探究电解铝生产全过程监控系统开发与运用

周庆华

（国家电投集团宁夏能源铝业有限公司，宁夏 银川 750000）

电解铝生产过程中要做好监控作业，为了实现这一目的，要开发电解铝生产全过程监控系统开发，并且要对该系统的应用，更好的进行电解铝生产。

1 电解铝生产全过程中各项危险

1.1 主要危险因素

电解铝生产过程中可能会发生各种危险，常见的危险火灾与爆炸、起重伤害、高处坠落、机械伤害、触电、车辆伤害、物体打击、坍塌等各项危害，每一项危害的发生都会对电解铝生产造成不良影响，甚至会发生安全事故，造成严重经济损失，为了减少事故的发生，要做好监控作业，一旦发现问题，要及时采取措施对出现的问题进行处理。

1.2 有害因素

（1）粉尘危害。若除尘设施未正常运行，生产中采用粉尘设备的密封较差，发生突发事故后，粉尘大量泄露，这将会导致粉尘大量泄露，以及在长期在超粉尘环境下作业，作业人员在这种环境下作业，这会对作业人员的身体监控造成危害。

（2）毒物危害。电解铝生产期间会产生大有毒气体，这些气体会对生产人员的呼吸道、眼睛造成伤害。电解铝生产作业进行时，会产生大量氟化物，产生的氟化物会以尘雾或气态状态形式存在，若生产中采用设备密封性较差，这会对设备造成腐蚀，导致设备性能遭受破坏，会引发各种事故，同时，毒害物质发生泄露，这会对生态环境造成破坏，若防护不及时，或防护不当，容易引起窒息和中毒事故。

（3）噪声危害。电解铝生产中采用的设备有除尘器、离心风击、变压器、空压器等。作业人员要听觉感官在这种噪音只能持续一段时间，若作业人员长期都在噪音下作业，这会导致作业人员听力受损，这会导致人听觉出现疲劳。因此，在电解铝生产全期间，要对生产期间产生的噪音进行监控，一旦发现噪音较大，并且该噪音持续一段时间，要针对噪音发生警报，找到引起故障原因，对故障进行解决，降低噪音带来的危害。

2 监控电解铝生产全过程的系统构成

监控系统将监控对象作为基础，设备管理作为保障，对生产作业流程进行优化作为目标，在系统设计中要坚持“分级控制、集中监控”理念，具体设计要依据实际情况开展，进而使最终设计系统在运行过程中在实用性、安全性、可靠性等各方面都满足应用[1]。系统一共分为以下几层。

2.1 设备层

监控系统中设备层主要包括的内容有：变电整流、空压站、视频监控等各项设备，通过对系统中设备层的合理应用，能够完成对电解铝全生产过程中采用的各项设备的运行状态，以及作业环境、生产过程各项内容的动态监测，完成相应控制，进而为电解系列监控系统提供生产实时过程产生的各项信息的合理控制。

2.2 监控层

构建一个功能良好的一体化监控平台，将系统与设备层子系统进行连接，完成对各项数据内容的收集，从而实现对各项信息的共享，完成对电解、整流等各项内容的全面集成监控，完成对电解铝生产全过程中过程中的事故预警和故障合理处理的科学指导，实现远程管理，完成相应维护作业[2]。为了避免系统中各项传输中各项数据遭受到外界因素干扰，系统中的设备层子系统构建一个独立的组网，设备层子系统要与其他子系统相隔离，监控层的分布式结构采取开放式、双机双网络结构，进而确保整个系统在运行过程中的稳定性，尽量减少各种事故的发生，确保生产作业的顺利进行。

3 电解铝生产全过程监控系统的总体功能

3.1 生产自动化与控制

依据电解铝生产全过程设计出一个满足要求的网络结构，对生产网和信息网进行适当优化，确保生产稳定与高效，在采用的网络的可靠、安全基础上，综合自动化系统，对电解铝生产全过程采用的各项装备的监控，在对整个生产过程中进行全面分析基础上，构建信息关联与共享，从而实现对电解铝生产全过程的全面控制，完成对生产作业中各项信息的监测、展示、分析，更好完成相应的生产作业。

建设生产过程中生产过程中自动化与控制系统，具体建设作业开展要围绕电解和整流两个核心进行，最终建设出范围覆盖电解系列变电整理及操控系统以及各生产子系统。

3.2 在线监测设备和寿命管理

进行电解铝生产在电解铝中进行，在电解铝中会应用到大量设备，其中最为重要的设备有整流变、蓄电池、GIS 开关站等各项设备，这些设备的性能都会对的电解铝生产造成一定影响，因此，为了确保生产作业顺利进行，要加强对各种重要设备的管理，而且，要将这一内容合理的纳入到的寿命管理和在线设备监测范围内。电解铝生产全过程中采用的各项设备在具体与形式如果出现突发性事故，或者非正常停运，这会引发事故，这不仅会造成巨大的经济损失，而且可能会造成人员伤亡，造成的影响较大。在电解铝生产全过程中，通过动态监测方式对铝厂中采用的各项关键设备的运行情况进行监测，这可以避免原有采用的预防性维修体系在实际应用时的局限性，系统构建一套完善的设备在线监测、智能蓄电池在运用时的合理维护，通过对系统的应用，能够完成对各项相关信息内容的各项采集、统计、分析，进而完成对设备的在线监测，对采用的设备寿命进行合理管理，确保设备稳定、安全运行，减少各种事的发生。

3.3 电解铝生产全过程安全保障体系

电解铝生产全过程监控系统在应用时，系统一方面要能够完成对生产期间应用的各项设备监视、管理、控制，另一方面还要将生产运行期间的具体设备作为对象，最终提供出一套全面可靠的安全保障措施。

3.3.1 自动防护体系

电解铝生产是一项复杂过程，实际生产期间会涉及到许多内容，而且关系到不同专业方向，综合自动化系统，将不同专业统合在统一平台。构建自动化防护系统的应用，能够通过对自动防护功能的应用，完成对生产作业过程中应用到各项设备的防护，在系统中设立自动化系统出一套安全防护等级，通过对设计系统的应用，避免电解铝生产作业开展期间，运行检修人员在日常作业进行期间出席那的各种不当行为，采用自动化系统自身安全防护措施的合理应用，科学防范因为检修人员在专业能力上的不足，以及技术上的差异，导致运行维护作业出现问题，确保电解铝生产全过程顺利进行，减少各种事故的发生[3]。

3.3.2 预警系统

①在事故发生前要对事故进行预测，并且要依据具体情况发出相应告警。依据故障的具体类别，逐层推理，全面结合故障类型结构树，最终查出可能会出现的各种安全隐患，及时发现问题，对问题进行处理，进而确保后续生产作业的顺利进行。②智能告警系统。通过对该系统的应用，要通过综合方式对告警信息内容进行处理，预警各项异常信息，以免事故进一步扩大，造成更加严重的危害。若在电解铝生产全过程出现了安全事故，要能够快速、准确完成对出现的不同类型异常故障的处理，进而使监控人员在作业时作业效率可以得到进一步提高，更好的完成生产作业。③追溯和反演事故体系。依据电解铝生产期间发生的各项故障进行适当模拟反演，通过对该项系统的应用，能够帮助相关人员在问题分析时，快速、精准的分析事故发生的原因，进而为发生的事故，正确、快速处理提供经验，在事故处理过程中，可以不断对经验进行总结，为日后生产作业的开展提供支持。

3.3.3 分析电解槽情况

采用传统监控系统对电解槽的情况进行监控，电解槽主要利用二维框图或者利用符号完成相应模拟，这种监控系统在运行时，在直观性和功能，以及具体功能上都具有很强的局限性。电解槽虚拟样机在运行过程中通过对计算机和先进的技术进行应用，通过仿真方式，实现虚拟模拟。该系统在具体运行期间，通过对虚拟仪器技术、虚拟样机的应用，依据物力特性对电解槽进行分析，最终形成虚拟设备，完成上述操作后，再通过对组件技术进行应用，逐层完成包装，通过包装后，最终可以形成一个能够满足作业需求的虚拟装置。采用电解铝生产全过程控制系统三维监控，以及相应的设备巡视人机界面上，进而能够实时显示电解铝生产期间，电解槽在运行时的各项工艺参数，通过对分布式通信、虚拟现实等各项技术的应用，呈现出虚拟场景，这能够更加生动、形象呈现出电解槽在运行时的异常、正常、事故状态，以及具体生产作业时的各项动作，同时，也能够采取虚拟操作开展工作，这能够使系统在运行使具有更强的现场感、真实感。

3.4 测量和管理能耗系统

电解铝生产会消耗掉大量的能量，可度量、量化是进行能耗管理进行开展的基础。科学布置系统，科学设置系统中的每个监测点，掌控生产期间的每个能量损耗情况的全面掌握。进而全面、精准掌握电解铝生产期间的各时间段、各系列、生产区间、产量等各项关系，以及系统中的各个辅助系统和关键设备在具体运行期间的能耗情况。各个生产车间在能耗测量和节能管理系统中具体能耗进行对比，这能够使生产作业的开展和进行更加合理，减少能耗，这可以确保电解铝作业顺利进行，提高电解铝的经济收益，减少能耗，以及安全事的发生。

4 结语

电解铝生产是一项复杂过程，在实际生产期间可能会发生安全事故，这不仅会造成巨大经济损失，甚至会造成人员伤亡，造成的影响巨大。因此，为了确保电解铝生产顺利进行，要对生产全过程中进行监控，为了实现这一目的，要加强对电解铝生产全过程监控系统开发，开发出一个性能良好的系统，通过对该系统的应用，确保电解铝生产作业顺利进行。