鋁電解多功能機組新標準修訂中關鍵問題研究

張立恒

摘 要：鋁電解多功能機組作為鋁電解生產(chǎn)的最關鍵和最核心的裝備，是鋁電解車間的專用設備，直接為電解鋁生產(chǎn)服務。該機組承擔了鋁電解生產(chǎn)的絕大部分工作，其主要功能是出鋁、換極（扭拔、打殼、撈渣及下料）、抬陽極大母線等。隨著近年來電解工藝技術的不斷創(chuàng)新，電解設備朝大型化發(fā)展，電解槽的外形尺寸和系列電流強度隨之不斷加大，為了與之相適應，電解多功能機組也在經(jīng)歷了不斷地改進和創(chuàng)新。本文主要分析鋁電解多功能機組新標準修訂中關鍵問題研究。

關鍵詞：鋁電解多功能機組;機組結構型式;工作環(huán)境;生產(chǎn)安全;標準修訂

引言

鋁電解多功能機組發(fā)展之初的控制系統(tǒng)比較陳舊，是通過較簡單的控制回路進行搭建，沒有太多的聯(lián)鎖關系，主要依靠操作和維護人員的經(jīng)驗完成操作和維護，對人員的技術水平要求較高。隨著工業(yè)的發(fā)展和自動化水平的提高，鋁電解多功能機組經(jīng)歷了多次更新?lián)Q代，由原來的繼電器控制發(fā)展到如今的PLC控制、由原來的切電阻調速發(fā)展到變頻器調速，這些變化使電控系統(tǒng)的先進性和安全性有了質的飛躍。

1、機組的結構型式

傳統(tǒng)的機組結構采用雙主梁結構型式，工具小車放置在兩根主梁之間，集成了打殼機構、扭拔機構、清渣裝置及下料裝置4個用于更換陽極的核心組件及工具回轉機構、駕駛室等輔助裝置。出鋁小車邊掛在1根主梁的側邊，另1根主梁側邊上則放置輔助提升機構（2個用于提升陽極框架的電動葫蘆）;同時為了方便2個機組聯(lián)動，在鋁電解廠房內會進行I型、II型機組交替配置。隨著生產(chǎn)工藝及裝備技術的發(fā)展進步，500kA及以上的大電流鋁電解系列陸續(xù)投產(chǎn)運營，原傳統(tǒng)的雙梁結構機組型式已不能滿足生產(chǎn)需要。原機組采用的出鋁吊線盒、出鋁小車上下軌道的配置已基本在市場上被淘汰。為了生產(chǎn)安全及操作便利性，近幾年來在大電流鋁電解系列上已經(jīng)實現(xiàn)了全遙控操作，精準出鋁控制、絕緣在線監(jiān)測、陽極自動測高等子系統(tǒng)技術也漸漸成熟。鋁電解多功能機組雙主梁結構也發(fā)展為三主梁結構，出鋁小車由原來的單端梁邊掛型式發(fā)展到雙端梁橋架式，或采用出鋁提升機構集成在工具小車內的結構型式，以滿足容量日益增大的出鋁抬包配置，適應大電流電解槽的生產(chǎn)需求。除以上常規(guī)配置外，鋁電解多功能機組還有配置氟化鹽加料小車的結構型式，以及出鋁小車配置硬鉤或軟鉤的型式、輔助提升機構采用固定葫蘆或移動葫蘆的結構型式，或者采用雙出鋁車的結構型式等。

2、鋁電解多功能機組安全控制的發(fā)展現(xiàn)狀

多功能鋁電解單元作為鋁電解車間的重要設備，直接影響到電解車間的生產(chǎn)安全。由于鋁電解多功能機組的使用環(huán)境惡劣，磁場強、電導率強、粉塵、高溫、腐蝕性氣體等?，F(xiàn)有電氣控制系統(tǒng)嚴重干擾電氣控制系統(tǒng)，通過某些檢測控制手段提高鋁電解多功能組的安全性能，其特點如下：（1）維修人員手動關閉應急系統(tǒng)：停機裝置（2）緊急牽引繩聯(lián)鎖系統(tǒng)：牽引繩聯(lián)鎖系統(tǒng)與PLC聯(lián)鎖，PLC進行安全檢測和控制。只要維修人員拉動繩索系統(tǒng)，PLC立即切斷主接觸器線圈的輸出。（3）激光與人體檢測系統(tǒng)：鋁基電解多功能機組應用激光沖擊預防技術。如果出現(xiàn)障礙，設備將立即停止操作。（4）改進設備安全訓練系統(tǒng)：利用PLC進行檢測計算，避免掛鉤脈沖。⑸變頻器停機制動安全判斷系統(tǒng)：通過調整API程序設計，收集相關數(shù)據(jù)，實現(xiàn)多聯(lián)鎖保護，實現(xiàn)各種可能性的邏輯判斷和邏輯輸出，在變頻器和制動之間進行合理的協(xié)調，調節(jié)變頻器參數(shù)，使變頻器在制動打開之前輸出轉矩，并在制動轉矩達到一定值時發(fā)出“允許制動打開”信號 （6）操作信號的真假判斷：對于鋁電解多功能機組的生產(chǎn)工藝，可列出遙控操作手柄中可能出現(xiàn)的操作條件，并在實際值表中給出操作手柄的PLC輸入點狀態(tài)plc中的每個手柄都有一個循環(huán)檢測程序。如果讀取的實際值與程序中的值表中的值不匹配，API將停止工作并發(fā)出警告。（7）語音報警系統(tǒng)：通過語言描述告知操作維護人員設備故障的地點。（8）信息報告系統(tǒng)：在鋁電解多功能起重機運行過程中，信息報告系統(tǒng)控制器連續(xù)掃描機組運行故障信息，并將數(shù)字化信息實時發(fā)送到網(wǎng)絡信息控制板，最后將信息發(fā)送到屏幕上，以及l(fā)（9）絕緣監(jiān)測：提醒操作維護人員在絕緣失效時準確及時地進行維護。（10）漏電保護：目前在國內設備上應用漏電保護系統(tǒng)，同時將檢測信號發(fā)送給可編程控制器，即馬控制器的危險事故。（11）通信狀態(tài)檢測儀：通過通信狀態(tài)監(jiān)視器應用程序連續(xù)遠程監(jiān)控PLC幀。如果通信中斷，該股將自動停止，并通知操作和維護人員通信中斷。（12）隧道報警系統(tǒng)：在鋁電解多功能起重機的輸入范圍內，組檢測進隧道信號后，組本身——甚至發(fā)出聲光報警，通知操作員組已進入隧道，應注意避免與自行車機械碰撞當鋁包運輸車進入走廊時，地面控制盒檢測到該車輛進入走廊，并發(fā)出聲光報警，警告鋁包運輸車司機注意鋁電解多功能起重機的位置，以避免與它發(fā)生機械碰撞（13）監(jiān)控和安全管理系統(tǒng)：該系統(tǒng)利用軟件開發(fā)、網(wǎng)絡通信、數(shù)據(jù)收集和信息管理等最先進的技術，將監(jiān)控和管理測量設備的功能結合起來。它超越了傳統(tǒng)的監(jiān)控和管理軟件的應用范圍，實現(xiàn)了設備監(jiān)控和管理的集成和集成，從而創(chuàng)建了一個具有集成監(jiān)控、警報、維護和設備管理功能的管理平臺，從而有效滿足了it需求確保起重設備的安全運行，為管理人員提供可靠的數(shù)據(jù)庫和工作內容記錄，有效減少和消除安全風險，避免事故風險，提高管理質量和效率。

3、鋁電解多功能機組安全可靠設計

鋁電解電池的生產(chǎn)必須在高溫下進行，鋁電解多功能機組首先必須滿足安全生產(chǎn)的需要。該股的安全運行直接關系到電解車間工作人員和財產(chǎn)的安全。智能鋁電解多功能裝置必須考慮到足夠的安全性，以避免電氣控制設計和機械設計的重復。安全保護的研究內容包括：防止重物質碰撞和墜落;通過安裝一系列傳感器實現(xiàn)單元自我感覺和環(huán)境感知;預先確定和避免碰撞。多功能鋁電解裝置的每一動作至少有三個不同的安全防護等級：（1）通過三維動態(tài)模擬進行操作前路徑規(guī)劃和移動人力資源定位，確保該裝置的操作處于安全范圍內;（二）利用視頻識別、雷達檢測等安全傳感器發(fā)出報警，進行聯(lián)鎖控制，確保動作在可控范圍內;（3）通過安全監(jiān)控、故障報警，向手動監(jiān)控室提供運動狀態(tài)，隨時單觸緊急停機，確保設備安全。

結束語

技術專家組在鋁電解多功能機組標準修訂過程中進行了大量的數(shù)據(jù)收集及技術調研，同時兼顧了全國大部分鋁電解生產(chǎn)企業(yè)的機組使用現(xiàn)狀。在起草過程中結合國內機組生產(chǎn)企業(yè)技術水平對一些指標進行控制，參考現(xiàn)行的橋式起重機、冶金起重機及絕緣起重機標準，增加了機組的結構型式，對機組的型號表示及分型進行了約定，對工作環(huán)境條件、機組生產(chǎn)安全做出了要求。

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