电解铝生产过程控制系统的研究和应用

2019-02-09朱邦成

世界有色金属 2019年4期

朱邦成

（广西百矿铝业冶炼有限公司，广西田阳 533600）

目前我国在生产铝制品的时候，仍旧是采取数据采集与人工监视操控的模式，在数据反馈与设备操控的过程中常常出现差错，给产品的制造造成了一定的影响。为了解决这一问题，提高电解铝的生产效益，笔者提出了一套电解铝的自动化控制管理系统，通过依据不同生产环节设计相应的智能化控制子系统，可以很好地提高电解铝的整体生产效率与质量。

1 研究对象概述

为了完成电解铝生产工艺的自动化改造计划，公司管理人员设计了自动化管理系统、设备监测系统、安全系统、节能系统等，通过各个系统间的有效衔接，促进电解铝生产的全自动化管理升级。

2 电解铝自动化管理系统框架

在电解铝全自动化管理控制系统设计的时候，需要根据企业发展的要求，将管理系统划分为信息处理层、监控管理层和设备层。

3 系统软件设计

在自动化系统设计的时候需要安全稳定的软件系统进行支持，在系统软件设计的时候，主要以电解铝的生产工艺为研究对象，通过结合自动化子系统的设计内容，保障自动化控制系统的运行可靠性。

4 生产自动化系统

①视频监控系统。为了保障电解铝自动化生产工作开展的可靠性，需要引进先进的视频监控设备，在一些重点车间与设备运行时，需要进行严密的监控。如整流设备、电解车间、阴阳极车间等，都可以安装高速球形的摄像机或者是红外相机等[2]。通过视频监控系统与自动化控制系统进行对接，不仅实现整流设备电解设备的联动控制，并且可以及时发现电解铝生产过程中的异常情况，对提高电解铝生产自动化具有非常重要的意义。②电源系统。在电解铝生产工艺中电源系统起到了动力源作用，一般采取双电池组的方式，保证双组电源可以进行充放电，并且母线进行了很好的连接处理。在开展降压、合闸、分流等工作的时候，主要采取单独母线进行控制管理。在智能电源系统工作的时候，可以对电池组的电流、电压、电阻、电容等进行及时测试，并记录相关的数据信息，从而更好地管理控制电解铝生产线的电源设备。③电子系统。在企业电子系统的工作运行下，可以科学地计算出电解铝实际消耗的电能，通过对数据信息的深入研究分析，可以找出节能降耗的直接途径，如将电解铝生产过程中400伏特的电源开关柜与10千伏特的电力系统进行一体化整合，从而更好地优化电子系统，达到电解铝生产节能降耗的目的。④电解槽系统。电解槽是电解铝生产工艺中非常重要的一个环节，为了提高电解槽的工作质量，需要对电解槽进行实时地监控。通过电解槽监控系统与自动化控制系统进行很好地对接，可以对电解槽的实际运行状态进行实时地管理控制。在控制室的电子屏幕中可以实时地反馈出监控的参数信息、电解状态的具体数据、电解隐患的预警等，并且通过企业的广播系统对外进行及时地宣告危险指数，确保在安全隐患检测时可以第一时间进行管理控制。⑤整流系统。为了更好地提高电解铝生产的自动化水平，需要构建整流自动化系统，为电解铝自动化控制提供可靠的保障。我国电解铝企业中配置的整流电压都是220V的相关整流设备，在整流自动化控制系统的运行下，可以有效地控制通信设备、故障录波器、信息设备和PLC设备等，提高设备的运行质量与效率。⑥系列系统。在该系统中主要是负责进行电解铝生产过程的调节，在该系统的运行下，可以进行水、汽、电源、视频等多领域的调节，确保各个生产环节之间的有效连接。在远程管理系统的操控下，保障各个子系统之间的对接质量与安全。

5 设备管理系统

在工业制铝生产的时候，为了确保各个设备可以安全稳定地运行，需要对电解铝的生产设备进行很好地监测管理，如整流器、GIS开关、整流柜、电解槽等，通过监测管理可以根据反馈的设备参数，合理地预测设备使用的寿命与工作效能。在电解铝生产的过程中一旦发生了安全事故，不仅会对企业造成巨大的经济损失且工作人员的人身安全也将受到一定的危害。通过对生产设备进行很好地监测管理，可以进行及时有效的预防处理，确保将安全隐患扼杀在萌芽状态下，从而有效地保障电解铝生产的安全与质量。在设备监测管理系统运行的过程中可以快速地收集相关设备的运行状态参数信息，通过对设备参数信息的量化处理，从而制定针对性的设备维护管理方案，提高电解铝生产设备的可靠性与安全性。

6 安全系统

在电解铝生产的过程中安全管理系统发挥着重要的作用，安全管理系统渗透到每一个生产环节和事故问题处理当中，在安全管理系统的运行下，进行事前、事中、事后的全过程管理控制，确保电解铝生产工作的可靠性。安全管理系统通过对监测数据参数的分析计算，可以自动辨识危险源，并进行相关的处理和警告，可以在第一时间控制相应的事故，避免危险事故的影响扩散，实现电解铝的局部保护与事故隔离，降低事故带给企业的经济损失。在电解铝生产的每一个环节与车间都设计了闭环的安全控制系统，通过对每一个生产环节和槽间进行关联性的安全管理控制，从而更好地发挥出安全管理系统的效能。

7 节能降污管理系统

在电解铝生产的过程中通过量化与可度量的有效监测，从而为生产能耗的控制系统提供可靠的数据资料。为了确保监测数据的真实性与全面性，根据电解铝生产企业的实际情况，科学的布置设备监测点，保证可以及时地收集到电解铝生产全过程的相关数据信息。通过对数据信息的分析处理，就可以控制各车间、时间段、槽间能耗等生产环节与产量的相互关系。为了降低企业的生产成本，保障电解铝的整体生产效益，需要根据数据的反馈，计算出每一个生产环节实际需求的能源与产生的污染，然后利用节能降污管理系统对全过程生产的能耗与排污进行精准的控制。在该系统运行的过程中主要包含以下工作内容：电解铝生产能耗的监测、能耗产生的分析计算、每吨铝生产的能耗计算等，通过分析计算，就可以找出各个车间之间的能耗联系，从而充分发挥出节能系统的作用，降低电解铝的生产成本，促进企业的生产效益提升。