铝电解多功能机组技术发展浅析

刘红枫

(中国有色(沈阳)冶金机械有限公司， 辽宁 沈阳 110141)

铝电解多功能机组技术发展浅析

刘红枫

(中国有色(沈阳)冶金机械有限公司， 辽宁 沈阳 110141)

铝电解多功能机组是铝厂预焙阳极铝电解生产专用的机械化操作设备，本文指出：铝电解多功能机组的变化过程，设计与电解工艺是分不开的，也与实际操作需求紧密相连，未来电解多功能机组的发展一定离不开上述两个原则。

铝电解多功能机组； 结构； 发展趋势

0 前言

沈冶机械是我国第一台铝电解多功能机组的生产企业，也是国内最早具备铝电解多功能机组生产的专业厂家，生产的铝电解多功能机组经历了几代的设计变化，目前已能满足国内外各种复杂环境下大吨位制铝需求，生产的制铝机组得到行业的赞誉和认同。

1 电解多功能机组发展概述

1.1 国内外铝电解多功能机组发展概述

国外电解铝技术主要集中在欧美等发达国家，PTM电解天车，国外技术主要有法国ECL、德国NOEEL等。二十世纪八十年代初期，法国ECL低位天车引进到中国，八十年代初期，通过吸收消化沈冶机械与沈阳铝镁院合作研发了低位多功能机组。随着电解铝工艺的改进，九十年代初，高位多功能机组开始取代了低位多功能机组，ECL高位多功能机组整机引进到中国，也正在此时，我国电解铝工艺及设备研发创新取得突飞猛进的发展，以贵阳铝镁设计院和沈阳有色冶金机械总厂联合研制的高位多功能机组，在广西平果铝厂获得成功。从而开启了高位电解多功能机组国产化的新时代。

首批用于包头铝厂和青海铝厂，为中国铝工业装备国产化、现代化迈出了第一步。包铝扩建工程引进吸收消化技术成果在中国有色金属工业总公司获科技进步一等奖。

1.2 第一代电解多功能机组

二十世纪八十年代初期，沈冶机械与沈阳铝镁设计院合作，吸收消化贵州铝厂引进的法国ECL两点进电低位多功能机组技术，研制了我国第一台电解多功能机组。为铝工业装备现代化迈出了第一步，这标志着国产第一代铝电解多功能机组研制成功。

受历史条件限制，该机组的机械、液压、气动电气等配套质量差档次较低，主要功能：

打壳、更换阳极、下料(向料箱充料和向阳极表面覆盖料)、出铝、阳极母线提升、吊运电解槽、零星吊运

电解槽:槽端两点进电、槽电流50 kA。

工具运行：工具在槽间运行，不能在槽上部自由通过；生产效率低，安全性差。

1.3 第二代电解多功能机组

二十世纪八十年代末期，在总结了各铝厂电解多功能机组使用情况下，对存在问题进行了改进，沈冶机械与贵阳铝镁设计院合作，对ECL电解天车进行了设计改进，为贵铝三电解制造了12台第二代电解多功能机组，除结构上与第一代相比有所创新以外，主要是在机、电、液、气配套件上采取了国内选优，部分国外引进的方法，从而提高了天车运行效率，减少了故障率。

1.4 第三代电解多功能机组主要特征

二十世纪九十年代中期，随着国外(法国ECL)铝电解工艺新技术在中国的应用，即：大面多点进电大型阳极预焙槽，为实现国产化，替代进口节省外汇，通过消化吸收ECL高位电解多功能机组，研制成功了国产第一台高位电解多功能机组(第三代)，引领了我国高位电解多功能机组发展与创新。

(1)主要功能：与第一代电解多功能机组低位多功能机组基本相同；

(2)主要变化：天车整体可在电解槽上任意通行；驾驶室与工具回转相分开，可单独围绕工具回转便于观察；变频和PLC控制技术成熟,开始广泛应用；

1.5 第四代电解多功能机组

在高位电解多功能机组应用10年时间后，2006年公司针对用户使用中发现的一些问题，在结合国外一些新技术基础上，对第三代电解多功能机组进行了改造，机组功能更全面，更加人性化，布局更合理，得到了用户的认可，也得到了国内所有用户的认同，为我国电解铝工业的发展壮大做出了较大贡献；第四代电解多功能机组主要特征：

(1)增加了清渣装置；

(2)工具小车采用了U型式三面大走台人性设计理念，为维护及检修提供安全保障；

(3)超大操作室视窗，任意回转控制操作台；

(4)操作室供电装置采用可回转电缆拖链；

(5)悬垂油管、气管、电缆等都采用拖链安装形式；

(6)整体电控柜应用；

(7)液压系统采用电液比例控制，实现液压油缸升降速度可调功能；

(8)大小车行走无级调速。

2 新型电解多功能机组关键技术应用

目前沈冶机械研发的600 kA电解槽用铝电解天车，主要针对环境磁场、温度、湿度及粉尘等对电解多功能起重机运行的影响等方面进行研究，确定出理论上相关参数的最小值与最大值在车间范围内的分布情况，有针对性的在起重机防磁、防热、防粉尘、绝缘及防静电方面进行改进和完善，减小环境对设备的影响，在保证现有设备功能不变的前提下提高产品的稳定性、运转率，减少设备对环境的污染，优化产品的各机构，降低产品的功耗，是迄今为止用于世界最大电流电解槽铝生产的新型电解多功能机组，采用的一系列新技术如下：

2.1 整车防磁技术

根据设计院提供的电解槽、运行参数、车间电解槽周围磁场分布情况等，采用防漏磁技术、粉末冶金喷涂阻磁技术、无磁钢材料的应用等等，对运行机构确定加装防磁阻磁的机械及位置，有效减少磁场对设备运行的干扰，提高设备运行效率；

2.2 自动对位装置

该技术是智能化铝电解多功能机组关键技术指标之一，是一种检测机组在高温、强磁场、强导电性粉尘、多腐蚀性气体的恶劣环境中长期稳定运行的测距技术，可通过控制器的运算和控制，完成铝电解多功能起重机的槽号识别和极号识别，完成出铝和换极的自动对位；

2.3 机械结构优化设计

通过有限元分析计算，对机组大、小车主梁、操作室回转部分、工具回转部分整体和局部的刚度、强度进行动态和静态分析；对大车端梁极端工况下强度分析，通过模拟磁场，合理确定磁阻断部位的结构尺寸，优化设备各机构设计，在满足使用条件和保证使用寿命的前提下，减轻设备重量，从而降低设备的轮压，降低厂房的基建成本；

2.4 静电监测释放技术

为确保设备和操作人员的安全，增设了绝缘装置，避免设备在运行时与车间磁场作用，产生电荷积累；设备不同绝缘层之间产生电势差，当人员接触到绝缘层时发生静电伤人情况；同时机组每个绝缘部位均设置了监测点，实时监测各绝缘点静电压变化，适时进行静电释放，保障人身和设备安全；

2.5 氟化盐加料系统

在原有单料箱下料功能的基础上，增设了氟化盐加料功能，通过机组的下料系统，实现智能定量向电解槽内添加氟化盐；

2.6 新结构机组

新型的结构设计与新材料的选用，使得铝电解多功能起重机不但满足了节能减排要求，同时还使得设备向轻型化、控制自动化、功能扩大化方向发展；公司研制的600 kA新型电解电解多功能机组图见图1。

图1 600 kA新型电解电解多功能机组图

3 铝电解多功能机组的发展展望

目前铝电解多功能机组正朝着高可靠性、高运转率、多功能、智能化方向发展，主要表现在，使用结构优化技术和最先进的科学成果，减轻设备重量、减小设备外形尺寸，降低土建投资等；功能扩大化方面，要求铝电解多功能机组，在不断完善现有设备功

能的基础上，研发智能化无人操作铝电解多功能机组，实现电解铝过程的各个生产环节，取代人工操作，这已经成为沈冶机械的研究方向和目标。

[1] 易铭.世界工程起重机行业发展现状及趋势[J].中国工业报，2008，(6)：15.

[2] 翟海光.CAD在机械产品开发中的应用[J].机械管理开发，2008，(23)：104.

Brief Analysis on the Development of Pot Tending Machine (PTM)Technology

LIU Hong-feng

Pot tending machine (PTM) is the special mechanical equipment in a large prebaked anode electrolytic plant. The paper points the change process of PTM has a relation with design, electrolytic process, and practical operation. Future development of PTM must not be separated from the electrolysis of these two principles.

pot tending machine； structure； trend of development

2014-12-10

刘红枫(1963-)，女，辽宁沈阳人，高级工程师，大学本科，主要从事机械加工类产品的设计及工艺设计。

TF821

B

1003-8884(2015)01-0001-03