電解鋁生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)的研究和應(yīng)用

張志鵬

摘要：由于工業(yè)制鋁的生產(chǎn)條件特殊，在工業(yè)制鋁的過(guò)程中需要消耗大量的能源，且造成一定的污染。因此，在我國(guó)電解鋁企業(yè)發(fā)展的過(guò)程中為了更好地提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，需要大力研發(fā)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，要科學(xué)合理的控制生產(chǎn)的能耗，需要研發(fā)電解鋁的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，提高電解鋁生產(chǎn)工藝的質(zhì)量與安全，促進(jìn)電解鋁企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高。

關(guān)鍵詞：電解鋁、生產(chǎn)過(guò)程、控制系統(tǒng)、研究、應(yīng)用

1系統(tǒng)架構(gòu)

在電解鋁生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行研究和應(yīng)用有著十分重要的作用，因此，研究系統(tǒng)架構(gòu)的現(xiàn)實(shí)意義十分重大。電解鋁生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中的控制系統(tǒng)應(yīng)該以安全運(yùn)行生產(chǎn)為目的，在這樣的基礎(chǔ)上進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，從而令控制系統(tǒng)能夠滿足安全性、可靠性和實(shí)用性的要求，在電解鋁生產(chǎn)的過(guò)程當(dāng)中建立面向全局、開放式、分層分布的控制系統(tǒng)，從而能夠有效地對(duì)電解與生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化。

電解鋁生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中控制系統(tǒng)的收集等系統(tǒng)信息應(yīng)該實(shí)行信息共享，對(duì)生產(chǎn)信息和設(shè)備狀態(tài)也應(yīng)該進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理;如果出現(xiàn)了一些安全問(wèn)題，那么要有安全保障機(jī)制來(lái)兜底;另外，在生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中可能會(huì)出現(xiàn)能源消耗的現(xiàn)象，那么采取有效的措施減少能源消耗的現(xiàn)象有著十分重要的意義，能夠令能源指標(biāo)合理優(yōu)化，所以在電解鋁生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，針對(duì)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行研究，有利于令設(shè)備管理水平得到提升，達(dá)到安全運(yùn)行生產(chǎn)的目的。

2系統(tǒng)功能及軟件設(shè)計(jì)

電解鋁生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)應(yīng)該按照四大功能體系來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃，這四大功能體系分別是生產(chǎn)運(yùn)行自動(dòng)化、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與全壽命管理、生產(chǎn)安全保障、能耗與節(jié)能管理。

生產(chǎn)運(yùn)行自動(dòng)化是指在電解鋁生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中對(duì)所需要的一系列設(shè)備和信息都進(jìn)行生產(chǎn)運(yùn)行的全面監(jiān)控。

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與全壽命管理，指的是在綜合自動(dòng)化系統(tǒng)平臺(tái)上，將設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能與設(shè)備全壽命管理等高級(jí)的應(yīng)用進(jìn)行融合，從而令設(shè)備管理功能得到提升，不斷促進(jìn)系統(tǒng)管理能力的提高，令設(shè)備的全壽命管理得到理論方面的知識(shí)和實(shí)踐方面的基礎(chǔ)。

生產(chǎn)安全保障主要指的是在電解鋁生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，能夠提高生產(chǎn)運(yùn)行的安全性和可靠性，在運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，運(yùn)行系統(tǒng)可以進(jìn)行自動(dòng)防護(hù)，在事故發(fā)生之前，可以進(jìn)行預(yù)測(cè)與告警;在事故發(fā)生之后，可以對(duì)事故進(jìn)行追溯和繁衍。所以在電解鋁生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中，生產(chǎn)安全保障能夠?qū)ιa(chǎn)設(shè)備提供堅(jiān)持控制及管理功能，同時(shí)也能夠采取全面可靠的安全保障措施，不斷促進(jìn)電解鋁生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)的發(fā)展。

能耗與節(jié)能管理指的是在鋁廠擴(kuò)大電解鋁產(chǎn)能的過(guò)程當(dāng)中，能夠?qū)δ茉催M(jìn)行合理科學(xué)的計(jì)劃和利用控制電解槽的能源消耗情況，真正的做到節(jié)約能源，從而令電解鋁生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中的經(jīng)濟(jì)效益得到提高。

3電解鋁生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)的研究

3.1視頻監(jiān)控系統(tǒng)

為了保障電解鋁自動(dòng)化生產(chǎn)工作開展的可靠性，需要引進(jìn)先進(jìn)的視頻監(jiān)控設(shè)備，在一些重點(diǎn)車間與設(shè)備運(yùn)行時(shí)，需要進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)控。如整流設(shè)備、電解車間、陰陽(yáng)極車間等，都可以安裝高速球形的攝像機(jī)或者是紅外相機(jī)等。通過(guò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)與自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，不僅實(shí)現(xiàn)整流設(shè)備電解設(shè)備的聯(lián)動(dòng)控制，并可及時(shí)發(fā)現(xiàn)電解鋁生產(chǎn)過(guò)程中的異常情況，對(duì)提高電解鋁生產(chǎn)自動(dòng)化具有非常重要的意義。

3.2電源系統(tǒng)

在電解鋁生產(chǎn)工藝中電源系統(tǒng)起到了動(dòng)力源作用，一般采取雙電池組的方式，保證雙組電源可以進(jìn)行充放電，并且母線進(jìn)行了很好的連接處理。在開展降壓、合閘、分流等工作的時(shí)候，主要采取單獨(dú)母線進(jìn)行控制管理。在智能電源系統(tǒng)工作的時(shí)候，可對(duì)電池組的電流、電壓、電阻、電容等進(jìn)行及時(shí)測(cè)試，并記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，從而更好地管理控制電解鋁生產(chǎn)線的電源設(shè)備。

3.3電解槽系統(tǒng)

電解槽是電解鋁生產(chǎn)工藝中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，為了提高電解槽的工作質(zhì)量，需要對(duì)電解槽進(jìn)行實(shí)時(shí)地監(jiān)控。通過(guò)電解槽監(jiān)控系統(tǒng)與自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行很好地對(duì)接，可以對(duì)電解槽的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)地管理控制。在控制室的電子屏幕中可以實(shí)時(shí)地反饋出監(jiān)控的參數(shù)信息、電解狀態(tài)的具體數(shù)據(jù)、電解隱患的預(yù)警等，并且通過(guò)企業(yè)的廣播系統(tǒng)對(duì)外進(jìn)行及時(shí)地宣告危險(xiǎn)指數(shù)，確保在安全隱患檢測(cè)時(shí)可以第一時(shí)間進(jìn)行管理控制。

3.4整流系統(tǒng)

為了更好地提高電解鋁生產(chǎn)的自動(dòng)化水平，需要構(gòu)建整流自動(dòng)化系統(tǒng)，為電解鋁自動(dòng)化控制提供可靠的保障。我國(guó)電解鋁企業(yè)中配置的整流電壓都是220V的相關(guān)整流設(shè)備，在整流自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行下，可以有效地控制通信設(shè)備、故障錄波器、信息設(shè)備和PLC設(shè)備等，提高設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量與效率。

3.5設(shè)備管理系統(tǒng)

在工業(yè)制鋁生產(chǎn)的時(shí)候，為了確保各個(gè)設(shè)備可以安全穩(wěn)定地運(yùn)行，需要對(duì)電解鋁的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行很好地監(jiān)測(cè)管理，如整流器、GIS開關(guān)、整流柜、電解槽等，通過(guò)監(jiān)測(cè)管理可根據(jù)反饋的設(shè)備參數(shù)，合理地預(yù)測(cè)設(shè)備使用的壽命與工作效能。在電解鋁生產(chǎn)的過(guò)程中一旦發(fā)生了安全事故，不僅會(huì)對(duì)企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失且工作人員的人身安全也將受到一定的危害。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行很好地監(jiān)測(cè)管理，可進(jìn)行及時(shí)有效的預(yù)防處理，確保將安全隱患扼殺在萌芽狀態(tài)下，從而有效地保障電解鋁生產(chǎn)的安全與質(zhì)量。在設(shè)備監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中可快速地收集相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)信息，通過(guò)對(duì)設(shè)備參數(shù)信息的量化處理，從而制定針對(duì)性的設(shè)備維護(hù)管理方案，提高電解鋁生產(chǎn)設(shè)備的可靠性與安全性。

3.6安全系統(tǒng)

在電解鋁生產(chǎn)的過(guò)程中安全管理系統(tǒng)發(fā)揮著重要的作用，安全管理系統(tǒng)滲透到每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)和事故問(wèn)題處理當(dāng)中，在安全管理系統(tǒng)的運(yùn)行下，進(jìn)行事前、事中、事后的全過(guò)程管理控制，確保電解鋁生產(chǎn)工作的可靠性。安全管理系統(tǒng)通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)參數(shù)的分析計(jì)算，可以自動(dòng)辨識(shí)危險(xiǎn)源，并進(jìn)行相關(guān)的處理和警告，可在第一時(shí)間控制相應(yīng)的事故，避免危險(xiǎn)事故的影響擴(kuò)散，實(shí)現(xiàn)電解鋁的局部保護(hù)與事故隔離，降低事故帶給企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。在電解鋁生產(chǎn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)與車間都設(shè)計(jì)了閉環(huán)的安全控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)和槽間進(jìn)行關(guān)聯(lián)性的安全管理控制，從而更好地發(fā)揮出安全管理系統(tǒng)的效能。

結(jié)束語(yǔ)：在電解鋁行業(yè)建立以控制對(duì)象為基礎(chǔ)的系統(tǒng)架構(gòu)和模型，提升企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化水平，改善工作環(huán)境和勞動(dòng)強(qiáng)度;建立以設(shè)備管理為核心的監(jiān)測(cè)和評(píng)估機(jī)制，引進(jìn)設(shè)備狀態(tài)可靠性預(yù)測(cè)機(jī)制，對(duì)電解鋁生產(chǎn)運(yùn)行設(shè)備實(shí)際使用壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)估;建立以生產(chǎn)安全為目的的防護(hù)和保障體系，制定科學(xué)、合理的安全生產(chǎn)防護(hù)機(jī)制，促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的穩(wěn)定、有序;建立以節(jié)能增效為目標(biāo)的管理和創(chuàng)新體系，引進(jìn)生產(chǎn)流程優(yōu)化理念，提高工作質(zhì)量和效率、降低生產(chǎn)成本、節(jié)約能源消耗。

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