鋁電解槽料箱料位實時在線監(jiān)控研究

韋德志

廣西百色銀海鋁業(yè)有限責任公司 廣西 百色 533000

1 鋁電解槽料箱料位現(xiàn)狀

在從事電解鋁及其產品深加工的企業(yè)，在鋁電解過程中經常會遇到槽料箱的料位放置不精確的情況，導致槽料箱中的加料速率、精確度下降，在進行生產過程中成本無形提高，嚴重影響該企業(yè)的日常運行。當前企業(yè)內部設置的鋁電解槽料箱系統(tǒng)一共具備四個凈化點，屬于加料系統(tǒng)較多的節(jié)點，此外，為了適應當前企業(yè)的生產指標，導致每個凈化點在每一個班次的加料過程中需要進行三次鋁電解槽料箱加料，使得鋁電解槽料箱加料長期處于負荷狀態(tài)運行。再者，該種鋁電解槽料箱加料環(huán)節(jié)屬于人工操作，尚未融入信息化自動技術系統(tǒng)，因此在每次加料過程中，都需要專業(yè)人員使用敲擊工具進行84臺鋁電解槽料箱的敲打，通過對回聲的聲音來進行槽料箱的判定。結合前文所說四個凈化點，每個凈化點需要40分鐘進行實際敲擊查驗，如果在此過程中存在部分槽料箱沒有加料到滿的現(xiàn)象，還要根據(jù)實際情況將上述敲擊查驗的時間延長至1～2小時。綜上所述，可以將在鋁電解槽料箱料位中存在的問題分為以下五種：

在鋁電解槽料箱的加料過程中，必須對加料的量度進行規(guī)定，可以將實際生產需求的用量與理論產料進行結合分析，避免出現(xiàn)槽料箱加料過多或者過少的情況發(fā)生，如果鋁電解槽料箱加料的次數(shù)過多，與實際生產活動的需求不一致，并且在加料過程中對料位的控制存在疏忽，就會導致該鋁電解槽料箱的內部風機運轉速率過多，嚴重超負荷運轉會導致風機后續(xù)運行出現(xiàn)效率低下，嚴重時會導致風機內部構件產生損毀，且持續(xù)高強度的風機運轉會浪費電源，不符合節(jié)能標準要求，在無形之中為企業(yè)生產增添了電耗成本。

在上述描述中，該企業(yè)內部設置由四個鋁電解凈化節(jié)點，且每個班次中要進行三次鋁電解槽料箱料位的檢查，這種方式嚴重不符合資源合理配置的要求，不僅長期使得員工的勞動強度過高，并且這種人工式的處理方式略顯粗糙，檢查標準以人工檢查為準，缺乏客觀性性，以主動性的檢查結果來實現(xiàn)客觀鋁電解槽料箱狀態(tài)，導致工作準確程度有待考察，并且長此以往會導致員工積極性下降，鋁電解槽料箱料位檢查效率低下。

在對鋁電解槽料箱進行加料的過程中，缺乏統(tǒng)一專業(yè)化的器材，檢查槽料箱是否加滿料的標準時員工憑借日常工作積累的經驗，因此在檢查支出就缺乏標準化管理，極其容易導致鋁電解槽料箱加料事故的發(fā)生。此外，這種根據(jù)聲音判斷槽料箱是否滿料的方法，在檢查過程中所耗費的時間過長，阻礙生產效率，并且不能夠及時發(fā)現(xiàn)槽料箱中的缺料情況，在發(fā)生缺料情況時，就會導致后續(xù)復查工作中的所用的時間更加長，不利于鋁電解槽料箱的安全運行。最后，間接式的加料過程，會使得鋁電解槽料箱的風機運轉更加頻繁，不利于平穩(wěn)化生產活動。

在鋁電解槽料箱的加料以及料位檢查過程中，由于缺少系統(tǒng)性的知識培養(yǎng)以及專業(yè)檢查設備裝置的使用，就會使得職工的隨意性由個人蔓延到整體團隊中，使得巡檢流程不具備科學性、精確性以及技術性。此外，鋁電解凈化節(jié)點過多，槽料箱數(shù)量過多以及復查的繁雜性，缺乏自動化管理系統(tǒng)的支持，因此采用人工分組檢查，使得總組長不能及時應對各種鋁電解槽料箱發(fā)生的緊急事故，也無法透徹了解槽料箱的具體料位狀況[1]。

2 鋁電解槽料箱料位實時監(jiān)控的技術方案

在長期使用傳統(tǒng)鋁電解槽料箱的料位處理問題上，鋁電解企業(yè)早就渴求能有一套實現(xiàn)實時在線監(jiān)控裝置來監(jiān)控鋁電解槽料箱料位。在國內最初進行槽料箱料位監(jiān)控進行自動化設計過程中，首先使用手扶式測試桿來進行單個鋁電解槽料箱的料位檢測，但是這種方式實際與傳統(tǒng)檢查方式一致，并且全程采用人工，缺乏系統(tǒng)性的標準化度量，并且監(jiān)控效率低下，沒有將實時監(jiān)控進行設置。除此之外，部分企業(yè)通過在鋁電解槽料箱中放置料位檢測儀，此種想法并未將其與人工分離，并且實際使用效果并不理想，因為鋁電解槽料箱內部溫度受到工作運行效率的影響，因而在超負荷運轉下會使得內部溫度急劇升高，使得料位檢測裝置失效，并且安裝過程較為復雜，不利于實際操作。

針對上述情況的發(fā)生，因此對鋁行業(yè)的長期鋁電解槽料箱料位檢查進行長期實踐，最終決定在槽料箱的內部安全阻旋料位閥門，并且將該閥門直接連接到鋁電解槽料箱的上位機中進行實時監(jiān)控。本鋁電解槽料箱料位實時監(jiān)控系統(tǒng)是由鋁電解槽料箱、阻旋料位開關、電源線路、信號線路、空置開關以及特定的軟件開發(fā)組成。

阻旋料位開關能夠將鋁電解槽料箱中的料物進行隔絕，并控制其內置料位的裝置。能夠根據(jù)鋁電解槽料箱中的料層質量、體積以及占比進行上述扭力彈簧的控制，實現(xiàn)料位控制，全身采用不銹鋼金屬制作，具有高強度、韌性以及防腐性能。其運行原理為，將上述阻旋料位開關放置在電解鋁槽料箱中，啟動開關，與電機相互聯(lián)系的葉片開始轉動，當鋁電解槽料箱中的料位到達葉片的位置時，葉片首先來自下方的料物影響，就會停止轉動，將內接料位合格的指示燈點亮，標志著料位合格；當鋁電解槽料箱中的料位沒有在指定時間內達到料位時，葉片會在扭力彈簧的作用下繼續(xù)運轉，直到料位合格位置。除此之外，上述設計中的扭力彈簧是根據(jù)料物的拉力來進行衡量的，能夠在料物的位置達到最高是進行彈性調整[2]。

3 鋁電解槽料箱料位監(jiān)控方案實驗

3.1 阻旋料位開關安裝

首先將鋁電解槽料箱中的輸出端口進行料向的頂部開孔，一般開孔為1個直徑32mm的圓孔以及四個直徑12mm的圓孔，隨后又安裝阻旋料位開關的專業(yè)人員在料箱的橫向部位進行打出四個直徑12mm的圓孔，再者，將鋁電解槽料箱中的箱位高度進行測量，然后與實際需求進行結合，將阻旋料位開關中的葉片與箱位進行連接，形成的箱位于阻旋料位開關呈現(xiàn)垂直角度關系，在阻旋料位開關與料箱的連接中使用墊片進行安裝。

3.2 接信號線

信號線是內部葉片檢測料位的重要指標，首先將阻旋料位開關的電源線路以及信號線路接入鋁電解槽料箱中，設置料位，并且將信號線與阻旋料位開關的料位信號進行分類，用分類好的信號接口接入鋁電解槽料箱監(jiān)控裝置的通信接口。

3.3 二次開閥槽控裝置

在鋁電解槽料箱監(jiān)控總系統(tǒng)中進行二次開閥裝置的安裝，能夠對槽料箱內部的料位情況進行實時了解，并且能夠根據(jù)所反饋的信息數(shù)據(jù)進行自動化管理，

3.4 實驗結果分析

通過上述環(huán)節(jié)的改造與設備安裝，就能夠實現(xiàn)鋁電解槽料箱料位的實時監(jiān)控，首先在可調控的PLC控制系統(tǒng)將內部阻旋料位開關中的葉片傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)進行匯總，然后啟動電源進行數(shù)據(jù)信息的傳遞，將所獲得的料位信號傳輸?shù)戒X電解槽料箱控制裝置中，在上位機接收到料位信號通過外界指示燈進行展示，并且將所獲得的準確料位信息傳輸?shù)竭h程終端上，相關檢查員工可以登錄內部的智慧化管理系統(tǒng)中查詢當前所有電解鋁槽料箱的料位情況，此類數(shù)據(jù)能夠及時更新，具有時效性[3]。

4 結束語

在對鋁電解槽料箱料位監(jiān)控中，能夠實現(xiàn)現(xiàn)代信息化技術的完美體現(xiàn)，通過自動化監(jiān)控系統(tǒng)實時在線監(jiān)控，通過總監(jiān)控計算機或者登錄智慧化系統(tǒng)就可以輕松查詢當前的鋁電解草料想的料位情況。此外，這種方式有效降低了員工進行反復槽料箱料位檢查的工作強度，減少人工敲擊槽料箱中所遇到的突發(fā)情況，提供了鋁電解槽料箱的加料安全性；再者，上述精確化的鋁電解槽料箱料位監(jiān)控，能夠準確掌握料位信息，減少錯誤信息的展示，有效減少反復加料情況的出現(xiàn)，能夠降低企業(yè)加料風機的運轉負荷量，減少電能的損耗，提高企業(yè)能源的利用效率。最后，通過互聯(lián)網運作思維，使得料位的實時準確數(shù)據(jù)信息盡在掌握，企業(yè)生產過程更加平滑高效，直接為企業(yè)創(chuàng)造大規(guī)模的經濟效益，并且將安全生產的指標進一步深化。