淺談電控技術用于鋁液溜槽應急裝置

劉德財

（酒鋼集團甘肅東興鋁業(yè)有限公司，甘肅 嘉峪關 735100）

1 前言

在國內產能較大的電解鋁企業(yè)中，鋁錠連續(xù)鑄造設備鋁液供應流槽均采用人工手動開啟側方緊急排鋁口或無緊急開啟裝置[1]，當出現(xiàn)鋁液面異常升高大量鋁液外溢的情況下，人員接近排放口操作，存在高溫鋁液飛濺燙傷安全隱患，增加員工作業(yè)過程中安全風險，由于近年來部分鋁企業(yè)此部位發(fā)生過安全事故，更加凸顯了鋁液溜槽應急裝置自動化、高效化、安全化的重要性。

在一般情況下，鋁錠連續(xù)鑄造設備鋁液供應溜槽始端為纏有石棉繩的爐眼塞套硅酸鋁氈帽封堵，生產時此裝置推出，人員不再靠近，鋁液順著溜槽到達鋁錠連續(xù)鑄造設備，開始正常順利生產。

當鋁錠連續(xù)鑄造設備或前端爐子發(fā)生異常、故障緊急停機時，人員無法靠近進行鋁液供應，溜槽前后端都無法實現(xiàn)停止，此時要么人員冒著生命危險靠近溜槽進行破壞后使其流出流入下方事故坑內，要么人員關閉設備逃出事故區(qū)域任其鋁液溢滿后自行流出流入下方事故坑內。一種“D”型鋁液溜槽用應急裝置可有效解決此類安全作業(yè)問題，通過電控技術的應用可實現(xiàn)鋁錠連續(xù)鑄造的聯(lián)鎖性、安全性，自動化程度高，保證鋁錠連續(xù)鑄造安全高效運行[2]。

2 電控技術下的鋁液溜槽應急裝置

電解鋁企業(yè)鋁錠連續(xù)鑄造設備鋁液供應時發(fā)生槽滿溢出時的“D”型鋁液溜槽用安全緊急應急裝置是針對鋁液流槽液面大量鋁液外溢的情況下，人員無法接近，存在高溫鋁液飛濺燙傷安全隱患問題開發(fā)出的一種“D”型鋁液溜槽用應急裝置，該裝置通過動力供配電系統(tǒng)、弱電聯(lián)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動開啟緊急排放裝置，使外溢鋁液流入現(xiàn)場事故坑，避免混合爐鋁液泄露后得不到及時有效的控制造成大量外溢的事故，有效的解決了安全作業(yè)隱患。

2.1 試驗過程及試驗方法

2.1.1 試驗設備

1臺動力柜、1臺數(shù)據(jù)集成控制箱、“D”型鋁液溜槽用應急裝置、鋁液溜槽、備用柜。試驗設備如表1所示。

表1 試驗設備

2.1.2 試驗方法

通過將1臺動力柜與1臺數(shù)據(jù)集成控制箱按照弱電控制原理進行連接，將“D”型鋁液溜槽用應急裝置裝于鋁液溜槽內，上述2道工序完成后將機械工裝與電氣自控完成對接，對接完成后，在混合爐未開始生產流出鋁液前進行未帶料生產，試動作各環(huán)節(jié)控制方式，試驗正常后打開爐眼進行帶料試驗運行。

2.2 試驗過程

2.2.1 工藝流程簡介

鋁錠鑄造一般的生產工藝流程是鋁液從混合爐出鋁口流入到鑄模，經過打渣、冷卻成型處理后到達堆垛，堆垛機將成品鋁錠堆垛為一個方形整體供應下游單位。鋁液供應溜槽起到承上啟下作用，鋁液溜槽內盛裝鋁液并在發(fā)生異常情況時啟動應急裝置進行安全疏導。

2.2.2 電控配置

（1）電控基本配置：供電電源為380V動力電源，從鑄造設備控流處接出，按照經濟、實用、先進、可靠的原則配置。

（2）電氣傳動與控制：電氣控制采用PLC調控。所有用電設備電力電纜、控制電纜等均沿電纜溝、鋼結構桁架明敷或穿鍍鋅鋼管埋地敷設。所有設備正常不帶電金屬外殼、箱體、管線等均可靠與建筑物接地連接。

（3）電氣自動化控制：系統(tǒng)PLC配置主要包括電源模板、中央處理單元、以太網接口模板、分布式處理器、數(shù)字輸入單元、數(shù)字輸出單元、模擬輸入單元、模擬輸出單元以及機架等。電源配備UPS模塊，確保PLC電源的安全穩(wěn)定可靠。為了防止低壓柜內交流線路對PLC系統(tǒng)的干擾，PLC的輸出模板均采用帶光電隔離的24V直流輸出型，通過輸出點帶動中間繼電器。

整個電控系統(tǒng)配置如表2所示。

表2 電控系統(tǒng)配置

2.2.3 試驗過程

“D”型鋁液溜槽用應急裝置由電氣自動控制流口放流控制單元、激光流槽液面檢測裝置、數(shù)據(jù)集成控制箱、驅動執(zhí)行機構，共計四部分進行整體鋁液調控。激光液面檢測裝置安裝在流槽正上方的支架上。流量控制單元由支架、控流釬、控制裝置組成的鑄造自動控流裝置，固裝在流槽上，同時安裝聲光報警裝置[3]。通過數(shù)據(jù)集成控制箱，由PLC控制執(zhí)行裝置帶動擺桿擺動來推動控流釬移動，達到控流、鎖緊作用。仿真試驗時，該裝置安裝到混合爐鋁液流槽位置，當出現(xiàn)鋁錠連續(xù)鑄造設備故障、爐眼鎖緊故障、大量鋁液外溢等緊急情況時，采取在線自動監(jiān)測方式啟動控制電機通過機械傳動快速開啟“D”型應急裝置，使鋁液排放至事故坑內，將混合爐流槽緊急排放裝置與現(xiàn)場鋁液流量調節(jié)裝置聯(lián)動，通過PLC系統(tǒng)記錄鋁水液面位置數(shù)據(jù)，以在線通訊的方式將此數(shù)據(jù)采集至本裝置的PLC中，當鋁水液面持續(xù)高于極限位超過規(guī)定時間時(可根據(jù)現(xiàn)場運行時間設定)，系統(tǒng)可自動將緊急排放口拉升，使鋁水快速排放至流槽下方事故坑內，同時發(fā)出聲光報警用以提醒周圍作業(yè)人員，保障人員與設備安全。試驗過程中，通過電控技術對應急工裝上下提升、下落順暢，試驗得到了有效驗證。

2.3 試驗完成性

2.3.1 試驗進度

此項試驗中因為涉及到帶料和未帶料兩部分內容，并且?guī)Я喜糠质栌诎踩L險管控范疇，因此試驗時編制了2套進度計劃并嚴格執(zhí)行，合理劃分、按進度計劃監(jiān)督、檢查并結合考核，保證嚴肅性、安全性。同時帶料試驗時遵守安全管理制度和不影響正常生產作業(yè)在安全生產前提下，協(xié)調解決存在的相關問題，在安全試驗前提下保證下試驗進度。

2.3.2 試驗質量

為保證和提高此次試驗電控技術的安全經濟，所選用的主要和關鍵電氣原件均按照行業(yè)內標準嚴格執(zhí)行，以增強設備運行的可靠性，試驗的過程及質量得到了質量檢驗部門的全程跟蹤記錄，保證了試驗的完整性和試驗的真實性。試驗的質量得到了安全、質檢、生產等相關單位的全程監(jiān)管落實，試驗全過程保質保量。

2.3.3 試驗完成性

電控技術用于鋁液溜槽應急裝置的試驗通過在國內某大型電解鋁廠鑄造系統(tǒng)進行多次試驗，試驗的成功率達到了99%，試驗能順利完成。試驗完成后通過電控技術可實現(xiàn)該裝置與現(xiàn)有混合爐自動控流爐眼鎖緊裝置進行聯(lián)動、聯(lián)鎖，當出現(xiàn)混合爐爐眼自動鎖緊故障、大量鋁液外溢等突發(fā)性緊急情況及其他故障時，實現(xiàn)自動開啟緊急排放[4]，實現(xiàn)了安全生產。

2.4 試驗結果

當出現(xiàn)混合爐爐眼自動鎖緊故障、大量鋁液外溢等突發(fā)性緊急情況及其他故障時，通過電控技術實現(xiàn)自動開啟緊急排放裝置，使外溢鋁液流入現(xiàn)場事故坑，滿足電解鋁鋁錠連續(xù)鑄造設備鋁液供應溜槽安全生產的實際需求[5]。試驗的結果令人滿意并且能實現(xiàn)全部功能，目前此項電控技術已經由試驗階段轉為實踐階段應用于國內某大型電解鋁廠，根據(jù)運行的結果來看，起到了試驗初期的設想，滿足生產實際的安全需求。

3 結語

此種電控技術用于電解鋁鋁液溜槽應急裝置，提高自動化程度，職工勞動強度大幅下降，安全性能得以有效提高，對電解鋁鋁錠產線自動化程度提升及加強職工隊伍的穩(wěn)定起到很大的作用。