电解铝多功能机组的常见电气故障及排除对策探究

陈海兵

摘 要：电解铝多功能机组作为电解铝重要设备，在实际生产中承担着吸出铝水、打壳、更换阳极、下料、运输以及辅助提升阳极母线等重要任务。从我国电解铝产业概述入手，对铝电解多功能机组结构进行分析与描述，重点论述多功能机组遥控操作系统、电气控制系统等常见故障、并提出针对性的排除对策，从而保障铝电解机组的高效运行。

关键词：电解铝 多功能机组 电气故障 对策

中图分类号：TG233 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）005-062-02

铝电解多功能机组作为重要的电解设备，其实际运行效率直接的关系到电解能否正常的运行。常见的机组故障不仅影响了工业生产的连续开展，同时也影响了生产效益及安全。为此进行电解铝多功能机组常见电气故障的论述以及对策的研究具有极强的现实意义。

1 电解铝产业概述

1.1 电解铝产业特点

电解铝主要是采用冰晶石为主的氟氯盐作为溶剂，氧化铝作为溶剂所构成的的多相电解质体系。电解铝工业对于环境具有重大的影响，一直以来都属于高能耗、高污染行业。电解铝工业产生的主要废气是二氧化碳，此外还有以氟化氢为主的气—固氟化物等。其中二氧化碳作为一种温室气体会导致全球变暖，而氟化物中的CF4以及C2F6不仅会导致更为严重的温室效应，同时也会导致臭氧层的破坏。氟化氢作为一种毒性气体也会通过接触或者呼吸道进入人体，当超过1.5g便会导致死亡。

1.2 电解铝工业现状

中国自从70年代末引进160KA中间下料预焙槽技术后就逐渐拉开现代电解技术发展序幕，并且在材料、工艺、配套技术以及过程控制等方面展开了深入的研究。在90年代末，我国在大型铝电解槽开发以及基础理论研究方面取得了一系列的成果，成功的研发了320KA以上的特大型电解槽技术，从而在技术上逐渐接近国际先进水平。但是由于对于大型铝电解槽在生产领域的深层次应用不足，导致十几运行指标与国际水平差距较大。同时电解槽难以达到设计寿命，破损率较高。其原因在于我国尚缺乏对铝电解槽破损机理及规律的掌握。就中国电解铝整体生产状态而言，对于能源利用率要低于国际先进水平大约15%。

2 遥控操作系统

我公司是由沈冶生产的多功能机组，采用了先进的HBC FST770无线遥控系统。这一系统采用了数码处理技术以及大规模集成电路技术，为此具有更高的可靠性、灵活性以及安全性。用于遥控操作系统的发射器系统一般由操作人员随身携带，通过无线信号完成指令的发送。遥控发射系统有一个状态面板表示其工作状态：当系统处于正常工作状态时，面板上的的指示灯为绿色并且保持闪烁；当指示灯为红色并且发出报警音时表示电压不足，要及时的更换电池；当指示灯熄灭时表示电源未开启，为此应该及时检查急停开关或者钥匙；如果使用中发现系统的绿色指示灯为绿色并且快速闪动表明二级保护在起作用，此时要检查二级保护电路。

遥控器接收系统主要负责接收发射系统的信号，处理信号，并向天车系统发送指令，从而实现对于天车工做的控制。遥控器接收系统的工作状态主要通过上面的四个不同的状态指示灯进行识别：ON、RF、Si1、Si2。通过阅读接收系统的工作状态就可以获得整个系统的工作状态：当指示灯ON亮时表示接收系统电压处于正常状态；当指示灯RF为红色时表示发射系统关闭；当指示灯RF红色并且处于闪烁状态时标明发射系统已经关闭，并受到同频信号的干扰。如果指示灯Si1亮，此时标明系统接收到了正常的发射信号，并同时释放Si1安全保护线路，此时所有的按键以及转换开关均可正常工作；当指示灯Si1不亮时标明相应的发射系统处于正常工作状态。如果发现指示灯Si2亮时表示系统Si2安全保护电路获得释放，此时所有的遥感可以正常工作。

3 电气控制系统

本单位天车采外部采用H型安全滑型触线三线四线制进行供电，并且通过依尔通变频器对电机进行调速控制。制动过程采用变频器自带的制动单元以及制动电阻联合实现。电气控制系统采用了AB公司的可编程控制器，从而实现了整套设备的连锁控制。

3.1 供电常见故障

电解铝多功能机组的电气控制系统在运行中会出现滑线滑刀脱落的现象。根据实际的调研发现，其原因是铝制的滑触线在受到温度影响后会发生热胀冷缩，在此影响下会导致部分滑线拱起及接头的拖拉，从而在滑线运行到这一部位时引发脱落，最终导致天车供电异常。针对以上故障现象，要定期对滑刀滑块以及滑线进行检查，并且在故障高发段增加天车滑线温度补偿器数量。

3.2 变频器常见故障

变频器过压故障。这一故障现象主要集中在直流母线的直流电压上，当变频器处于正常运行状态下时，如果按照380V的线电压计算，可以得到平均直流电压大约为513V。而一旦变频器发生过压，此时直流母线上的储能电容就会出现充电现象，如果过压电压达到760V，就会引发变频器的过压保护动作。一般变频器均可以在一定的过压电压环境下正常工作，但是当电压超过一定数值就会导致变频器的损坏，例如常见的发电类过压以及输入交流电源过压。

变频器过流故障。实际中常见的变频器过流故障可以分为恒速、减速以及加速过电流。导致以上过流故障的原因可能是负荷分配不均、负载发生突变或者是加减速时间过短、输出短路等。鉴于以上分析可以通过合理设置负荷分配、外加能耗制动原件、减少负荷突变、延长加速时间以及检查线路等予以控制。检查中如果发现断开负载变频器后以上存在过流故障，此时就说明变频器的逆变电路已经不能正常工作，需要及时的对变频器进行更换。

变频器过载故障。变频器的过载故障包括电机器过载以及变频过载。导致过载故障的原因包括直流制动梁过大、负载过重、加速时间过短、电网电压过低等原因。同样，针对以上原因可以通过检查电网电压、延长制动时间及加速时间等减少及消除过载故障。如果运行中机械润滑不好或者是所使用的电机及变频器功率过小也会引发无法带动该负载，针对此问题要通过机械检修以及更换大功率的电机及变频器来消除故障。

3.3 PLC常见故障

PLC一般故障可以借助于CPU上相应的指示灯进行判定：当BATT等为红色时表示电池电力不足，需要及时的更换新电池；当RUN为绿色时便是程序正处于运行状态，此时如果FLT显示为红色就表示PLC相应的硬件部分存在故障。当FORCE显示为橙色闪烁时表示所设定的强制没有启动，而常亮则表示已经启动。此外DH+绿色表示DH+通讯接口已经成功联网，而慢闪则表示没有连接。

3.4 线路元器件故障

常见的线路元器件工作又接触不良、线路短路两种。在进行线路原件故障排除中要遵循先易后难、先主观后客观、先明显后隐蔽等原则，从而保证更快、更准确的判定故障原因及部位。

运行中发现线圈的温度过高或者发出较大噪音。导致温度升高的原因可能是磁导体表面污染、线圈过载、动触头弹簧压力过大等。此外短路环断裂、线圈上外加电压过低以及固定磁铁的螺钉松动会导致噪音变大。

触头过热、灼烧或者焊住问题。导致这一故障的原因可能是动触头弹簧力或者行程过小、表面不平整、触头污染以及接触不紧密而产生微小电弧所致。

4 机组日常维护

对于机组要经常检查各原件是否完好，对于发现的隐患要及时的修复；接线端子要定期的由专人继续拧紧固与除尘，尤其是小车上的接线端子更是容易发生松动；定期的对限位检查及调整，防止因震动而发生故障；定期的对PLC供电电源监视及测试，保证接地绝缘电阻小于4 。

5 结束语

在对天车故障进行排查的过程中要适中遵循先易后难、先主观后客观以及先明显后隐蔽的原则，通过这一思路来更快、更准确的定位故障。由于单位使用的天车均为遥控操作，为此一旦出现故障要首先对遥控器进行检查，首先排除由于钥匙开关、按钮、选位开关、手柄等因素，并保证操作步骤无误；在此基础上对PLC程序的连锁条件及保护进行检查，确输入条件相关的空气开关、急停开关、带有保护限位的门、选位开关、限位以及行程开关、热过载继电器、防撞系统、传感器以及绝缘监测系统等选择了正确位置，确定PLC输出信号可以准确的传递到相关的执行元件。最后要对相关执行元件以及线路继续拧检查，确认原件及线路是否正常工作。

参考文献：

[1] 马玉泉，韩淑芬，陈海峰.整流机组谐波滤波器功率因数补偿不足的原因分析[J].电工技术杂志，2004（5）.

[2] 强明辉，曹会会，刘大为，等.铝锭连续铸造机组控制系统研制[J].制造业自动化，2008，30（7）.