铝电解多功能机组新标准修订中关键问题研究

张立恒

摘 要：铝电解多功能机组作为铝电解生产的最关键和最核心的装备，是铝电解车间的专用设备，直接为电解铝生产服务。该机组承担了铝电解生产的绝大部分工作，其主要功能是出铝、换极（扭拔、打壳、捞渣及下料）、抬阳极大母线等。随着近年来电解工艺技术的不断创新，电解设备朝大型化发展，电解槽的外形尺寸和系列电流强度随之不断加大，为了与之相适应，电解多功能机组也在经历了不断地改进和创新。本文主要分析铝电解多功能机组新标准修订中关键问题研究。

关键词：铝电解多功能机组;机组结构型式;工作环境;生产安全;标准修订

引言

铝电解多功能机组发展之初的控制系统比较陈旧，是通过较简单的控制回路进行搭建，没有太多的联锁关系，主要依靠操作和维护人员的经验完成操作和维护，对人员的技术水平要求较高。随着工业的发展和自动化水平的提高，铝电解多功能机组经历了多次更新换代，由原来的继电器控制发展到如今的PLC控制、由原来的切电阻调速发展到变频器调速，这些变化使电控系统的先进性和安全性有了质的飞跃。

1、机组的结构型式

传统的机组结构采用双主梁结构型式，工具小车放置在两根主梁之间，集成了打壳机构、扭拔机构、清渣装置及下料装置4个用于更换阳极的核心组件及工具回转机构、驾驶室等辅助装置。出铝小车边挂在1根主梁的侧边，另1根主梁侧边上则放置辅助提升机构（2个用于提升阳极框架的电动葫芦）;同时为了方便2个机组联动，在铝电解厂房内会进行I型、II型机组交替配置。随着生产工艺及装备技术的发展进步，500kA及以上的大电流铝电解系列陆续投产运营，原传统的双梁结构机组型式已不能满足生产需要。原机组采用的出铝吊线盒、出铝小车上下轨道的配置已基本在市场上被淘汰。为了生产安全及操作便利性，近几年来在大电流铝电解系列上已经实现了全遥控操作，精准出铝控制、绝缘在线监测、阳极自动测高等子系统技术也渐渐成熟。铝电解多功能机组双主梁结构也发展为三主梁结构，出铝小车由原来的单端梁边挂型式发展到双端梁桥架式，或采用出铝提升机构集成在工具小车内的结构型式，以满足容量日益增大的出铝抬包配置，适应大电流电解槽的生产需求。除以上常规配置外，铝电解多功能机组还有配置氟化盐加料小车的结构型式，以及出铝小车配置硬钩或软钩的型式、辅助提升机构采用固定葫芦或移动葫芦的结构型式，或者采用双出铝车的结构型式等。

2、铝电解多功能机组安全控制的发展現状

多功能铝电解单元作为铝电解车间的重要设备，直接影响到电解车间的生产安全。由于铝电解多功能机组的使用环境恶劣，磁场强、电导率强、粉尘、高温、腐蚀性气体等。现有电气控制系统严重干扰电气控制系统，通过某些检测控制手段提高铝电解多功能组的安全性能，其特点如下：（1）维修人员手动关闭应急系统：停机装置（2）紧急牵引绳联锁系统：牵引绳联锁系统与PLC联锁，PLC进行安全检测和控制。只要维修人员拉动绳索系统，PLC立即切断主接触器线圈的输出。（3）激光与人体检测系统：铝基电解多功能机组应用激光冲击预防技术。如果出现障碍，设备将立即停止操作。（4）改进设备安全训练系统：利用PLC进行检测计算，避免挂钩脉冲。⑸变频器停机制动安全判断系统：通过调整API程序设计，收集相关数据，实现多联锁保护，实现各种可能性的逻辑判断和逻辑输出，在变频器和制动之间进行合理的协调，调节变频器参数，使变频器在制动打开之前输出转矩，并在制动转矩达到一定值时发出“允许制动打开”信号 （6）操作信号的真假判断：对于铝电解多功能机组的生产工艺，可列出遥控操作手柄中可能出现的操作条件，并在实际值表中给出操作手柄的PLC输入点状态plc中的每个手柄都有一个循环检测程序。如果读取的实际值与程序中的值表中的值不匹配，API将停止工作并发出警告。（7）语音报警系统：通过语言描述告知操作维护人员设备故障的地点。（8）信息报告系统：在铝电解多功能起重机运行过程中，信息报告系统控制器连续扫描机组运行故障信息，并将数字化信息实时发送到网络信息控制板，最后将信息发送到屏幕上，以及l（9）绝缘监测：提醒操作维护人员在绝缘失效时准确及时地进行维护。（10）漏电保护：目前在国内设备上应用漏电保护系统，同时将检测信号发送给可编程控制器，即马控制器的危险事故。（11）通信状态检测仪：通过通信状态监视器应用程序连续远程监控PLC帧。如果通信中断，该股将自动停止，并通知操作和维护人员通信中断。（12）隧道报警系统：在铝电解多功能起重机的输入范围内，组检测进隧道信号后，组本身——甚至发出声光报警，通知操作员组已进入隧道，应注意避免与自行车机械碰撞当铝包运输车进入走廊时，地面控制盒检测到该车辆进入走廊，并发出声光报警，警告铝包运输车司机注意铝电解多功能起重机的位置，以避免与它发生机械碰撞（13）监控和安全管理系统：该系统利用软件开发、网络通信、数据收集和信息管理等最先进的技术，将监控和管理测量设备的功能结合起来。它超越了传统的监控和管理软件的应用范围，实现了设备监控和管理的集成和集成，从而创建了一个具有集成监控、警报、维护和设备管理功能的管理平台，从而有效满足了it需求确保起重设备的安全运行，为管理人员提供可靠的数据库和工作内容记录，有效减少和消除安全风险，避免事故风险，提高管理质量和效率。

3、铝电解多功能机组安全可靠设计

铝电解电池的生产必须在高温下进行，铝电解多功能机组首先必须满足安全生产的需要。该股的安全运行直接关系到电解车间工作人员和财产的安全。智能铝电解多功能装置必须考虑到足够的安全性，以避免电气控制设计和机械设计的重复。安全保护的研究内容包括：防止重物质碰撞和坠落;通过安装一系列传感器实现单元自我感觉和环境感知;预先确定和避免碰撞。多功能铝电解装置的每一动作至少有三个不同的安全防护等级：（1）通过三维动态模拟进行操作前路径规划和移动人力资源定位，确保该装置的操作处于安全范围内;（二）利用视频识别、雷达检测等安全传感器发出报警，进行联锁控制，确保动作在可控范围内;（3）通过安全监控、故障报警，向手动监控室提供运动状态，随时单触紧急停机，确保设备安全。

结束语

技术专家组在铝电解多功能机组标准修订过程中进行了大量的数据收集及技术调研，同时兼顾了全国大部分铝电解生产企业的机组使用现状。在起草过程中结合国内机组生产企业技术水平对一些指标进行控制，参考现行的桥式起重机、冶金起重机及绝缘起重机标准，增加了机组的结构型式，对机组的型号表示及分型进行了约定，对工作环境条件、机组生产安全做出了要求。

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