩和挡屏间留有适当空隙，喷电石时活动挡屏后移卡钩起作用，虽有少量电石会流到固定挡屏和活动挡屏之间，但很快冷却就能封堵住大量电石的继续外流至机器人轨道现象，使用效果良好。
上述改进的技术和安全措施很多都被生产厂家哈博实公司在后续生产中借鉴和采用，有力地促进了出炉机器人行业的技术进步。
二、仍需完善发展的方向：
1、出炉机器人目前还存在的最大问题是：虽然设计有7轴，可以轻松完成上下左右前后的运动，但由于机器人主体不能上下活动和改造项目受场地限制以及安装使用经验不足，清炉嘴时钢钎和炉嘴有一定的夹角，这样清炉嘴不能一次轻松完成，需要多次强力碰撞，既损伤炉嘴也造成机器人本体受力大造成铸造件损坏，使用出炉机器人后，我们的炉嘴需要经常加固且使用寿命缩短了；人工清理炉嘴采用钢钎从炉嘴下沿顺着炉嘴自然角度清理，而炉嘴安装水平夹角在30-40°，高度一般距地平面1.9-2.2米左右，机器人要达到这样的角度就要安装位置更低和本体在保证稳定平衡前提下可以上下活动幅度更大，防护设施更要严格周到,否则喷料会造成电石将设备埋没烧坏事故。
2、出炉机器人涉及到电气、自控、液压、机械等多专业协调，工作环境复杂，难免出现一些问题，要想办法留出人工出炉平台，这样在出炉机器人出现突发故障情况下，方便人工迅速完成出炉各项作业，保证生产稳定连续运行。
这些问题需要使用单位和设计制造单位进一步合作研究完善，使出炉机器人在危险作业替代人工方面做的更好。
三、结论
电石自动出炉机器人自动化程度高，能够完成以前行业需要人工完成的各项作业，彻底将工人从高温危险的作业环境中解放出来，减少岗位人数，提高劳动生产率，增加产量从而实现节能降耗的效果，降低生产安全风险，保护作业人员免受伤害，具有很好的发展前途，值得电石行业推广应用。作为使用单位，我们今后加强和研制单位的合作交流，及时交换使用中存在的问题和不足，共同努力完善，达到电石出炉机器人这一高科技产品更好发挥作用，为电石行业技术进步做出更大贡献。
论文作者:赵鹏涛
论文发表刊物:《电力设备》2020年第2期
论文发表时间:2020/5/8