铝电解槽料箱料位实时在线监控研究

韦德志

广西百色银海铝业有限责任公司 广西 百色 533000

1 铝电解槽料箱料位现状

在从事电解铝及其产品深加工的企业，在铝电解过程中经常会遇到槽料箱的料位放置不精确的情况，导致槽料箱中的加料速率、精确度下降，在进行生产过程中成本无形提高，严重影响该企业的日常运行。当前企业内部设置的铝电解槽料箱系统一共具备四个净化点，属于加料系统较多的节点，此外，为了适应当前企业的生产指标，导致每个净化点在每一个班次的加料过程中需要进行三次铝电解槽料箱加料，使得铝电解槽料箱加料长期处于负荷状态运行。再者，该种铝电解槽料箱加料环节属于人工操作，尚未融入信息化自动技术系统，因此在每次加料过程中，都需要专业人员使用敲击工具进行84台铝电解槽料箱的敲打，通过对回声的声音来进行槽料箱的判定。结合前文所说四个净化点，每个净化点需要40分钟进行实际敲击查验，如果在此过程中存在部分槽料箱没有加料到满的现象，还要根据实际情况将上述敲击查验的时间延长至1～2小时。综上所述，可以将在铝电解槽料箱料位中存在的问题分为以下五种：

在铝电解槽料箱的加料过程中，必须对加料的量度进行规定，可以将实际生产需求的用量与理论产料进行结合分析，避免出现槽料箱加料过多或者过少的情况发生，如果铝电解槽料箱加料的次数过多，与实际生产活动的需求不一致，并且在加料过程中对料位的控制存在疏忽，就会导致该铝电解槽料箱的内部风机运转速率过多，严重超负荷运转会导致风机后续运行出现效率低下，严重时会导致风机内部构件产生损毁，且持续高强度的风机运转会浪费电源，不符合节能标准要求，在无形之中为企业生产增添了电耗成本。

在上述描述中，该企业内部设置由四个铝电解净化节点，且每个班次中要进行三次铝电解槽料箱料位的检查，这种方式严重不符合资源合理配置的要求，不仅长期使得员工的劳动强度过高，并且这种人工式的处理方式略显粗糙，检查标准以人工检查为准，缺乏客观性性，以主动性的检查结果来实现客观铝电解槽料箱状态，导致工作准确程度有待考察，并且长此以往会导致员工积极性下降，铝电解槽料箱料位检查效率低下。

在对铝电解槽料箱进行加料的过程中，缺乏统一专业化的器材，检查槽料箱是否加满料的标准时员工凭借日常工作积累的经验，因此在检查支出就缺乏标准化管理，极其容易导致铝电解槽料箱加料事故的发生。此外，这种根据声音判断槽料箱是否满料的方法，在检查过程中所耗费的时间过长，阻碍生产效率，并且不能够及时发现槽料箱中的缺料情况，在发生缺料情况时，就会导致后续复查工作中的所用的时间更加长，不利于铝电解槽料箱的安全运行。最后，间接式的加料过程，会使得铝电解槽料箱的风机运转更加频繁，不利于平稳化生产活动。

在铝电解槽料箱的加料以及料位检查过程中，由于缺少系统性的知识培养以及专业检查设备装置的使用，就会使得职工的随意性由个人蔓延到整体团队中，使得巡检流程不具备科学性、精确性以及技术性。此外，铝电解净化节点过多，槽料箱数量过多以及复查的繁杂性，缺乏自动化管理系统的支持，因此采用人工分组检查，使得总组长不能及时应对各种铝电解槽料箱发生的紧急事故，也无法透彻了解槽料箱的具体料位状况[1]。

2 铝电解槽料箱料位实时监控的技术方案

在长期使用传统铝电解槽料箱的料位处理问题上，铝电解企业早就渴求能有一套实现实时在线监控装置来监控铝电解槽料箱料位。在国内最初进行槽料箱料位监控进行自动化设计过程中，首先使用手扶式测试杆来进行单个铝电解槽料箱的料位检测，但是这种方式实际与传统检查方式一致，并且全程采用人工，缺乏系统性的标准化度量，并且监控效率低下，没有将实时监控进行设置。除此之外，部分企业通过在铝电解槽料箱中放置料位检测仪，此种想法并未将其与人工分离，并且实际使用效果并不理想，因为铝电解槽料箱内部温度受到工作运行效率的影响，因而在超负荷运转下会使得内部温度急剧升高，使得料位检测装置失效，并且安装过程较为复杂，不利于实际操作。

针对上述情况的发生，因此对铝行业的长期铝电解槽料箱料位检查进行长期实践，最终决定在槽料箱的内部安全阻旋料位阀门，并且将该阀门直接连接到铝电解槽料箱的上位机中进行实时监控。本铝电解槽料箱料位实时监控系统是由铝电解槽料箱、阻旋料位开关、电源线路、信号线路、空置开关以及特定的软件开发组成。

阻旋料位开关能够将铝电解槽料箱中的料物进行隔绝，并控制其内置料位的装置。能够根据铝电解槽料箱中的料层质量、体积以及占比进行上述扭力弹簧的控制，实现料位控制，全身采用不锈钢金属制作，具有高强度、韧性以及防腐性能。其运行原理为，将上述阻旋料位开关放置在电解铝槽料箱中，启动开关，与电机相互联系的叶片开始转动，当铝电解槽料箱中的料位到达叶片的位置时，叶片首先来自下方的料物影响，就会停止转动，将内接料位合格的指示灯点亮，标志着料位合格；当铝电解槽料箱中的料位没有在指定时间内达到料位时，叶片会在扭力弹簧的作用下继续运转，直到料位合格位置。除此之外，上述设计中的扭力弹簧是根据料物的拉力来进行衡量的，能够在料物的位置达到最高是进行弹性调整[2]。

3 铝电解槽料箱料位监控方案实验

3.1 阻旋料位开关安装

首先将铝电解槽料箱中的输出端口进行料向的顶部开孔，一般开孔为1个直径32mm的圆孔以及四个直径12mm的圆孔，随后又安装阻旋料位开关的专业人员在料箱的横向部位进行打出四个直径12mm的圆孔，再者，将铝电解槽料箱中的箱位高度进行测量，然后与实际需求进行结合，将阻旋料位开关中的叶片与箱位进行连接，形成的箱位于阻旋料位开关呈现垂直角度关系，在阻旋料位开关与料箱的连接中使用垫片进行安装。

3.2 接信号线

信号线是内部叶片检测料位的重要指标，首先将阻旋料位开关的电源线路以及信号线路接入铝电解槽料箱中，设置料位，并且将信号线与阻旋料位开关的料位信号进行分类，用分类好的信号接口接入铝电解槽料箱监控装置的通信接口。

3.3 二次开阀槽控装置

在铝电解槽料箱监控总系统中进行二次开阀装置的安装，能够对槽料箱内部的料位情况进行实时了解，并且能够根据所反馈的信息数据进行自动化管理，

3.4 实验结果分析

通过上述环节的改造与设备安装，就能够实现铝电解槽料箱料位的实时监控，首先在可调控的PLC控制系统将内部阻旋料位开关中的叶片传输的信息数据进行汇总，然后启动电源进行数据信息的传递，将所获得的料位信号传输到铝电解槽料箱控制装置中，在上位机接收到料位信号通过外界指示灯进行展示，并且将所获得的准确料位信息传输到远程终端上，相关检查员工可以登录内部的智慧化管理系统中查询当前所有电解铝槽料箱的料位情况，此类数据能够及时更新，具有时效性[3]。

4 结束语

在对铝电解槽料箱料位监控中，能够实现现代信息化技术的完美体现，通过自动化监控系统实时在线监控，通过总监控计算机或者登录智慧化系统就可以轻松查询当前的铝电解草料想的料位情况。此外，这种方式有效降低了员工进行反复槽料箱料位检查的工作强度，减少人工敲击槽料箱中所遇到的突发情况，提供了铝电解槽料箱的加料安全性；再者，上述精确化的铝电解槽料箱料位监控，能够准确掌握料位信息，减少错误信息的展示，有效减少反复加料情况的出现，能够降低企业加料风机的运转负荷量，减少电能的损耗，提高企业能源的利用效率。最后，通过互联网运作思维，使得料位的实时准确数据信息尽在掌握，企业生产过程更加平滑高效，直接为企业创造大规模的经济效益，并且将安全生产的指标进一步深化。