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 1.1石墨化機(jī)理

     經(jīng)過焙燒的炭素制品，具有一定理化性能與強(qiáng)度，但炭原子的排列結(jié)構(gòu)仍不規(guī)則，制品不具備石墨的許多優(yōu)良性能，要使制品的炭原子排列為晶體結(jié)構(gòu)。就應(yīng)該通過2300～2500 攝氏度以上的高溫處理。這是石墨化的基本原理，經(jīng)過石墨化的制品：

     提高了炭素制品的導(dǎo)熱性能和導(dǎo)電性能；
 
    提高了制品的化學(xué)與熱穩(wěn)定性；減少了雜質(zhì)；
 
    制品的耐磨性提高了；
 
    硬度得到降低，便于作精密的機(jī)械加工。
 
1.2石墨化爐的原理：

     是根據(jù)焦耳――楞次定律Q=0.241I?Rt即電流通過電阻發(fā)熱而加熱物體的原理，裝入石墨化爐的制品是發(fā)熱體也是被加熱體，電阻發(fā)熱與通過的電流平方成正比，電流越大，產(chǎn)生的熱量越多，則爐芯的溫度就越高，石墨化電阻爐要求低電壓，大電流，來達(dá)到高溫，實現(xiàn)石墨化的目的。其電氣特性是呈負(fù)阻特性，在通電周期內(nèi)，爐芯電阻隨爐溫上升而下降，到通電后期，電流到最大時，爐芯為初期的1/10~1/20左右，石墨化爐電阻的大小時與填充料種類，處理溫度、粒度、裝爐時的壓力，電路截面的大小，電爐長度，焙燒電極自身電阻以及電極的裝爐方式有關(guān)，并受到母線、導(dǎo)電電極、接點(diǎn)等因素的影響。
 
2.直流石墨化爐自動控制系統(tǒng)方案
 
 2.1控制機(jī)理

     直流石墨化爐自動控制系統(tǒng)方案是基于石墨化爐其電氣特性是呈負(fù)阻特性/時間曲線，即根據(jù)通電時的電流、電壓、功率、功率因數(shù)、電能消耗來控制石墨化的進(jìn)行。

    考慮到在一定的總電量情況下，石墨化爐所送電的時間愈短，則溫度上升得愈快，所能達(dá)到得溫度就愈高，如果緩慢通電，則會得到相反的結(jié)果。
 
    依據(jù)單位重量產(chǎn)品的電量消耗來調(diào)整電壓、電流，根據(jù)制品的大小、裝爐情況，確定開始功率數(shù)值，每小時上升功率大小，計算出配電曲線，并按這個曲線對石墨化爐進(jìn)行電壓、電流控制。
 建立功率/時間曲線庫，在今后生產(chǎn)中可選擇調(diào)用，省去大量重復(fù)錄入數(shù)據(jù)的煩惱，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯誤的問題發(fā)生。
 系統(tǒng)具有故障、事故，識別、判斷的功能，通過操作畫面和聲光報警提醒操作人員注意，以便對其確認(rèn)、處理；在高壓柜、變壓器、整流裝置出現(xiàn)事故時，根據(jù)事先的設(shè)置系統(tǒng)可自動停車，保證人員和設(shè)備的安全。
 
    對所有的操作人員動作、設(shè)備狀態(tài)狀態(tài)，電流、電壓、溫度、壓力等信號，都有實時和歷史記錄。
 
2.2自控系統(tǒng)配置：

 2.2.1網(wǎng)絡(luò)配置

     根據(jù)石墨化爐現(xiàn)場電磁場干擾信號強(qiáng)的實際情況，采用抗電磁干擾能力強(qiáng)FROFIBUS－DP分布式I/O體系高速工業(yè)總線，同時系統(tǒng)時間響應(yīng)效果好。
 
 2.2.2上位機(jī)

     上位機(jī)采用研華工控機(jī)，并配置一臺打印機(jī)。

    設(shè)有控制曲線庫，用戶可以在上位機(jī)設(shè)置、建立、在線調(diào)整控制曲線，并可存入曲線庫中

    設(shè)有工藝流程畫面，可以顯示高壓柜、變壓器、有載調(diào)壓開關(guān)位置、
 
    水冷大電流開關(guān)、可控硅（快速熔斷器）等設(shè)備的狀態(tài)畫面、報警畫面；可以顯示當(dāng)前的電壓、電流、溫度值，并可設(shè)置報警值和查詢歷史記錄。

    設(shè)有軟手動功能，操作員通過上位機(jī)接口，對整流的電壓、電流進(jìn)行調(diào)整和干預(yù)；

    操作員通過上位機(jī)可以實現(xiàn)整流裝置系統(tǒng)或單臺設(shè)備的啟動、停止和急停；

    所有的操作都有記錄，供查詢；

    通過打印機(jī)可以生產(chǎn)報表。 http://meishi.org.ru

 2.2.3PLC
 
    采用西門子S7-300可變程控器，ET-200M集散分布遠(yuǎn)程站，對高壓柜、整流變壓器（含有載調(diào)壓開關(guān)裝置）、副變壓器、油水冷卻器、整流器等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制。

2.2.3.1變壓器子站：      http://meishi.org.ru

    采集高壓柜的一次電壓、電流、功率因子、工作狀態(tài)、直流操作電壓等信號并對其實施開關(guān)控制；
采集變壓器的溫度、瓦斯、有載調(diào)壓開關(guān)位置、油水冷卻器的溫度等信號，同時對有載調(diào)壓開關(guān)、油水冷卻器實施控制，達(dá)到有載調(diào)壓和變壓器的冷卻目的。

2.2.3.2整流子站1：

    檢測水冷大電流開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)，通過對其控制來倒變壓器二次電壓的串并聯(lián)。

2.2.3.3整流子站2～4：

    檢測快速熔斷器的狀態(tài)、冷卻水的壓力、溫度、冷卻水的斷流信號等。

2.2.3.4整流子站5：

    對可控硅進(jìn)行移相觸發(fā)角進(jìn)行控制，即對石墨化爐的電流、電壓無級調(diào)整。

2.2.4軟件：

    PLC編程軟件STEP7 V5.1;

    上位軟件（人機(jī)對話軟件）西門子WINCC V5.1

2.2.5直流石墨化爐自動控制系統(tǒng)方案特點(diǎn)

    本控制系統(tǒng)，控制精度高，節(jié)省了工人繁重的體力勞動，能大大地加快送電速度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，節(jié)電在10％以上。

3．供貨范圍：

    除了高壓柜、變壓器、油水冷卻器、整流裝置、母線、一次檢測儀表、電纜外，該控制系統(tǒng)地所有控制設(shè)備由我方提供， 并負(fù)責(zé)對操作人員進(jìn)行培訓(xùn)。

4．廠方需提供地的數(shù)據(jù)：

   高壓柜、變壓器、油水冷卻器、整流裝置、一次檢測儀表等設(shè)備的技術(shù)參數(shù)、圖紙、說明書等。以便我方能夠準(zhǔn)確配置I/0點(diǎn)數(shù)及控制設(shè)備選型，并進(jìn)行準(zhǔn)確報價。
http://meishi.org.ru