大型節(jié)能鋁電解槽控機安全性能分析

段 練

（中國鋁業(yè)連城分公司，甘肅 蘭州 730555）

鋁電解槽控機主要是一種鋁電智能控制系統(tǒng)，其設備是鋁電解槽自動控制結構中的主要部分，將控制系統(tǒng)按其方式來分類，解槽控機可分為集中控機和分布控機。傳統(tǒng)的鋁電解槽控機系統(tǒng)主要是集中控機系統(tǒng)，系統(tǒng)結構一部分采用Z80的單板機控制或者編程控制器PC，另一部分采用小型機，連續(xù)電流、槽電低壓等手段完成鋁電解槽的上位機采樣，控制算法以及控制流程等。

這種分布式控機系統(tǒng)采取“集中操作，分散控制”模式，此模式在發(fā)生安全故障時能夠在短時間內將經濟損失降到最小。通過以上的分析就不難知道，鋁電解槽控機安全性能對經濟工業(yè)所起的作用是十分關鍵的，本文也正是在這樣一種背景之下對其安全性能進行說明和分析，希望能夠對實際工程當中的安全問題起到控制作用。

1 鋁電解槽控機安全系統(tǒng)設計

1.1 鋁電解原理引入

大型節(jié)能鋁電解槽控機是目前為止規(guī)模最大及電能消耗最多的電解工業(yè)設備。它所耗費的電能一部分用于分解氧化鋁，一部分用于讓電解保持一定的溫度，前者是進行鋁電工業(yè)必須要消耗的能源，后者是將前者消耗的電氣能源轉化為熱量揮發(fā)出去，將一部分熱量轉化為動氣，從而達到節(jié)能的目的[2]。鋁電解原理圖如圖1所示。

由圖1可以看出鋁電解槽控機的化學反應過程，其中A代表鋁；B代表點解；i和m只是A、B的質量；S代表鋁第二次發(fā)生電解反應。通過電解反應原理我們可以知道鋁在第二次發(fā)生電力溶解過程時容易產生電熱失衡的現(xiàn)象，導致電解槽的平均電壓與電流效率成反比，這種反應容易造成大范圍的用電安全事故，并且會增加直流消耗，導致電力資源的浪費。

圖1 鋁電解原理圖

1.2 檢測控機安全數(shù)據

由于大型節(jié)能鋁電解槽控機設備主要分為兩大系統(tǒng)結構，即集中控機和分布控機。所以我們的數(shù)據分析檢測要從這兩方面進行研究和分析。

集中控機是對鋁電解控機設備進行核心設備的控制，而核心設備中的電解流程主要是通過垂直磁場電流產生的電磁力。分布控機是對鋁電解控機設備中各個系統(tǒng)結構進行結構控制，它主要是通過水平擾動電流來產生電磁力。各自的電解流程公式為：

在電解流程公式中，電磁力促使鋁液作上下波動，是鋁液溶解過程中的總電流，①是垂直磁場電流公式，②是水平擾動電流公式。其中F是磁力系數(shù)，是電熱系數(shù)，是鋁液第一次溶解系數(shù)，O是鋁液第二次溶解系數(shù)。

通過（1）（2）的公式我們可以分別求得集中控機電磁力系數(shù)F1和分布控機電磁力系數(shù)F2，若0

2 實驗論證分析

為保證本文提出的大型節(jié)能鋁電解槽控機安全性能方法的有效性，現(xiàn)進行實驗論證，實驗論證采用相同地區(qū)的，具有相同鋁電解槽控機安全設備進行鋁電解分解反應論證實驗。為保證實驗的嚴謹性，采用傳統(tǒng)鋁電解產生的電磁力系數(shù)與節(jié)能后的鋁電解產生的電磁力系數(shù)，作為實驗論證對比，對集中控機和分布控機所產生的電磁力系數(shù)進行統(tǒng)計。其實驗論證結果如圖2所示。

圖2 實驗論證結果圖

圖2反應了兩種方法的電磁力浮動范圍圖，其中A圖代表在集中控機安全方面，本文提出的方法和傳統(tǒng)進行對比論證，可以看出本文中電磁力幅動范圍在0到1之間，也就是01。

通過在上文的電磁力數(shù)據分析中我們可以知道，本文提出的大型節(jié)能鋁電解槽集中控機的電磁力系數(shù)更穩(wěn)定，安全性能更高，則和傳統(tǒng)的節(jié)能鋁電解槽控機相比更有優(yōu)勢。

B圖代表在分布控機安全方面，本文提出的方法和傳統(tǒng)進行對比論證，可以看出來本文中電磁力幅動范圍在0到1之間，即0

3 結語

綜上所述，本文對大型節(jié)能鋁電解槽控機的安全性能進行深入分析，通過鋁電解槽控機工作原理的引入和工作系統(tǒng)的設計來了解其內部結構，并且對其安全性能進行了充分的實驗論證，希望該理論驗證能夠為以后控機安全技術提供理論支持。這對加快工業(yè)進程和提高經濟效益具有重大作用。

[1]李積海,劉偉,王富強．新式陰極鋼棒節(jié)能鋁電解槽電熱平衡測試與模擬分析[J]．輕金屬,2017，34,(11)：22-24．

[2]李沁,陳曉春,馬季,等．雙冷源溫濕度獨立控制空調系統(tǒng)中排風熱回收的節(jié)能性分析[J]．暖通空調,2017,47(33)：68-72．