陽(yáng)極測(cè)高智能換極系統(tǒng)SFCGHJ-11對(duì)鋁電解生產(chǎn)的意義

丁少華

(中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司連城分公司，甘肅 永登 730335)

0 引 言

自從有大型預(yù)焙電解槽開(kāi)始，鋁電解行業(yè)技術(shù)人員就在攻關(guān)更換陽(yáng)極時(shí)怎樣才能精準(zhǔn)畫(huà)線定位，隨著槽型的逐漸增大，但陽(yáng)極精準(zhǔn)劃線定位一直未有改變，目前比較流行的有2類(lèi)：①用斗尺定位畫(huà)線；②用激光定位畫(huà)線。都需要人工操作，天車(chē)操作配合，而陽(yáng)極測(cè)高智能換極系統(tǒng)SFCGHJ-11則只需天車(chē)工按規(guī)程操作，極大地減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，并且對(duì)電解槽的穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮作用。

1 陽(yáng)極測(cè)高智能換極系統(tǒng)SFCGHJ-1操作原理

1.1 系統(tǒng)總體功能

在陽(yáng)極側(cè)測(cè)高換極作業(yè)流程中，系統(tǒng)應(yīng)用在電解鋁車(chē)間多功能天車(chē)的配合下，測(cè)量及定位機(jī)構(gòu)測(cè)量并記錄陽(yáng)極的實(shí)際位置，自動(dòng)計(jì)算新極裝入位置值，同時(shí)系統(tǒng)控制陽(yáng)極妞拔夾具自動(dòng)下降到該位置，核心控制單元由控制軟發(fā)出相應(yīng)的操作指令并顯示陽(yáng)極實(shí)時(shí)位置。

1.2 使用環(huán)境

①環(huán)境溫度：-15℃～65℃；②電磁場(chǎng)：最大磁場(chǎng)(垂直方向)1 000 GS；③環(huán)境最大電流強(qiáng)度：600 kA；④工作電壓：220V±10 %；⑤相對(duì)濕度：≤90 %(無(wú)結(jié)露)。

1.3 技術(shù)指標(biāo)

①使于陽(yáng)極數(shù)量：?jiǎn)螛O/雙極；②測(cè)高傳感方式：無(wú)接觸激光束反射開(kāi)關(guān)；③陽(yáng)極側(cè)高精度：±3 mm；最大測(cè)量行程：2 900 mm；④編碼器分辨率：500 /圈；⑤數(shù)據(jù)傳輸方式：有線/無(wú)線。

1.4 系統(tǒng)組成

整個(gè)系統(tǒng)由CPU、無(wú)接觸激光束反射傳感器、觸摸屏、DP模塊、電動(dòng)滑臺(tái)、伺服控制系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、編碼器、中文大屏幕顯示、遙控器。陽(yáng)極測(cè)高換極作業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)原理圖如圖1。

圖1 陽(yáng)極測(cè)高換極作業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)原理圖

1.5 工作原理及操作

操作界面圖，如圖2，智能測(cè)高實(shí)物圖如圖3。

1)上電，1#陽(yáng)極、2#陽(yáng)極、測(cè)頭位置初始化為5 000，隨編碼器變化，反應(yīng)相對(duì)值。

2)天車(chē)提極裝置與槽內(nèi)殘極連接好后按“①提殘極”，記錄殘極在槽內(nèi)的位置，分別顯示在1#提位、2#提位。

3)殘極從槽內(nèi)提出后，轉(zhuǎn)到測(cè)量位置按“②提殘極”，測(cè)頭快速下降，下降到一定高度后改為中速繼續(xù)下降，當(dāng)測(cè)頭檢測(cè)到殘極底面時(shí)延時(shí)一定時(shí)間后改為慢速上升，當(dāng)測(cè)頭檢測(cè)到殘極底面時(shí)記錄測(cè)頭位置，延時(shí)一定時(shí)間后改為中速下降，當(dāng)測(cè)頭檢測(cè)到殘極底面時(shí)延時(shí)一定時(shí)間后改為慢速上升，當(dāng)測(cè)頭檢測(cè)到殘極底面時(shí)再次記錄測(cè)頭位置，2次測(cè)量值的誤差在一定范圍內(nèi)，計(jì)算平均值，快速收起測(cè)頭。1#殘極顯示測(cè)量出的殘極長(zhǎng)度。如果2次測(cè)量值的誤差過(guò)大則進(jìn)行第三次測(cè)量。最多測(cè)量4次，如果誤差仍然過(guò)大，發(fā)出警報(bào)信息。

圖2 系統(tǒng)操作界面圖

4)提起新極，遠(yuǎn)近比近極高不要超過(guò)5 cm，按“③測(cè)新極”，測(cè)量方法同殘極，2塊新極測(cè)量成功后1#新極顯示測(cè)量出的新極長(zhǎng)度，1#高差顯示1#新極與殘極的長(zhǎng)度差，1#放位顯示1#新極需要下落高度，新極高度差顯示兩塊新極底面的高度差，2#放位顯示2#陽(yáng)極需要下落的高度。

5)放極，1#放位、2#放位隨陽(yáng)極下降而減少，當(dāng)1#放位、2#放位<200 mm時(shí)向提極裝置發(fā)出慢行信號(hào)，當(dāng)1#放位、2#放位<5 mm時(shí)向提極裝置發(fā)出慢行信號(hào)，陽(yáng)極自動(dòng)停止。

圖3 天車(chē)陽(yáng)極測(cè)高智能換極系統(tǒng)SFCGHJ-11實(shí)物圖

2 使用陽(yáng)極測(cè)高智能換極系統(tǒng)SFCGHJ-11后的變化

2017年3月份該系統(tǒng)在連城500 kA一廠房1-1區(qū)1#天車(chē)試用，就試驗(yàn)前后2個(gè)月的換極后16 h陽(yáng)極電流分布均勻性作對(duì)比。

1)該自動(dòng)測(cè)高裝置使用前(使用兜尺人工定位)換極后16 h陽(yáng)極電流分布情況如圖4。

圖4 使用兜尺16h陽(yáng)極電流分布散點(diǎn)圖

使用前陽(yáng)極電流分布均值為0.85 mv，偏差為0.42.

2)使用陽(yáng)極測(cè)高智能換極系統(tǒng)SFCGHJ-11后換極后16 h電流分布，如圖5。

圖5 使用自動(dòng)測(cè)高16 h陽(yáng)極電路分布散點(diǎn)圖

使用自動(dòng)測(cè)高裝置后陽(yáng)極電流分布均值為1.2，偏差為0.32.

3)使用自動(dòng)測(cè)高裝置前后對(duì)比：使用自動(dòng)測(cè)高裝置之后，電流分布數(shù)值有增大趨勢(shì)，區(qū)間上移，平均值上升0.35 mv；使用自動(dòng)測(cè)高裝置之后，電流分布的集中度有較明顯提升，1.0～2.0 mv范圍內(nèi)數(shù)量明顯增加；換極由于劃線裝極造成的新極脫極基本杜絕。使用自動(dòng)測(cè)高裝置后，換極工工作量明顯減小，而且減少人工畫(huà)線過(guò)程中的人為誤差。

3 對(duì)鋁電解生產(chǎn)的意義及經(jīng)濟(jì)效益

3.1電解平穩(wěn)生產(chǎn)

3.1.1 針振、擺動(dòng)明顯降低

經(jīng)過(guò)8個(gè)月的試用情況，就1-1區(qū)前16臺(tái)槽針擺變化來(lái)說(shuō)，試用前該段電解槽針振基本在20～23 mv、擺動(dòng)在8～12 mv之間運(yùn)行；試驗(yàn)后針振在10～15 mv之間運(yùn)行，擺動(dòng)在3～5 mv之間運(yùn)行。電解槽穩(wěn)定性明顯增強(qiáng)，該段電解槽在試驗(yàn)期間未出現(xiàn)陽(yáng)極病變和熱槽現(xiàn)象。

3.1.2 減少工人勞動(dòng)量

原先人工劃線定位裝極，第二天需要對(duì)16 h電流分布進(jìn)行測(cè)量，對(duì)于陽(yáng)極電流分布大于2.5 mv的陽(yáng)極導(dǎo)桿往上提1～2 cm，對(duì)于陽(yáng)極電流分布小于0.5 mv的陽(yáng)極導(dǎo)桿往下放0.5～1 cm。有時(shí)甚至當(dāng)班下班前就測(cè)量陽(yáng)極電流分布并調(diào)整誤差裝極。當(dāng)時(shí)還有現(xiàn)象顯示就是裝極后針振擺動(dòng)明顯增加，操控機(jī)播報(bào)電壓異常，并通過(guò)測(cè)量陽(yáng)極電流分布進(jìn)行調(diào)極。使用陽(yáng)極自動(dòng)測(cè)高裝置后，第二天測(cè)量陽(yáng)極電流分布在要求范圍的合格率高達(dá)99.5 %，較以前的增加10 %～20 %。換極第二天基本沒(méi)有調(diào)極現(xiàn)象，這樣就節(jié)省了換極工的精力和時(shí)間，讓換極工花更多的時(shí)間和精力投身于處理爐底沉淀及打撈炭渣等精細(xì)操作上。

3.1.3 減少波動(dòng)槽及熱槽

減少波動(dòng)槽及熱槽也就是減少病槽，最直接的意義就是不影響電流效率及產(chǎn)量(出現(xiàn)病槽往往往要通過(guò)壓鋁或者灌鋁來(lái)處理)。再者減少了操作人員處理病槽的工作量。

3.2 使用前后節(jié)電量及產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益

該段16臺(tái)槽使用智能定位換極系統(tǒng)后，主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)條表現(xiàn)為：電流效率增加0.1 %，槽運(yùn)行平均電壓降低20～30 mv，即降低噸鋁電耗90～110 kwh。按每臺(tái)槽每天產(chǎn)量3 600 kg、電價(jià)0.39元算，此16臺(tái)槽年最少增加經(jīng)濟(jì)效益=90×0.36×16×365×0.39=7.4萬(wàn)元。

后續(xù)推廣到一個(gè)工區(qū)或者整個(gè)系列，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。

4 存在的問(wèn)題及注意事項(xiàng)

該設(shè)備在操作運(yùn)行過(guò)程中主要出現(xiàn)以下問(wèn)題：①1#、2#編碼器設(shè)定值運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)偏差，需要技術(shù)人員沒(méi)有校準(zhǔn)；②下放殘極定位時(shí)基準(zhǔn)面選擇不當(dāng)，定位不準(zhǔn)，故障率較高；③操作過(guò)程過(guò)于繁雜，需要技術(shù)人員再攻關(guān)優(yōu)化；④高位殘極不能按照新極處理，需要人工劃線。

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)8個(gè)月的試驗(yàn)，該設(shè)備運(yùn)行需要注意：①一切高科技設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)的使用前提條件是精細(xì)化操作；②需要嚴(yán)格按照操作說(shuō)明書(shū)，中間的幾個(gè)停頓點(diǎn)掌握要熟練；③對(duì)操作人員的培訓(xùn)不能放松；④換極前幾組陽(yáng)極最好用兩種方法做對(duì)比，校準(zhǔn)設(shè)備后再全面使用陽(yáng)極測(cè)高智能換極系統(tǒng)。

5 結(jié) 語(yǔ)

總而言之，在鋁電解工藝生產(chǎn)過(guò)程中，智能化操作是影響工藝技術(shù)水平的一大問(wèn)題。在節(jié)能、環(huán)保、綠色發(fā)展理念的影響下，智能化操作是鋁電解企業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。相信在科學(xué)技術(shù)的引領(lǐng)下，通過(guò)技術(shù)人員的不斷努力，我國(guó)鋁電解生產(chǎn)工藝技術(shù)水平會(huì)越來(lái)越高。