天业集团：智能出炉机器人助力电石生产，提升安全与效率

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1月28日，在天业集团天能化工有限公司天威电石厂电石生产车间，两台智能造炉机器人分别摆放，坚守在“自己”的位置上，自动完成了工作。 1000℃电石炉前部。通电、烧穿、开孔、钎焊、堵孔、清理炉舌等一系列炉子操作；工人们坐在控制室里，吹着空调，只需要用手按下按钮，电石锅里就充满了熔岩般的红色电石液体。能够准确、安全、智能、高效地运输到指定地点。

近年来，天业集团通过加大科研投入、设备设施自动化升级，不断提高公司安全生产能力，不断降低工人劳动强度，改善员工工作环境。其实施的“密闭电石炉自动化控制及节能技术开发及应用”项目，是对传统电石生产过程控制和炉内释放系统的革命性变革。通过对电石生产关键工序自动化、智能化、节能控制的研究，开发了冶炼控制系统和成套专用炉机器人技术，重塑了电石生产控制流程，实现了自动化、精准化、智能化。电石生产全过程安全控制，有效降低成本。原辅材料消耗实现了节能、增效、减排、降耗的目标。

研发初衷：安全环保、以人为本

随着我国生物降解塑料研发产业的快速发展，有效带动了BDO上游原料电石的使用量大幅增加。电石这个传统产业也因此摆脱了长期的暗淡印象，开始在历史上绽放出璀璨的光芒。前台已成为新材料产业发展的重要原材料来源地。

然而，2016年之前，我国电石企业的生产普遍停留在手工烘烤的陈旧落后的生产模式上。国内智能烘焙机器人相关研究理论始终未能突破产业化应用，也没有可供产业化借鉴的成熟技术。当时的电石生产中，人工电石熔炼炉内温度高达2000℃，炉前温度也达到1000℃，人工工作平台的温度在1000℃左右。 50-60°C。工人们面临着艰苦的工作条件和烧伤的风险。风险导致国内电石行业员工流失率居高不下，而智能全自动电炉技术又受到国外企业的严格封锁，使得我国电石行业发展举步维艰。

天业集团作为主导氯碱化工和农业水利两大产业的大型国有企业集团，是西北地区最大的电石生产企业，打破了国外电石行业生产技术的垄断，成为西北地区最大的电石生产企业。建立了安全、智能、绿色、高效的生产模式。尤为紧迫。关键时刻，天业集团一如既往地选择弘扬国企使命，宣誓、担当重任、冲破壁垒、奋勇前行。

“‘环境优美、技术领先、福利优厚、员工幸福’是我们的企业目标，也是我对15000名员工的承诺。”天业集团党委书记、董事长宋晓玲动情地说：“看着带着同龄孩子的员工在如此艰苦的条件下工作，晚上睡不着觉，天业党委决心带领大家团队要改变这种状况，改变人们对传统电石行业高能耗、高成本、高污染、高风险、高体力消耗的印象。正是这种强烈的愿望和初心，让我们决心不惜一切代价研发适合当地人的全自动化、高智能的机器人，让幸福世界成为现实。”

敢为人先：敢于做技术整合

世界上没有胖子，也没有一夜成名的人。研发之初，我国电石行业还处于手工出钢作业阶段，机械化出钢领域尚属空白，没有成熟的经验可供借鉴。面对困难，宋晓玲当机立断：“走出去，向别人学习！”

此时，天业集团派出专门人员赴日本考察学习，并引进了2台日产智能烘焙机器人。实际安装后，原生应用并不理想。 “这两台进口的日本设备都是半自动化生产设备，在天能硬质合金的现场安装使用过程中，我们发现进口设备的自动化程度不高，安全系数和生产效率在国内也并不突出。实际的申请过程。”天能电石厂设备工段科长王哲表示，研发团队的热情再次受到阻碍。一系列技术问题交织在一起，队员士气一落千丈。

事实证明，在研发过程中，由于电石炉具有多变量、非线性、大时滞、强耦合、高噪声等复杂特性，加之数据采集量大、持续时间长，干扰技术研究和规划设计的因素太多，导致数据丢失。检测难度极大，常规技术手段无法有效检测。其次，电石生产是在高温环境下进行的，对机器人设备和材料的选择要求高、难度大。要实现标准化远程控制，需要收集大量经验数据，建立庞大的工艺操作数据库。操作难度可想而知。 。

“遇到麻烦就躺着，这不是天野的风格！”关键时刻，宋晓玲掌舵，坚定鼓励大家“到国家去考察，做技术集成！我们一定能开发出具有自主技术产权、符合公司实际的智能手机”。生产条件”。 “机器人！”并将智能机器人项目列为天业集团要解决的重中之重。项目组从此踏上了实地考察和技术攻关的旅程。

坚定决心：突破“卡脖子”难题

上面举起旗帜来指挥方向，下面的旗帜则始终使用。天业集团围绕智能关键技术的研发和现场环境的改善，成立了专门的科研小组。研发团队成员齐心协力，围绕“智能控制、工艺技术、设备设施、安全环保”进行全面调查研究。打开。与此同时，一场与员工幸福息息相关的同样艰巨的战斗也拉开了帷幕。

针对电石生产中存在的电石自动化控制和机械化水平低、过程操作控制依赖人工经验、单一变量控制等诸多“令人头疼”的问题，研发团队采取了一项一项列出、一步步研究解决问题的“笨方法”。 ：对配料系统、电极控制系统、净化系统、智能诊断系统进行研究，研究其先进控制技术和电石炉控制系统；以半机械自动攻丝机和液压攻丝机器人为切入点和突破口，研究攻丝作业机械化智能烤炉机器人；对炉前人工作业、炉操作室控制、远程控制室图像控制等领域进行分析和探索，研究远程控制技术和炉烘烤操作标准化……

依靠“团结、奉献、拼搏、创新”的天业精神，经过数十次的技术研讨、数百次的现场测试、数千次的设计改进，攻克了一个个难题，科技成果的诞生被默默记录在天野的历史。业内人士孜孜不倦、永不放弃的智慧和力量——

多变量预测和智能控制先进控制系统的研发，优化了电石生产工艺，实现了电石冶炼设备更高水平的自动化升级；致力于电石熔炉重塑的重型机器人及节能技术的研发，为电石熔炼机器人系统的集群应用提供完整的解决方案；完成了传统技术装备的升级改造，形成了手动攻丝作业的标准化流程，实现了攻丝机器人的远程智能控制。 “人炉分离”安全运行……一分钱一分货。最终，“一种电石炉导电部件故障预警装置”等6项专利申请和“一种电石炉电极长度测量方法及系统”等5项专利申请获得授权……

努力工作得到回报。 2016年12月，天业集团历时三年研发的第一台具有自主知识产权的智能烤炉机器人在天能硬质合金27号炉前雄伟亮相，并一次性调试成功。 2020年7月，“硬质合金烘烤机器人智能控制与节能技术研究与应用”项目通过市科技局验收，项目各项指标均达到设计指标。智能制炉机器人的可控性、稳定性和人机交互特性均优于和超越国外同类产品。成功实现了电石炉全过程远程自动控制，开创了电石行业女工操作电炉的先例。

“2022年8月，我们的项目刚刚获得了兵团科技进步奖三等奖。”天能化工有限公司天威硬质合金厂设备科研发团队成员、工程师王明杰说：“天业人面对困难，敢于担当。要敢打，老传统是一代一代传承下来的。 ”

幸福：从出汗到按下空调键

“以前，所有的工作都是由人来完成，七八个人站在50-60℃的炉子上，对体力的要求很高。而且，每个人操作时的习惯不同，每个人都根据自己的工作经验进行工作。 ，所以人为干扰因素太多，存在因经验偏差而人工喷涂、烧伤的情况。”提到智能造炉机器人应用前后的对比，天威钙化石今年49岁，在电石领域工作了17年。该厂电石工段的炉工潘国军说：“现在不一样了！我和同事坐在空调房里，动动手指，按下按钮，工作就完成了。”

随着第一台智能烘焙机器人的成功研发和应用，这项让众多电石行业工作者受益的科研成果迅速在天业集团旗下天能硬质合金、天辰硬质合金、天威硬质合金等企业传播开来。在天威电石厂，总投资5282.4万元，2018年至2020年完成了12座电石炉智能化电炉改造。项目实施后，单台电石炉操作人员数减少4人。职工平均年工资按10万元计算。单台电石炉每年节省人工成本40万元，12台电石炉每年节省人工成本480万元。强度不再一样，大大减少了卸货作业的劳动力，大大提高了生产效率。

“当时我们研发智能制炉机器人主要是出于保障人员安全、改善员工工作环境的考虑。没想到项目实施后，由于合作开发了先进的制炉控制系统，封闭式电石炉，产品能耗大幅下降，经济效益和环境效益非常明显。以天能电石厂12座电石炉、安装36台炉机器人计算，从投放以来。从2016年12月第一台到2020年12月最后一台安装，累计减少发电量1.5亿千瓦时，相当于二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物排放量1.84万吨标准煤；分别减少8.1万吨、2200吨、氮氧化物5400吨，烟尘排放量减少0300多吨。”宋晓玲说，“团结奉献。 “奋斗、创新”的企业精神是天业多年来形成的文化积淀。在这种文化的支撑下，天业的发展始终在路上。目前，天业集团已投入使用智能烘焙机器人共计114台。通过信息化与工业化融合，电石生产节能降耗更加可观；二是技术装备安全保障能力得到提升，兵团安全技术保障体系更加完善，兵团“科技强安全”目标得以实现。该项目研究的关键技术进一步降低电石能耗，有效降低能源消耗，可以帮助兵团尽快实现“碳中和”和“碳达峰”。

结尾

通讯员丨陈晓晨

编辑丨何冰

编辑|焦亚峰、李秀