電解鋁生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的研究和應(yīng)用

朱邦成

（廣西百礦鋁業(yè)冶煉有限公司，廣西 田陽 533600）

目前我國在生產(chǎn)鋁制品的時候，仍舊是采取數(shù)據(jù)采集與人工監(jiān)視操控的模式，在數(shù)據(jù)反饋與設(shè)備操控的過程中常常出現(xiàn)差錯，給產(chǎn)品的制造造成了一定的影響。為了解決這一問題，提高電解鋁的生產(chǎn)效益，筆者提出了一套電解鋁的自動化控制管理系統(tǒng)，通過依據(jù)不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)設(shè)計相應(yīng)的智能化控制子系統(tǒng)，可以很好地提高電解鋁的整體生產(chǎn)效率與質(zhì)量。

1 研究對象概述

為了完成電解鋁生產(chǎn)工藝的自動化改造計劃，公司管理人員設(shè)計了自動化管理系統(tǒng)、設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、節(jié)能系統(tǒng)等，通過各個系統(tǒng)間的有效銜接，促進(jìn)電解鋁生產(chǎn)的全自動化管理升級。

2 電解鋁自動化管理系統(tǒng)框架

在電解鋁全自動化管理控制系統(tǒng)設(shè)計的時候，需要根據(jù)企業(yè)發(fā)展的要求，將管理系統(tǒng)劃分為信息處理層、監(jiān)控管理層和設(shè)備層。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

在自動化系統(tǒng)設(shè)計的時候需要安全穩(wěn)定的軟件系統(tǒng)進(jìn)行支持，在系統(tǒng)軟件設(shè)計的時候，主要以電解鋁的生產(chǎn)工藝為研究對象，通過結(jié)合自動化子系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容，保障自動化控制系統(tǒng)的運行可靠性。

4 生產(chǎn)自動化系統(tǒng)

①視頻監(jiān)控系統(tǒng)。為了保障電解鋁自動化生產(chǎn)工作開展的可靠性，需要引進(jìn)先進(jìn)的視頻監(jiān)控設(shè)備，在一些重點車間與設(shè)備運行時，需要進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)控。如整流設(shè)備、電解車間、陰陽極車間等，都可以安裝高速球形的攝像機或者是紅外相機等[2]。通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)與自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行對接，不僅實現(xiàn)整流設(shè)備電解設(shè)備的聯(lián)動控制，并且可以及時發(fā)現(xiàn)電解鋁生產(chǎn)過程中的異常情況，對提高電解鋁生產(chǎn)自動化具有非常重要的意義。②電源系統(tǒng)。在電解鋁生產(chǎn)工藝中電源系統(tǒng)起到了動力源作用，一般采取雙電池組的方式，保證雙組電源可以進(jìn)行充放電，并且母線進(jìn)行了很好的連接處理。在開展降壓、合閘、分流等工作的時候，主要采取單獨母線進(jìn)行控制管理。在智能電源系統(tǒng)工作的時候，可以對電池組的電流、電壓、電阻、電容等進(jìn)行及時測試，并記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，從而更好地管理控制電解鋁生產(chǎn)線的電源設(shè)備。③電子系統(tǒng)。在企業(yè)電子系統(tǒng)的工作運行下，可以科學(xué)地計算出電解鋁實際消耗的電能，通過對數(shù)據(jù)信息的深入研究分析，可以找出節(jié)能降耗的直接途徑，如將電解鋁生產(chǎn)過程中400伏特的電源開關(guān)柜與10千伏特的電力系統(tǒng)進(jìn)行一體化整合，從而更好地優(yōu)化電子系統(tǒng)，達(dá)到電解鋁生產(chǎn)節(jié)能降耗的目的。④電解槽系統(tǒng)。電解槽是電解鋁生產(chǎn)工藝中非常重要的一個環(huán)節(jié)，為了提高電解槽的工作質(zhì)量，需要對電解槽進(jìn)行實時地監(jiān)控。通過電解槽監(jiān)控系統(tǒng)與自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行很好地對接，可以對電解槽的實際運行狀態(tài)進(jìn)行實時地管理控制。在控制室的電子屏幕中可以實時地反饋出監(jiān)控的參數(shù)信息、電解狀態(tài)的具體數(shù)據(jù)、電解隱患的預(yù)警等，并且通過企業(yè)的廣播系統(tǒng)對外進(jìn)行及時地宣告危險指數(shù)，確保在安全隱患檢測時可以第一時間進(jìn)行管理控制。⑤整流系統(tǒng)。為了更好地提高電解鋁生產(chǎn)的自動化水平，需要構(gòu)建整流自動化系統(tǒng)，為電解鋁自動化控制提供可靠的保障。我國電解鋁企業(yè)中配置的整流電壓都是220V的相關(guān)整流設(shè)備，在整流自動化控制系統(tǒng)的運行下，可以有效地控制通信設(shè)備、故障錄波器、信息設(shè)備和PLC設(shè)備等，提高設(shè)備的運行質(zhì)量與效率。⑥系列系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中主要是負(fù)責(zé)進(jìn)行電解鋁生產(chǎn)過程的調(diào)節(jié)，在該系統(tǒng)的運行下，可以進(jìn)行水、汽、電源、視頻等多領(lǐng)域的調(diào)節(jié)，確保各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間的有效連接。在遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)的操控下，保障各個子系統(tǒng)之間的對接質(zhì)量與安全。

5 設(shè)備管理系統(tǒng)

在工業(yè)制鋁生產(chǎn)的時候，為了確保各個設(shè)備可以安全穩(wěn)定地運行，需要對電解鋁的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行很好地監(jiān)測管理，如整流器、GIS開關(guān)、整流柜、電解槽等，通過監(jiān)測管理可以根據(jù)反饋的設(shè)備參數(shù)，合理地預(yù)測設(shè)備使用的壽命與工作效能。在電解鋁生產(chǎn)的過程中一旦發(fā)生了安全事故，不僅會對企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失且工作人員的人身安全也將受到一定的危害。通過對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行很好地監(jiān)測管理，可以進(jìn)行及時有效的預(yù)防處理，確保將安全隱患扼殺在萌芽狀態(tài)下，從而有效地保障電解鋁生產(chǎn)的安全與質(zhì)量。在設(shè)備監(jiān)測管理系統(tǒng)運行的過程中可以快速地收集相關(guān)設(shè)備的運行狀態(tài)參數(shù)信息，通過對設(shè)備參數(shù)信息的量化處理，從而制定針對性的設(shè)備維護(hù)管理方案，提高電解鋁生產(chǎn)設(shè)備的可靠性與安全性。

6 安全系統(tǒng)

在電解鋁生產(chǎn)的過程中安全管理系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用，安全管理系統(tǒng)滲透到每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)和事故問題處理當(dāng)中，在安全管理系統(tǒng)的運行下，進(jìn)行事前、事中、事后的全過程管理控制，確保電解鋁生產(chǎn)工作的可靠性。安全管理系統(tǒng)通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)參數(shù)的分析計算，可以自動辨識危險源，并進(jìn)行相關(guān)的處理和警告，可以在第一時間控制相應(yīng)的事故，避免危險事故的影響擴散，實現(xiàn)電解鋁的局部保護(hù)與事故隔離，降低事故帶給企業(yè)的經(jīng)濟損失。在電解鋁生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)與車間都設(shè)計了閉環(huán)的安全控制系統(tǒng)，通過對每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)和槽間進(jìn)行關(guān)聯(lián)性的安全管理控制，從而更好地發(fā)揮出安全管理系統(tǒng)的效能。

7 節(jié)能降污管理系統(tǒng)

在電解鋁生產(chǎn)的過程中通過量化與可度量的有效監(jiān)測，從而為生產(chǎn)能耗的控制系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)資料。為了確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實性與全面性，根據(jù)電解鋁生產(chǎn)企業(yè)的實際情況，科學(xué)的布置設(shè)備監(jiān)測點，保證可以及時地收集到電解鋁生產(chǎn)全過程的相關(guān)數(shù)據(jù)信息。通過對數(shù)據(jù)信息的分析處理，就可以控制各車間、時間段、槽間能耗等生產(chǎn)環(huán)節(jié)與產(chǎn)量的相互關(guān)系。為了降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，保障電解鋁的整體生產(chǎn)效益，需要根據(jù)數(shù)據(jù)的反饋，計算出每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)實際需求的能源與產(chǎn)生的污染，然后利用節(jié)能降污管理系統(tǒng)對全過程生產(chǎn)的能耗與排污進(jìn)行精準(zhǔn)的控制。在該系統(tǒng)運行的過程中主要包含以下工作內(nèi)容：電解鋁生產(chǎn)能耗的監(jiān)測、能耗產(chǎn)生的分析計算、每噸鋁生產(chǎn)的能耗計算等，通過分析計算，就可以找出各個車間之間的能耗聯(lián)系，從而充分發(fā)揮出節(jié)能系統(tǒng)的作用，降低電解鋁的生產(chǎn)成本，促進(jìn)企業(yè)的生產(chǎn)效益提升。

8 結(jié)語

綜上所述，在我國電解鋁企業(yè)發(fā)展的過程中為了更好地提高企業(yè)的核心競爭力，需要大力研發(fā)自動化控制系統(tǒng)，提高電解鋁生產(chǎn)工藝的質(zhì)量與安全，促進(jìn)電解鋁企業(yè)經(jīng)濟效益的提高。