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，直接為電解鋁生產服務。該機組承擔了鋁電解生產的絕大部分工作，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新，電解設備朝大型化發展，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歷了不斷地改進和創新。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;工作環境;生產安全;標準修訂

引言

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

1、機組的結構型式

傳統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。隨著生產工藝及裝備技術的發展進步，500kA及以上的大電流鋁電解系列陸續投產運營，原傳統的雙梁結構機組型式已不能滿足生產需要。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。為了生產安全及操作便利性，近幾年來在大電流鋁電解系列上已經實現了全遙控操作，精準出鋁控制、絕緣在線監測、陽極自動測高等子系統技術也漸漸成熟。鋁電解多功能機組雙主梁結構也發展為三主梁結構，出鋁小車由原來的單端梁邊掛型式發展到雙端梁橋架式，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需求。除以上常規配置外，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展現狀

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安全。由于鋁電解多功能機組的使用環境惡劣，磁場強、電導率強、粉塵、高溫、腐蝕性氣體等。現有電氣控制系統嚴重干擾電氣控制系統，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：停機裝置（2）緊急牽引繩聯鎖系統：牽引繩聯鎖系統與PLC聯鎖，PLC進行安全檢測和控制。只要維修人員拉動繩索系統，PLC立即切斷主接觸器線圈的輸出。（3）激光與人體檢測系統：鋁基電解多功能機組應用激光沖擊預防技術。如果出現障礙，設備將立即停止操作。（4）改進設備安全訓練系統：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：通過調整API程序設計，收集相關數據，實現多聯鎖保護，實現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調，調節變頻器參數，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工藝，可列出遙控操作手柄中可能出現的操作條件，并在實際值表中給出操作手柄的PLC輸入點狀態plc中的每個手柄都有一個循環檢測程序。如果讀取的實際值與程序中的值表中的值不匹配，API將停止工作并發出警告。（7）語音報警系統：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：在鋁電解多功能起重機運行過程中，信息報告系統控制器連續掃描機組運行故障信息，并將數字化信息實時發送到網絡信息控制板，最后將信息發送到屏幕上，以及l（9）絕緣監測：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，同時將檢測信號發送給可編程控制器，即馬控制器的危險事故。（11）通信狀態檢測儀：通過通信狀態監視器應用程序連續遠程監控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：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，以避免與它發生機械碰撞（13）監控和安全管理系統：該系統利用軟件開發、網絡通信、數據收集和信息管理等最先進的技術，將監控和管理測量設備的功能結合起來。它超越了傳統的監控和管理軟件的應用范圍，實現了設備監控和管理的集成和集成，從而創建了一個具有集成監控、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據庫和工作內容記錄，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單元自我感覺和環境感知;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）通過三維動態模擬進行操作前路徑規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出報警，進行聯鎖控制，確保動作在可控范圍內;（3）通過安全監控、故障報警，向手動監控室提供運動狀態，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據收集及技術調研，同時兼顧了全國大部分鋁電解生產企業的機組使用現狀。在起草過程中結合國內機組生產企業技術水平對一些指標進行控制，參考現行的橋式起重機、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，對工作環境條件、機組生產安全做出了要求。

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