鋁電解母線提升機安全性提升的技術(shù)改造

車占鵬

摘要：電解生產(chǎn)有很多工作。其中最重要的一項工作就是抬升母線，由于電解槽上安裝的陽極逐步消耗。與掛裝陽極組的槽兩側(cè)的陽極水平母線隨之逐步下降。所以需要定期將該水平母線抬高。專用的母線提升裝置就是實現(xiàn)母線抬高任務(wù)的。抬升陽極母線每天都在進行，需要幾個工人同時協(xié)作并且速度要快，這項工作看似簡單其實蘊含著極大的事故隱患。主要是在抬母線過程中電解槽來效應(yīng)或母線提升機抱腿頂不緊導(dǎo)桿與陽極，槽電壓電壓升高，若不及時處理會將造成電解槽系列停電。

關(guān)鍵詞：母線提升裝置;事故隱患

1.??? 前言

電解槽在抬母線作業(yè)時陽極導(dǎo)桿和母線壓接在一起，電流通過壓接面進行導(dǎo)電。這時如果壓接面脫離，便會出現(xiàn)系列斷電。給電解生產(chǎn)帶來重大損失。也就是說，在抬母線作業(yè)時整個電解系列的安全維系在一根氣管上。

某鋁廠2008年元月2 日抬母線作業(yè)時便因抬母線框架主氣管斷氣，造成上氣缸失壓。引起鋁導(dǎo)桿與母線壓接面脫離，最后導(dǎo)致打火嚴重，鋁導(dǎo)桿脫落，引起系列停電，造成重大經(jīng)濟損失。

2.??? 現(xiàn)狀

母線提升框架提升母線，工作原理為：第一在手動控制盒上動作氣動按扭，氣動換向閥動作。氣路給夾緊薄膜氣缸供風(fēng)。氣缸動作壓縮彈簧，夾具打開，夾具導(dǎo)人陽極導(dǎo)桿中：然后動作氣動按鈕，換向閥動作切斷氣路。彈簧漲開，陽極導(dǎo)桿靠彈簧彈力夾緊：第二動作另外一個氣動按鈕。換向閥動作。氣路暢通抱緊薄膜氣缸動作。推動母線提升機抱腿，松開小盒夾具抱腿抱緊陽極導(dǎo)桿與母線緊密接觸抬升母;母線提升完后擰緊小盒夾具，動作氣動按鈕，換向閥動作切斷氣路，薄膜氣缸動作排風(fēng)松開抱腿，提升母線結(jié)束。這樣在提升母線過程中存在一種很大安全隱患，就是抱腿在抱緊陽極導(dǎo)桿與母線接觸時，始終要用壓縮空氣頂緊陽極導(dǎo)桿與陽極大母線緊密接觸，來保證在抬升母線過程中槽電壓保持平穩(wěn)，但在抬母線過程中有可能會發(fā)生風(fēng)管突然爆裂或停風(fēng)，風(fēng)源一但停止抱緊薄膜氣缸迅速動作，快速排風(fēng)閥迅速排風(fēng)（1分鐘之內(nèi)全部排完），抱腿松開，陽極導(dǎo)桿與陽極母線接觸面分離，槽電壓迅速升高，這時必須盡快擰緊小盒夾具，一般情況操作工不能及時把28組小殼夾具全部扭緊，需要一些時間（大約5分鐘左右），隨著時間的加長槽電壓升高會發(fā)生使短路口爆炸造成系列停電。

3.??? 改造方案

我單位母線提升裝置的原設(shè)計方案，是在母線框架側(cè)面安裝齒條，通過氣動馬達帶動齒輪在齒條上行走，然后驅(qū)動擰緊裝置機架。擰緊裝置起到對小盒卡具擰緊和擰松的作用。齒輪和齒條起到行走的作用，升降氣缸起到擰緊裝置升降的作用。薄膜氣缸通氣動作，抱腿抱緊陽極導(dǎo)桿與鋁母線緊密接觸，進行抬母線。而所有動作均采用氣控換向閥對其控制。

所使用的擰緊裝置行走馬達和擰緊馬達均采用英格索蘭4048U2馬達其在0.6MPa壓力下所能提供的擰緊力僅能達到350N*M。其用在行走機構(gòu)上可以完全滿足需求。但若用在擰緊裝置上遠遠達不到小盒卡具擰緊所需要的2000N*M。所以各鋁廠均采用馬達擰緊和人工復(fù)緊相結(jié)合的操作辦法。

3.1? 上部氣缸更換為彈簧氣缸

彈簧氣缸在不通氣的狀態(tài)下起到壓緊鋁導(dǎo)桿和鋁母線的作用，通氣狀態(tài)下使鋁導(dǎo)桿夾緊裝置處于自由狀態(tài)。與普通氣缸正好相反。故而避免了因氣路故障而引起鋁導(dǎo)桿與鋁母線脫離的事故。

目前我單位所采用上部氣缸為薄膜氣缸缸徑為160mm，在額定壓力0.6MPa，其可以提供的壓力為：

F0.6×106×3.14×（0.16÷2）2≈12200（N）（1—1）

改造為彈簧氣缸后為了保障彈簧彈力能滿足要求，所提供額定彈簧力為：

12200×120%=14600（N）（1—2）

將彈簧氣缸缸徑增加到180mm。其可提供的恢復(fù)力為：F0.6×106×3.14×（0.18÷2）2≈15200（N）（1—3）

大于額定彈簧力，其中F為活塞桿提供的壓力、為氣體壓強、為活塞面積、為活塞半徑。

3.2? 增加增壓設(shè)備

鑒于目前我單位地面風(fēng)壓力最高只有0.48Mpa，達不到彈簧氣缸使用的額定壓力0.6Mpa，所以設(shè)計增加1 臺增壓器。

增壓器是采用大直徑氣體驅(qū)動活塞與小直徑加壓活塞連接在一起的結(jié)構(gòu)，利用兩個活塞的面積比產(chǎn)生壓力比，可以使原有壓力增加1 倍以上，可以滿足我們的使用要求。

3.3? 改裝風(fēng)炮扳手

風(fēng)炮扳手是結(jié)合原有裝置的優(yōu)點，并根據(jù)風(fēng)炮的工作原理，把原有擰緊裝置靠馬達的擰緊力，改為靠旋轉(zhuǎn)沖擊力來完成小盒卡具的擰緊工作。其最大擰緊力矩可達到3200N*M（0.6MPa壓力）。遠超小盒卡具擰緊所需要的2000N*M。

4.??? 結(jié)束語

通過技術(shù)改造提升了母線提升作業(yè)的安全性，母線提升作業(yè)時電解槽槽電壓更穩(wěn)定（由于上部擺緊彈簧氣缸抱緊力更穩(wěn)定），有效防止了抬母線時宊發(fā)效應(yīng);母線提升過程中上部擺緊彈簧氣缸處于斷氣狀態(tài)，有效解決了因天車空壓機宊然斷氣造成陽極導(dǎo)桿壓不緊水平母線而發(fā)生重大安全事故的隱患，比改造前更加安全可靠;風(fēng)炮扳手擰緊力比原有馬達擰緊力大，可降低陽極導(dǎo)桿壓降;改造后在操作及維修方面與改造前沒有差別。

參考文獻：

[1]梁偉，提高陽極母線提升機安全運行.科技向?qū)В?8期（卷），2012年

[2]殷華彬，電解廠母線提升機改造技術(shù)協(xié)議及方案.中鋁青海分公司電解廠，2019年