探究電解鋁生產(chǎn)全過程監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)與運用

周慶華

（國家電投集團寧夏能源鋁業(yè)有限公司，寧夏 銀川 750000）

電解鋁生產(chǎn)過程中要做好監(jiān)控作業(yè)，為了實現(xiàn)這一目的，要開發(fā)電解鋁生產(chǎn)全過程監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)，并且要對該系統(tǒng)的應(yīng)用，更好的進行電解鋁生產(chǎn)。

1 電解鋁生產(chǎn)全過程中各項危險

1.1 主要危險因素

電解鋁生產(chǎn)過程中可能會發(fā)生各種危險，常見的危險火災(zāi)與爆炸、起重傷害、高處墜落、機械傷害、觸電、車輛傷害、物體打擊、坍塌等各項危害，每一項危害的發(fā)生都會對電解鋁生產(chǎn)造成不良影響，甚至?xí)l(fā)生安全事故，造成嚴(yán)重經(jīng)濟損失，為了減少事故的發(fā)生，要做好監(jiān)控作業(yè)，一旦發(fā)現(xiàn)問題，要及時采取措施對出現(xiàn)的問題進行處理。

1.2 有害因素

（1）粉塵危害。若除塵設(shè)施未正常運行，生產(chǎn)中采用粉塵設(shè)備的密封較差，發(fā)生突發(fā)事故后，粉塵大量泄露，這將會導(dǎo)致粉塵大量泄露，以及在長期在超粉塵環(huán)境下作業(yè)，作業(yè)人員在這種環(huán)境下作業(yè)，這會對作業(yè)人員的身體監(jiān)控造成危害。

（2）毒物危害。電解鋁生產(chǎn)期間會產(chǎn)生大有毒氣體，這些氣體會對生產(chǎn)人員的呼吸道、眼睛造成傷害。電解鋁生產(chǎn)作業(yè)進行時，會產(chǎn)生大量氟化物，產(chǎn)生的氟化物會以塵霧或氣態(tài)狀態(tài)形式存在，若生產(chǎn)中采用設(shè)備密封性較差，這會對設(shè)備造成腐蝕，導(dǎo)致設(shè)備性能遭受破壞，會引發(fā)各種事故，同時，毒害物質(zhì)發(fā)生泄露，這會對生態(tài)環(huán)境造成破壞，若防護不及時，或防護不當(dāng)，容易引起窒息和中毒事故。

（3）噪聲危害。電解鋁生產(chǎn)中采用的設(shè)備有除塵器、離心風(fēng)擊、變壓器、空壓器等。作業(yè)人員要聽覺感官在這種噪音只能持續(xù)一段時間，若作業(yè)人員長期都在噪音下作業(yè)，這會導(dǎo)致作業(yè)人員聽力受損，這會導(dǎo)致人聽覺出現(xiàn)疲勞。因此，在電解鋁生產(chǎn)全期間，要對生產(chǎn)期間產(chǎn)生的噪音進行監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)噪音較大，并且該噪音持續(xù)一段時間，要針對噪音發(fā)生警報，找到引起故障原因，對故障進行解決，降低噪音帶來的危害。

2 監(jiān)控電解鋁生產(chǎn)全過程的系統(tǒng)構(gòu)成

監(jiān)控系統(tǒng)將監(jiān)控對象作為基礎(chǔ)，設(shè)備管理作為保障，對生產(chǎn)作業(yè)流程進行優(yōu)化作為目標(biāo)，在系統(tǒng)設(shè)計中要堅持“分級控制、集中監(jiān)控”理念，具體設(shè)計要依據(jù)實際情況開展，進而使最終設(shè)計系統(tǒng)在運行過程中在實用性、安全性、可靠性等各方面都滿足應(yīng)用[1]。系統(tǒng)一共分為以下幾層。

2.1 設(shè)備層

監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)備層主要包括的內(nèi)容有：變電整流、空壓站、視頻監(jiān)控等各項設(shè)備，通過對系統(tǒng)中設(shè)備層的合理應(yīng)用，能夠完成對電解鋁全生產(chǎn)過程中采用的各項設(shè)備的運行狀態(tài)，以及作業(yè)環(huán)境、生產(chǎn)過程各項內(nèi)容的動態(tài)監(jiān)測，完成相應(yīng)控制，進而為電解系列監(jiān)控系統(tǒng)提供生產(chǎn)實時過程產(chǎn)生的各項信息的合理控制。

2.2 監(jiān)控層

構(gòu)建一個功能良好的一體化監(jiān)控平臺，將系統(tǒng)與設(shè)備層子系統(tǒng)進行連接，完成對各項數(shù)據(jù)內(nèi)容的收集，從而實現(xiàn)對各項信息的共享，完成對電解、整流等各項內(nèi)容的全面集成監(jiān)控，完成對電解鋁生產(chǎn)全過程中過程中的事故預(yù)警和故障合理處理的科學(xué)指導(dǎo)，實現(xiàn)遠程管理，完成相應(yīng)維護作業(yè)[2]。為了避免系統(tǒng)中各項傳輸中各項數(shù)據(jù)遭受到外界因素干擾，系統(tǒng)中的設(shè)備層子系統(tǒng)構(gòu)建一個獨立的組網(wǎng)，設(shè)備層子系統(tǒng)要與其他子系統(tǒng)相隔離，監(jiān)控層的分布式結(jié)構(gòu)采取開放式、雙機雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進而確保整個系統(tǒng)在運行過程中的穩(wěn)定性，盡量減少各種事故的發(fā)生，確保生產(chǎn)作業(yè)的順利進行。

3 電解鋁生產(chǎn)全過程監(jiān)控系統(tǒng)的總體功能

3.1 生產(chǎn)自動化與控制

依據(jù)電解鋁生產(chǎn)全過程設(shè)計出一個滿足要求的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，對生產(chǎn)網(wǎng)和信息網(wǎng)進行適當(dāng)優(yōu)化，確保生產(chǎn)穩(wěn)定與高效，在采用的網(wǎng)絡(luò)的可靠、安全基礎(chǔ)上，綜合自動化系統(tǒng)，對電解鋁生產(chǎn)全過程采用的各項裝備的監(jiān)控，在對整個生產(chǎn)過程中進行全面分析基礎(chǔ)上，構(gòu)建信息關(guān)聯(lián)與共享，從而實現(xiàn)對電解鋁生產(chǎn)全過程的全面控制，完成對生產(chǎn)作業(yè)中各項信息的監(jiān)測、展示、分析，更好完成相應(yīng)的生產(chǎn)作業(yè)。

建設(shè)生產(chǎn)過程中生產(chǎn)過程中自動化與控制系統(tǒng)，具體建設(shè)作業(yè)開展要圍繞電解和整流兩個核心進行，最終建設(shè)出范圍覆蓋電解系列變電整理及操控系統(tǒng)以及各生產(chǎn)子系統(tǒng)。

3.2 在線監(jiān)測設(shè)備和壽命管理

進行電解鋁生產(chǎn)在電解鋁中進行，在電解鋁中會應(yīng)用到大量設(shè)備，其中最為重要的設(shè)備有整流變、蓄電池、GIS 開關(guān)站等各項設(shè)備，這些設(shè)備的性能都會對的電解鋁生產(chǎn)造成一定影響，因此，為了確保生產(chǎn)作業(yè)順利進行，要加強對各種重要設(shè)備的管理，而且，要將這一內(nèi)容合理的納入到的壽命管理和在線設(shè)備監(jiān)測范圍內(nèi)。電解鋁生產(chǎn)全過程中采用的各項設(shè)備在具體與形式如果出現(xiàn)突發(fā)性事故，或者非正常停運，這會引發(fā)事故，這不僅會造成巨大的經(jīng)濟損失，而且可能會造成人員傷亡，造成的影響較大。在電解鋁生產(chǎn)全過程中，通過動態(tài)監(jiān)測方式對鋁廠中采用的各項關(guān)鍵設(shè)備的運行情況進行監(jiān)測，這可以避免原有采用的預(yù)防性維修體系在實際應(yīng)用時的局限性，系統(tǒng)構(gòu)建一套完善的設(shè)備在線監(jiān)測、智能蓄電池在運用時的合理維護，通過對系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠完成對各項相關(guān)信息內(nèi)容的各項采集、統(tǒng)計、分析，進而完成對設(shè)備的在線監(jiān)測，對采用的設(shè)備壽命進行合理管理，確保設(shè)備穩(wěn)定、安全運行，減少各種事的發(fā)生。

3.3 電解鋁生產(chǎn)全過程安全保障體系

電解鋁生產(chǎn)全過程監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)用時，系統(tǒng)一方面要能夠完成對生產(chǎn)期間應(yīng)用的各項設(shè)備監(jiān)視、管理、控制，另一方面還要將生產(chǎn)運行期間的具體設(shè)備作為對象，最終提供出一套全面可靠的安全保障措施。

3.3.1 自動防護體系

電解鋁生產(chǎn)是一項復(fù)雜過程，實際生產(chǎn)期間會涉及到許多內(nèi)容，而且關(guān)系到不同專業(yè)方向，綜合自動化系統(tǒng)，將不同專業(yè)統(tǒng)合在統(tǒng)一平臺。構(gòu)建自動化防護系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠通過對自動防護功能的應(yīng)用，完成對生產(chǎn)作業(yè)過程中應(yīng)用到各項設(shè)備的防護，在系統(tǒng)中設(shè)立自動化系統(tǒng)出一套安全防護等級，通過對設(shè)計系統(tǒng)的應(yīng)用，避免電解鋁生產(chǎn)作業(yè)開展期間，運行檢修人員在日常作業(yè)進行期間出席那的各種不當(dāng)行為，采用自動化系統(tǒng)自身安全防護措施的合理應(yīng)用，科學(xué)防范因為檢修人員在專業(yè)能力上的不足，以及技術(shù)上的差異，導(dǎo)致運行維護作業(yè)出現(xiàn)問題，確保電解鋁生產(chǎn)全過程順利進行，減少各種事故的發(fā)生[3]。

3.3.2 預(yù)警系統(tǒng)

①在事故發(fā)生前要對事故進行預(yù)測，并且要依據(jù)具體情況發(fā)出相應(yīng)告警。依據(jù)故障的具體類別，逐層推理，全面結(jié)合故障類型結(jié)構(gòu)樹，最終查出可能會出現(xiàn)的各種安全隱患，及時發(fā)現(xiàn)問題，對問題進行處理，進而確保后續(xù)生產(chǎn)作業(yè)的順利進行。②智能告警系統(tǒng)。通過對該系統(tǒng)的應(yīng)用，要通過綜合方式對告警信息內(nèi)容進行處理，預(yù)警各項異常信息，以免事故進一步擴大，造成更加嚴(yán)重的危害。若在電解鋁生產(chǎn)全過程出現(xiàn)了安全事故，要能夠快速、準(zhǔn)確完成對出現(xiàn)的不同類型異常故障的處理，進而使監(jiān)控人員在作業(yè)時作業(yè)效率可以得到進一步提高，更好的完成生產(chǎn)作業(yè)。③追溯和反演事故體系。依據(jù)電解鋁生產(chǎn)期間發(fā)生的各項故障進行適當(dāng)模擬反演，通過對該項系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠幫助相關(guān)人員在問題分析時，快速、精準(zhǔn)的分析事故發(fā)生的原因，進而為發(fā)生的事故，正確、快速處理提供經(jīng)驗，在事故處理過程中，可以不斷對經(jīng)驗進行總結(jié)，為日后生產(chǎn)作業(yè)的開展提供支持。

3.3.3 分析電解槽情況

采用傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)對電解槽的情況進行監(jiān)控，電解槽主要利用二維框圖或者利用符號完成相應(yīng)模擬，這種監(jiān)控系統(tǒng)在運行時，在直觀性和功能，以及具體功能上都具有很強的局限性。電解槽虛擬樣機在運行過程中通過對計算機和先進的技術(shù)進行應(yīng)用，通過仿真方式，實現(xiàn)虛擬模擬。該系統(tǒng)在具體運行期間，通過對虛擬儀器技術(shù)、虛擬樣機的應(yīng)用，依據(jù)物力特性對電解槽進行分析，最終形成虛擬設(shè)備，完成上述操作后，再通過對組件技術(shù)進行應(yīng)用，逐層完成包裝，通過包裝后，最終可以形成一個能夠滿足作業(yè)需求的虛擬裝置。采用電解鋁生產(chǎn)全過程控制系統(tǒng)三維監(jiān)控，以及相應(yīng)的設(shè)備巡視人機界面上，進而能夠?qū)崟r顯示電解鋁生產(chǎn)期間，電解槽在運行時的各項工藝參數(shù)，通過對分布式通信、虛擬現(xiàn)實等各項技術(shù)的應(yīng)用，呈現(xiàn)出虛擬場景，這能夠更加生動、形象呈現(xiàn)出電解槽在運行時的異常、正常、事故狀態(tài)，以及具體生產(chǎn)作業(yè)時的各項動作，同時，也能夠采取虛擬操作開展工作，這能夠使系統(tǒng)在運行使具有更強的現(xiàn)場感、真實感。

3.4 測量和管理能耗系統(tǒng)

電解鋁生產(chǎn)會消耗掉大量的能量，可度量、量化是進行能耗管理進行開展的基礎(chǔ)?？茖W(xué)布置系統(tǒng)，科學(xué)設(shè)置系統(tǒng)中的每個監(jiān)測點，掌控生產(chǎn)期間的每個能量損耗情況的全面掌握。進而全面、精準(zhǔn)掌握電解鋁生產(chǎn)期間的各時間段、各系列、生產(chǎn)區(qū)間、產(chǎn)量等各項關(guān)系，以及系統(tǒng)中的各個輔助系統(tǒng)和關(guān)鍵設(shè)備在具體運行期間的能耗情況。各個生產(chǎn)車間在能耗測量和節(jié)能管理系統(tǒng)中具體能耗進行對比，這能夠使生產(chǎn)作業(yè)的開展和進行更加合理，減少能耗，這可以確保電解鋁作業(yè)順利進行，提高電解鋁的經(jīng)濟收益，減少能耗，以及安全事的發(fā)生。

4 結(jié)語

電解鋁生產(chǎn)是一項復(fù)雜過程，在實際生產(chǎn)期間可能會發(fā)生安全事故，這不僅會造成巨大經(jīng)濟損失，甚至?xí)斐扇藛T傷亡，造成的影響巨大。因此，為了確保電解鋁生產(chǎn)順利進行，要對生產(chǎn)全過程中進行監(jiān)控，為了實現(xiàn)這一目的，要加強對電解鋁生產(chǎn)全過程監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)，開發(fā)出一個性能良好的系統(tǒng)，通過對該系統(tǒng)的應(yīng)用，確保電解鋁生產(chǎn)作業(yè)順利進行。