探究電解鋁生產全過程監控系統開發與運用

周慶華

（國家電投集團寧夏能源鋁業有限公司，寧夏 銀川 750000）

電解鋁生產過程中要做好監控作業，為了實現這一目的，要開發電解鋁生產全過程監控系統開發，并且要對該系統的應用，更好的進行電解鋁生產。

1 電解鋁生產全過程中各項危險

1.1 主要危險因素

電解鋁生產過程中可能會發生各種危險，常見的危險火災與爆炸、起重傷害、高處墜落、機械傷害、觸電、車輛傷害、物體打擊、坍塌等各項危害，每一項危害的發生都會對電解鋁生產造成不良影響，甚至會發生安全事故，造成嚴重經濟損失，為了減少事故的發生，要做好監控作業，一旦發現問題，要及時采取措施對出現的問題進行處理。

1.2 有害因素

（1）粉塵危害。若除塵設施未正常運行，生產中采用粉塵設備的密封較差，發生突發事故后，粉塵大量泄露，這將會導致粉塵大量泄露，以及在長期在超粉塵環境下作業，作業人員在這種環境下作業，這會對作業人員的身體監控造成危害。

（2）毒物危害。電解鋁生產期間會產生大有毒氣體，這些氣體會對生產人員的呼吸道、眼睛造成傷害。電解鋁生產作業進行時，會產生大量氟化物，產生的氟化物會以塵霧或氣態狀態形式存在，若生產中采用設備密封性較差，這會對設備造成腐蝕，導致設備性能遭受破壞，會引發各種事故，同時，毒害物質發生泄露，這會對生態環境造成破壞，若防護不及時，或防護不當，容易引起窒息和中毒事故。

（3）噪聲危害。電解鋁生產中采用的設備有除塵器、離心風擊、變壓器、空壓器等。作業人員要聽覺感官在這種噪音只能持續一段時間，若作業人員長期都在噪音下作業，這會導致作業人員聽力受損，這會導致人聽覺出現疲勞。因此，在電解鋁生產全期間，要對生產期間產生的噪音進行監控，一旦發現噪音較大，并且該噪音持續一段時間，要針對噪音發生警報，找到引起故障原因，對故障進行解決，降低噪音帶來的危害。

2 監控電解鋁生產全過程的系統構成

監控系統將監控對象作為基礎，設備管理作為保障，對生產作業流程進行優化作為目標，在系統設計中要堅持“分級控制、集中監控”理念，具體設計要依據實際情況開展，進而使最終設計系統在運行過程中在實用性、安全性、可靠性等各方面都滿足應用[1]。系統一共分為以下幾層。

2.1 設備層

監控系統中設備層主要包括的內容有：變電整流、空壓站、視頻監控等各項設備，通過對系統中設備層的合理應用，能夠完成對電解鋁全生產過程中采用的各項設備的運行狀態，以及作業環境、生產過程各項內容的動態監測，完成相應控制，進而為電解系列監控系統提供生產實時過程產生的各項信息的合理控制。

2.2 監控層

構建一個功能良好的一體化監控平臺，將系統與設備層子系統進行連接，完成對各項數據內容的收集，從而實現對各項信息的共享，完成對電解、整流等各項內容的全面集成監控，完成對電解鋁生產全過程中過程中的事故預警和故障合理處理的科學指導，實現遠程管理，完成相應維護作業[2]。為了避免系統中各項傳輸中各項數據遭受到外界因素干擾，系統中的設備層子系統構建一個獨立的組網，設備層子系統要與其他子系統相隔離，監控層的分布式結構采取開放式、雙機雙網絡結構，進而確保整個系統在運行過程中的穩定性，盡量減少各種事故的發生，確保生產作業的順利進行。

3 電解鋁生產全過程監控系統的總體功能

3.1 生產自動化與控制

依據電解鋁生產全過程設計出一個滿足要求的網絡結構，對生產網和信息網進行適當優化，確保生產穩定與高效，在采用的網絡的可靠、安全基礎上，綜合自動化系統，對電解鋁生產全過程采用的各項裝備的監控，在對整個生產過程中進行全面分析基礎上，構建信息關聯與共享，從而實現對電解鋁生產全過程的全面控制，完成對生產作業中各項信息的監測、展示、分析，更好完成相應的生產作業。

建設生產過程中生產過程中自動化與控制系統，具體建設作業開展要圍繞電解和整流兩個核心進行，最終建設出范圍覆蓋電解系列變電整理及操控系統以及各生產子系統。

3.2 在線監測設備和壽命管理

進行電解鋁生產在電解鋁中進行，在電解鋁中會應用到大量設備，其中最為重要的設備有整流變、蓄電池、GIS 開關站等各項設備，這些設備的性能都會對的電解鋁生產造成一定影響，因此，為了確保生產作業順利進行，要加強對各種重要設備的管理，而且，要將這一內容合理的納入到的壽命管理和在線設備監測范圍內。電解鋁生產全過程中采用的各項設備在具體與形式如果出現突發性事故，或者非正常停運，這會引發事故，這不僅會造成巨大的經濟損失，而且可能會造成人員傷亡，造成的影響較大。在電解鋁生產全過程中，通過動態監測方式對鋁廠中采用的各項關鍵設備的運行情況進行監測，這可以避免原有采用的預防性維修體系在實際應用時的局限性，系統構建一套完善的設備在線監測、智能蓄電池在運用時的合理維護，通過對系統的應用，能夠完成對各項相關信息內容的各項采集、統計、分析，進而完成對設備的在線監測，對采用的設備壽命進行合理管理，確保設備穩定、安全運行，減少各種事的發生。

3.3 電解鋁生產全過程安全保障體系

電解鋁生產全過程監控系統在應用時，系統一方面要能夠完成對生產期間應用的各項設備監視、管理、控制，另一方面還要將生產運行期間的具體設備作為對象，最終提供出一套全面可靠的安全保障措施。

3.3.1 自動防護體系

電解鋁生產是一項復雜過程，實際生產期間會涉及到許多內容，而且關系到不同專業方向，綜合自動化系統，將不同專業統合在統一平臺。構建自動化防護系統的應用，能夠通過對自動防護功能的應用，完成對生產作業過程中應用到各項設備的防護，在系統中設立自動化系統出一套安全防護等級，通過對設計系統的應用，避免電解鋁生產作業開展期間，運行檢修人員在日常作業進行期間出席那的各種不當行為，采用自動化系統自身安全防護措施的合理應用，科學防范因為檢修人員在專業能力上的不足，以及技術上的差異，導致運行維護作業出現問題，確保電解鋁生產全過程順利進行，減少各種事故的發生[3]。

3.3.2 預警系統

①在事故發生前要對事故進行預測，并且要依據具體情況發出相應告警。依據故障的具體類別，逐層推理，全面結合故障類型結構樹，最終查出可能會出現的各種安全隱患，及時發現問題，對問題進行處理，進而確保后續生產作業的順利進行。②智能告警系統。通過對該系統的應用，要通過綜合方式對告警信息內容進行處理，預警各項異常信息，以免事故進一步擴大，造成更加嚴重的危害。若在電解鋁生產全過程出現了安全事故，要能夠快速、準確完成對出現的不同類型異常故障的處理，進而使監控人員在作業時作業效率可以得到進一步提高，更好的完成生產作業。③追溯和反演事故體系。依據電解鋁生產期間發生的各項故障進行適當模擬反演，通過對該項系統的應用，能夠幫助相關人員在問題分析時，快速、精準的分析事故發生的原因，進而為發生的事故，正確、快速處理提供經驗，在事故處理過程中，可以不斷對經驗進行總結，為日后生產作業的開展提供支持。

3.3.3 分析電解槽情況

采用傳統監控系統對電解槽的情況進行監控，電解槽主要利用二維框圖或者利用符號完成相應模擬，這種監控系統在運行時，在直觀性和功能，以及具體功能上都具有很強的局限性。電解槽虛擬樣機在運行過程中通過對計算機和先進的技術進行應用，通過仿真方式，實現虛擬模擬。該系統在具體運行期間，通過對虛擬儀器技術、虛擬樣機的應用，依據物力特性對電解槽進行分析，最終形成虛擬設備，完成上述操作后，再通過對組件技術進行應用，逐層完成包裝，通過包裝后，最終可以形成一個能夠滿足作業需求的虛擬裝置。采用電解鋁生產全過程控制系統三維監控，以及相應的設備巡視人機界面上，進而能夠實時顯示電解鋁生產期間，電解槽在運行時的各項工藝參數，通過對分布式通信、虛擬現實等各項技術的應用，呈現出虛擬場景，這能夠更加生動、形象呈現出電解槽在運行時的異常、正常、事故狀態，以及具體生產作業時的各項動作，同時，也能夠采取虛擬操作開展工作，這能夠使系統在運行使具有更強的現場感、真實感。

3.4 測量和管理能耗系統

電解鋁生產會消耗掉大量的能量，可度量、量化是進行能耗管理進行開展的基礎。科學布置系統，科學設置系統中的每個監測點，掌控生產期間的每個能量損耗情況的全面掌握。進而全面、精準掌握電解鋁生產期間的各時間段、各系列、生產區間、產量等各項關系，以及系統中的各個輔助系統和關鍵設備在具體運行期間的能耗情況。各個生產車間在能耗測量和節能管理系統中具體能耗進行對比，這能夠使生產作業的開展和進行更加合理，減少能耗，這可以確保電解鋁作業順利進行，提高電解鋁的經濟收益，減少能耗，以及安全事的發生。

4 結語

電解鋁生產是一項復雜過程，在實際生產期間可能會發生安全事故，這不僅會造成巨大經濟損失，甚至會造成人員傷亡，造成的影響巨大。因此，為了確保電解鋁生產順利進行，要對生產全過程中進行監控，為了實現這一目的，要加強對電解鋁生產全過程監控系統開發，開發出一個性能良好的系統，通過對該系統的應用，確保電解鋁生產作業順利進行。