铝电解槽控制系统技改方案探究

铝电解槽控制系统技改方案探究

摘要近两年来，电解铝行业设备的技术性能比较落后，无法完成和实现目前铝行业最新指标的控制。为此，我公司迫切需要技术性能和控制性能稳定，能够实现电解槽工艺参数自寻优与智能决策系统的电解槽控制系统设备，全面优化对铝电解生产槽的物料平衡与能量平衡控制效果，强化电解生产的稳定性和避免突发故障和事故的发生。

关键词铝电解槽；控制；技改；方案

引言

公司虽在原设备基础上不断地进行完善和升级，但因无法从根本上解决程序丢失和通讯不畅问题，故无法有效预防电解槽阳极拔槽、压槽事故的发生。因此全面优化对铝电解生产槽的物料平衡与能量平衡控制效果非常必要。

1 项目技改前基本情况

槽控机型号：HCK-III型智能槽控机，包头市兰博电子有限责任公司生产。

投入运行时间：从满产能投产至今已有8年多，其前期5万吨铝电解槽槽控机运行时间更长达12年。

2 方案论证

2.1 技改方案

引进目前国内先进新型槽控机，该槽控系统针对电解槽的工艺特点，在深入研究铝电解生产过程特性与工艺技术的基础上，采用了新型“双平衡精细控制”系统，更加适应技改槽低温、低压工艺技术条件下电解槽内物料平衡和能量平衡的调节，在电解槽稳定运行的同时，能有效提高电流效率，降低能耗。

该槽控系统研究开发电解质初晶温度、过热度在线分析诊断模型来了解电解槽的能量变化趋势，开发推出一套铝电解槽工艺参数自寻优化与智能决策系统（技术原理见图2-1），全面优化对铝电解生产槽的物料平衡与能量平衡控制效果（见图2-2），强化电解生产的稳定性，进一步实现节能降耗。我们也经过对同行业的其他电解铝企业了解到，该产品的技术性能先进可靠。因此，我们认为充分利用该产品为我公司电解槽进行控制是可行的。

2.2 改造后预期达到的效果

2014年来宾银海铝公司对280台电解槽槽控系统全部实施技改，采用新型槽控机，根据测算其新型槽控系统投入运行以后电压为 3.93 V，电流效率为

92.3%，吨铝直流电耗为12864 KW.h/t-AL；原槽控系统运行电压为3.95 V，电流效率约为91.5%，吨铝直流电耗为12688 kW.h/t-AL。实施槽控机技改后，电解槽平均电压较技改前降低20m V，电流效率提高0.8%，吨铝直流电耗降低176 kWh，取得经济效益的主要原因是槽控系统智能控制精度提高，電解槽平稳性较好，铝的二次反应减少。此外，由于采用氟化铝智能调整控制，氟化铝用量吨铝降低了2 kg。

本公司槽控系统与来宾银海铝公司技改前槽控系统是同一厂家生产，其性能与控制效果基本上一样，依照来宾银海铝实施技改后的效果推算，如公司172台电解槽全部应用新型槽控机后，可节电1953.75万千瓦时，折合标煤6447.39吨（指标系数为3.3）。此外，由于该新型槽控机对氟化盐下料量实现智能控制调控，吨铝氟化盐可节约氟化铝用量为2千克，本项目实施后可节约氟化铝用量222.02吨，按8000元/吨计算，直接经济效益177.62万元。

2.3 施工方案

（1）完成生产监控级及生产管理级设备的改造。

生产监控级设备主要包括6台监控计算机、1台语音报警功放机、1套信号分配器的安装及调试。生产管理级设备包括1台中心交换机、1台服务器及各工区网络监控机等的安装及调试，施工具体步骤如下：

①组装上位机系统，安装上位机监控软件，安装上位机通讯线（含：2个工区的光纤通信盒、系列电流传输信号线、系列电压传输信号线等），同时完成现场光模箱的安装。

②敷设监控（调度）室至现场光模箱光缆，熔接尾纤，接入光电转换器。

③从旧系列电流、电压变送器箱端子上分别引出系列电流、电压信号线至新系统的信号分配器箱。

④安装、连接功放机，调试语音报警系统，敷设监控（调度）室至现场临时语音报警线路及扬声器，完成语音报警系统的安装调试。

⑤整区所有新槽控机均安装调试正常后，退出临时智能语音外接报警系统，将原智能语音外接报警系统接至新智能语音报警系统。

（2）完成各工区槽控机的安装改造

由于本次改造属旧系统升级，现场只换槽控机，原外线路不作任何改动。为确保生产与改造安全有序进行，技改施工具体步骤如下：

①将已预制好的临时CAN总线敷设至改造现场各台槽控机处，将分段航空插头进行连接并对连接好后的CAN总线进行校线及绝缘测试。

②利用模拟机和临时CAN总线与上微机联机，测试通讯正常后方可进行新槽控机的更换。

③新槽控机更换前应通过旧槽控机预先向改造槽进行3～4次效应预加工，以缩短槽子的缺料时间，确保槽子的正常安全运行。

④在NFB配电柜分别切断改造槽槽控机的逻辑电源、控制电源及动力电源，经验电并确认无电后方可进行槽控机更换改造。

⑤拆除旧槽控机动力箱内连线并做好标记，将槽控机逻辑箱外3个航空接头拆除并用塑料袋包好。

⑥拆下旧槽控机换上新槽控机，按端子图将拆下的连线接回并进行校对，确认无误后再将3个航空插头分别接上。

⑦再次检查确认动力箱内连线无误后，分别送上槽控机动力电源、控制电源及逻辑电源并进行联机调试。

⑧新槽控机联机调试正常后，将槽控机切至半自动位置，在半自动下分别点动“阳极降”和“阳极升”看电机转向，确认380 V电源相序是否正确。当半自动升降阳极正确后，再进行纯手动阳极升降动作测试，确保自动、半自动及纯手动方式下阳极升降的正确。

⑨阳极升降动作测试正常后再进行纯手动及自动方式下“打壳”、“下料”的测试。

⑩打壳、下料动作测试正常后再进行各种保护现场测试，各保护试验均正常后新槽控机方可正式投入正常运行，然后再依次进行下一台槽控机的更换工作。

11新槽控机更换完毕并正常投用后，作业人员应及时清理工作现场，做到工完料尽场地清，然后方可离开工作现场。

（3）系统联机调试、验收及投用

①系统调试应在单位安装前完成。

②调试应在出厂完成前期调试，投入使用前要进行72小时拷机测试。

③单机及上位机的调试必须严格按照《槽控机验收表》所有项目进行验收合格后才能投入使用。

（4）旧系统控制设备停用与拆除