铝电解槽控机安全保护性能分析

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摘要：文章主要对铝电解槽控机安全保护性能等方面的问题展开了说明和分析，并在探讨过程当中尽可能地采用实例来进行佐证和说明，希望能够对铝电解槽控机的自动控制安全保护问题起到一定的启示和帮助

作用。

关键词：铝电解；槽控机；自动控制；安全保护

中图分类号：TF351 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）24-0065-02

1 背景介绍

铝电解槽控机主要指的是铝电解智能模糊控制机，在生产活动当中主要通过智能模糊软件来对各种工艺实现控制和掌握，因此在铝电解生产当中是十分重要和关键的设备，其维护保养以及安全问题都是需要我们予以高度重视和关注的。槽控机自动控制当中安全性问题主要依靠电解槽阳极的升降和打壳下料来实现，因此在故障出现与发生时最先出现的症状就是拔槽和压槽，其中拔槽事故更为严重，能够在短时间内产生几千安培的电流来使得阴极和阳极脱开而形成短路并最终导致大面积的电解槽爆炸，小则造成电解系列的停产和较为严重的经济损失，大则导致更为严重的人员伤亡事故。通过上述说明和分析就不难看到，铝电解槽控机安全保护性能问题是十分关键的，本文也正是在这样一种背景之下对其控制措施进行说明和分析，希望能够对实际工程当中的安全问题起到控制作用。

2 铝电解槽控机安全保护措施分析

槽控机对于铝电解槽来说就是最为直接的控制级，在发挥作用的过程当中主要就是对电解槽的实时电压以及系列电流进行监控和解析，并在此基础之上进一步地利用热平衡和物料平衡来对其变化过程进行智能模糊控制。发展到现在为止，应用较多的铝电解槽控机软件主要包括三种：一是热平衡控制；二是物料平衡和能量平衡的双平衡控制；三是初晶温度、电解质温度和过热度的寻优控制。这样三种控制机理当中应用最多的是热平衡控制，热平衡控制主要通过阳极升降机构的变化来对阴极和阳极之间的极距进行调节和控制，通过这样一种机理来对电解槽的实际电压进行相应的控制，最终影响的是热能量的变化。到目前为止，铝电解槽控机的安全保护措施主要包括以下三个方面：

2.1 软件控制保护

软件控制保护本质上利用的是软件的定时保护功能，具体来说，就是在软件程序当中事先设定好自动升降阳极的最大时间，然后在实际运行过程当中一旦升降时间超过既定时间，程序就会自动中断操作信号，从而使得阳极升降立即停止，达到软件控制保护的目的。除此之外，另外一种状况则是在槽电压过压或者是欠压的时候，如果在控制软件程序当中已经设置了最高电压值或最低电压值，那么软件程序同样会在问题出现的时候及时自动停止升降阳极，从而使得后续的升降阳极操作不再发生。再者需要注意到的是升降阳极动作本身还是有时间限制的，可以划分为0.5s、0.8s和1s三个档次，且这样一个参数还可以根据实际运行状况来进行更进一步的调整，主要的调整依据就是运转过程当中升降机构的实际运转速度。软件自身一般也具备自动诊断的功能，能够对槽控机的故障信息进行实时的监控、发现和调整，并及时在屏幕上显示故障代码使得工作人员能够及时对其进行修理和调整，最大程度地避免不良意外事故的发生。

2.2 打壳下料安全保护

在正常的工作运转条件下，电解槽内的槽电压都是在电解槽槽电压的设置值附近进行有规律的变化和浮动，定时的打壳下料能够更进一步地维持这样一种良好的稳定状况，但是一旦打壳下料出现异常状况就会立即在电解槽的槽电压变化上反映出来。电解槽的槽电压变化值在超过一定的范围之后，计算机监控系统就会通过条件判断来对打壳下料的设备进行排查，一旦发生确实有故障存在就会产生报警信号，提醒维修人员及时对其进行处理来保持整个设备的稳定性。

2.3 硬件保护分析

2.3.1 硬件定时器安全保护分析。硬件定时器一般需要由人工来进行时间的设定，是二进制数字计数器和其他元件的组合体，对于硬件定时器而言，阳极升降时检测电路就会检测到接触器的实时动作信号，该信号所控制的正是计数器的复位端，其作用就是保证计算器始终处于正常的技术状态。通过这样一种说明就容易看到，如果上述信号在计数器溢出之前就已经消失，说明阳极升降过程已经停止，相应的计数器也就会处于复位状态，停止计数直至下一次操作开始。而信号在计数器溢出的时候仍然存在的话则说明阳极升降的时间已经超过了计数器内的人工设定时间，这也就意味着阳极升降的定时器超时，在这样一种状态下就要需要及时地停止阳极升降，并同时获取定时器给出的故障代码，在此基础之上对状态进行锁定，以便于后续进行分析和调查。

2.3.2 上下限安全保护分析。对于阳极母线而言，上下限安全保护主要强调的是电解槽内的阳极母线能够在适当的范围之内进行移动，通过这样一种控制来最大程度地避免母线在移动过程当中超出既定的安全位置。这主要是因为母线一旦不在安全范围内，就非常有可能导致电解槽内部分构件的机械损伤，严重时候甚至可能导致不良的安全事故。一般情况下，母线在达到上限位置的时候只会执行降级操作而不会进行升级操作，而在达到下限位置的时候则正好相反，只执行降低操作而不执行升级操作，这样做的目的正是为了保证母线机构的绝对安全性。

2.3.3 主接触器的互锁设计和防粘连设计。一般会在主接触器的电路当中设计四个具体的接触器，这其中3KM的接触器和4KM的接触器控制阳极升降电极的正反转，通常与1KM的常开触点进行并联，最终接入到1KM和2KM的线圈回路当中去。在这样一种设计模式下，正反转接触器当中的任何一个发生粘连状况后1KM和2KM都将不能够实现闭合，这也就意味着主电源会自动断开，电机在断电后也会立即停止运转，从而实现安全保护的目的。除此之外，3KM和4KM的线圈相互之间为常闭触点串联，在这样一种状态下，只要控制升的触点和控制降的触点相互吸引，就会导致其中一个接触器的线圈因为对方常闭触点的断开而断电，最终较好地实现了互锁功能，同样能够起到非常好的安全保护作用。

2.3.4 手动控制安全保护。手动控制安全保护一般是指在槽控机已经完全脱离自动控制的状况之下，也就是在槽控机自身无法通过软件、系统的调节来解决问题的时候才由人工来进行处理和保护。在实际的工作环境下，这样一种状况的出现多是因为供电系统出现了停电、断电或者是系列限电，此时就有必要将槽控机的控制调整到手动状态。在手中状态控制下，槽控机首先发生的变化就是会失去上位机监控，同时也不再有系统的软硬件保护，由此可以看到，手动控制槽控机的安全保护实际上风险是非常大的，相应地在实际的生产活动当中也应当尽可能避免这样一种状况的出现和存在，具体来说，也就是要尽可能地保证槽控机运转过程当中供电的稳定性和有效性。

3 结语

在本文当中主要结合铝电解槽控机安全保护性能来对其控制措施进行了较为详尽的说明和分析，希望能够对相关方面工作的进行有所启示和帮助。对于工作在工业现场一线的技术人员来说，在现代科学技术飞速发展且工业生产任务极为繁重的状况之下，深入掌握、科学利用并不断改进槽控机自动控制与安全保护措施是非常具有现实意义的，无论是对于工业工程的经济效益还是对于行业技术的深入发展，都是新的里程和进步。

参考文献

[1] 张勇.槽控机交流口的安全保护[J].设备管理与维修，2009，（1）.

[2] 王成东，杜晓力.利用位移检测技术确保铝电解阳极控制的安全性[J].科技创新导报，2011，（25）.

[3] 马蓉，陈刚.预焙铝电解槽阳极升降安全控制策略的设计与实现[J].轻金属，2004，（9）.

作者简介：訾剑平（1969—），男，安徽砀山人，江苏大屯铝业有限公司调度室副主任，研究方向：铝电解槽控机。