張立恒

摘 要：鋁電解多功能機(jī)組作為鋁電解生產(chǎn)的最關(guān)鍵和最核心的裝備，是鋁電解車間的專用設(shè)備，直接為電解鋁生產(chǎn)服務(wù)。該機(jī)組承擔(dān)了鋁電解生產(chǎn)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(yáng)極大母線等。隨著近年來(lái)電解工藝技術(shù)的不斷創(chuàng)新，電解設(shè)備朝大型化發(fā)展，電解槽的外形尺寸和系列電流強(qiáng)度隨之不斷加大，為了與之相適應(yīng)，電解多功能機(jī)組也在經(jīng)歷了不斷地改進(jìn)和創(chuàng)新。本文主要分析鋁電解多功能機(jī)組新標(biāo)準(zhǔn)修訂中關(guān)鍵問(wèn)題研究。

關(guān)鍵詞：鋁電解多功能機(jī)組;機(jī)組結(jié)構(gòu)型式;工作環(huán)境;生產(chǎn)安全;標(biāo)準(zhǔn)修訂

引言

鋁電解多功能機(jī)組發(fā)展之初的控制系統(tǒng)比較陳舊，是通過(guò)較簡(jiǎn)單的控制回路進(jìn)行搭建，沒(méi)有太多的聯(lián)鎖關(guān)系，主要依靠操作和維護(hù)人員的經(jīng)驗(yàn)完成操作和維護(hù)，對(duì)人員的技術(shù)水平要求較高。隨著工業(yè)的發(fā)展和自動(dòng)化水平的提高，鋁電解多功能機(jī)組經(jīng)歷了多次更新?lián)Q代，由原來(lái)的繼電器控制發(fā)展到如今的PLC控制、由原來(lái)的切電阻調(diào)速發(fā)展到變頻器調(diào)速，這些變化使電控系統(tǒng)的先進(jìn)性和安全性有了質(zhì)的飛躍。

1、機(jī)組的結(jié)構(gòu)型式

傳統(tǒng)的機(jī)組結(jié)構(gòu)采用雙主梁結(jié)構(gòu)型式，工具小車放置在兩根主梁之間，集成了打殼機(jī)構(gòu)、扭拔機(jī)構(gòu)、清渣裝置及下料裝置4個(gè)用于更換陽(yáng)極的核心組件及工具回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、駕駛室等輔助裝置。出鋁小車邊掛在1根主梁的側(cè)邊，另1根主梁側(cè)邊上則放置輔助提升機(jī)構(gòu)（2個(gè)用于提升陽(yáng)極框架的電動(dòng)葫蘆）;同時(shí)為了方便2個(gè)機(jī)組聯(lián)動(dòng)，在鋁電解廠房?jī)?nèi)會(huì)進(jìn)行I型、II型機(jī)組交替配置。隨著生產(chǎn)工藝及裝備技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，500kA及以上的大電流鋁電解系列陸續(xù)投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，原傳統(tǒng)的雙梁結(jié)構(gòu)機(jī)組型式已不能滿足生產(chǎn)需要。原機(jī)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(chǎng)上被淘汰。為了生產(chǎn)安全及操作便利性，近幾年來(lái)在大電流鋁電解系列上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全遙控操作，精準(zhǔn)出鋁控制、絕緣在線監(jiān)測(cè)、陽(yáng)極自動(dòng)測(cè)高等子系統(tǒng)技術(shù)也漸漸成熟。鋁電解多功能機(jī)組雙主梁結(jié)構(gòu)也發(fā)展為三主梁結(jié)構(gòu)，出鋁小車由原來(lái)的單端梁邊掛型式發(fā)展到雙端梁橋架式，或采用出鋁提升機(jī)構(gòu)集成在工具小車內(nèi)的結(jié)構(gòu)型式，以滿足容量日益增大的出鋁抬包配置，適應(yīng)大電流電解槽的生產(chǎn)需求。除以上常規(guī)配置外，鋁電解多功能機(jī)組還有配置氟化鹽加料小車的結(jié)構(gòu)型式，以及出鋁小車配置硬鉤或軟鉤的型式、輔助提升機(jī)構(gòu)采用固定葫蘆或移動(dòng)葫蘆的結(jié)構(gòu)型式，或者采用雙出鋁車的結(jié)構(gòu)型式等。

2、鋁電解多功能機(jī)組安全控制的發(fā)展現(xiàn)狀

多功能鋁電解單元作為鋁電解車間的重要設(shè)備，直接影響到電解車間的生產(chǎn)安全。由于鋁電解多功能機(jī)組的使用環(huán)境惡劣，磁場(chǎng)強(qiáng)、電導(dǎo)率強(qiáng)、粉塵、高溫、腐蝕性氣體等?，F(xiàn)有電氣控制系統(tǒng)嚴(yán)重干擾電氣控制系統(tǒng)，通過(guò)某些檢測(cè)控制手段提高鋁電解多功能組的安全性能，其特點(diǎn)如下：（1）維修人員手動(dòng)關(guān)閉應(yīng)急系統(tǒng)：停機(jī)裝置（2）緊急牽引繩聯(lián)鎖系統(tǒng)：牽引繩聯(lián)鎖系統(tǒng)與PLC聯(lián)鎖，PLC進(jìn)行安全檢測(cè)和控制。只要維修人員拉動(dòng)繩索系統(tǒng)，PLC立即切斷主接觸器線圈的輸出。（3）激光與人體檢測(cè)系統(tǒng)：鋁基電解多功能機(jī)組應(yīng)用激光沖擊預(yù)防技術(shù)。如果出現(xiàn)障礙，設(shè)備將立即停止操作。（4）改進(jìn)設(shè)備安全訓(xùn)練系統(tǒng)：利用PLC進(jìn)行檢測(cè)計(jì)算，避免掛鉤脈沖。⑸變頻器停機(jī)制動(dòng)安全判斷系統(tǒng)：通過(guò)調(diào)整API程序設(shè)計(jì)，收集相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多聯(lián)鎖保護(hù)，實(shí)現(xiàn)各種可能性的邏輯判斷和邏輯輸出，在變頻器和制動(dòng)之間進(jìn)行合理的協(xié)調(diào)，調(diào)節(jié)變頻器參數(shù)，使變頻器在制動(dòng)打開(kāi)之前輸出轉(zhuǎn)矩，并在制動(dòng)轉(zhuǎn)矩達(dá)到一定值時(shí)發(fā)出“允許制動(dòng)打開(kāi)”信號(hào) （6）操作信號(hào)的真假判斷：對(duì)于鋁電解多功能機(jī)組的生產(chǎn)工藝，可列出遙控操作手柄中可能出現(xiàn)的操作條件，并在實(shí)際值表中給出操作手柄的PLC輸入點(diǎn)狀態(tài)plc中的每個(gè)手柄都有一個(gè)循環(huán)檢測(cè)程序。如果讀取的實(shí)際值與程序中的值表中的值不匹配，API將停止工作并發(fā)出警告。（7）語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)：通過(guò)語(yǔ)言描述告知操作維護(hù)人員設(shè)備故障的地點(diǎn)。（8）信息報(bào)告系統(tǒng)：在鋁電解多功能起重機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，信息報(bào)告系統(tǒng)控制器連續(xù)掃描機(jī)組運(yùn)行故障信息，并將數(shù)字化信息實(shí)時(shí)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)信息控制板，最后將信息發(fā)送到屏幕上，以及l(fā)（9）絕緣監(jiān)測(cè)：提醒操作維護(hù)人員在絕緣失效時(shí)準(zhǔn)確及時(shí)地進(jìn)行維護(hù)。（10）漏電保護(hù)：目前在國(guó)內(nèi)設(shè)備上應(yīng)用漏電保護(hù)系統(tǒng)，同時(shí)將檢測(cè)信號(hào)發(fā)送給可編程控制器，即馬控制器的危險(xiǎn)事故。（11）通信狀態(tài)檢測(cè)儀：通過(guò)通信狀態(tài)監(jiān)視器應(yīng)用程序連續(xù)遠(yuǎn)程監(jiān)控PLC幀。如果通信中斷，該股將自動(dòng)停止，并通知操作和維護(hù)人員通信中斷。（12）隧道報(bào)警系統(tǒng)：在鋁電解多功能起重機(jī)的輸入范圍內(nèi)，組檢測(cè)進(jìn)隧道信號(hào)后，組本身——甚至發(fā)出聲光報(bào)警，通知操作員組已進(jìn)入隧道，應(yīng)注意避免與自行車機(jī)械碰撞當(dāng)鋁包運(yùn)輸車進(jìn)入走廊時(shí)，地面控制盒檢測(cè)到該車輛進(jìn)入走廊，并發(fā)出聲光報(bào)警，警告鋁包運(yùn)輸車司機(jī)注意鋁電解多功能起重機(jī)的位置，以避免與它發(fā)生機(jī)械碰撞（13）監(jiān)控和安全管理系統(tǒng)：該系統(tǒng)利用軟件開(kāi)發(fā)、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)收集和信息管理等最先進(jìn)的技術(shù)，將監(jiān)控和管理測(cè)量設(shè)備的功能結(jié)合起來(lái)。它超越了傳統(tǒng)的監(jiān)控和管理軟件的應(yīng)用范圍，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備監(jiān)控和管理的集成和集成，從而創(chuàng)建了一個(gè)具有集成監(jiān)控、警報(bào)、維護(hù)和設(shè)備管理功能的管理平臺(tái)，從而有效滿足了it需求確保起重設(shè)備的安全運(yùn)行，為管理人員提供可靠的數(shù)據(jù)庫(kù)和工作內(nèi)容記錄，有效減少和消除安全風(fēng)險(xiǎn)，避免事故風(fēng)險(xiǎn)，提高管理質(zhì)量和效率。

3、鋁電解多功能機(jī)組安全可靠設(shè)計(jì)

鋁電解電池的生產(chǎn)必須在高溫下進(jìn)行，鋁電解多功能機(jī)組首先必須滿足安全生產(chǎn)的需要。該股的安全運(yùn)行直接關(guān)系到電解車間工作人員和財(cái)產(chǎn)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(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)的重復(fù)。安全保護(hù)的研究?jī)?nèi)容包括：防止重物質(zhì)碰撞和墜落;通過(guò)安裝一系列傳感器實(shí)現(xiàn)單元自我感覺(jué)和環(huán)境感知;預(yù)先確定和避免碰撞。多功能鋁電解裝置的每一動(dòng)作至少有三個(gè)不同的安全防護(hù)等級(jí)：（1）通過(guò)三維動(dòng)態(tài)模擬進(jìn)行操作前路徑規(guī)劃和移動(dòng)人力資源定位，確保該裝置的操作處于安全范圍內(nèi);（二）利用視頻識(shí)別、雷達(dá)檢測(cè)等安全傳感器發(fā)出報(bào)警，進(jìn)行聯(lián)鎖控制，確保動(dòng)作在可控范圍內(nèi);（3）通過(guò)安全監(jiān)控、故障報(bào)警，向手動(dòng)監(jiān)控室提供運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，隨時(shí)單觸緊急停機(jī)，確保設(shè)備安全。

結(jié)束語(yǔ)

技術(shù)專家組在鋁電解多功能機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)修訂過(guò)程中進(jìn)行了大量的數(shù)據(jù)收集及技術(shù)調(diào)研，同時(shí)兼顧了全國(guó)大部分鋁電解生產(chǎn)企業(yè)的機(jī)組使用現(xiàn)狀。在起草過(guò)程中結(jié)合國(guó)內(nèi)機(jī)組生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)水平對(duì)一些指標(biāo)進(jìn)行控制，參考現(xiàn)行的橋式起重機(jī)、冶金起重機(jī)及絕緣起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，增加了機(jī)組的結(jié)構(gòu)型式，對(duì)機(jī)組的型號(hào)表示及分型進(jìn)行了約定，對(duì)工作環(huán)境條件、機(jī)組生產(chǎn)安全做出了要求。

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