電解鋁生產過程控制系統的研究和應用

張志鵬

摘要：由于工業制鋁的生產條件特殊，在工業制鋁的過程中需要消耗大量的能源，且造成一定的污染。因此，在我國電解鋁企業發展的過程中為了更好地提高企業的核心競爭力，需要大力研發自動化控制系統，要科學合理的控制生產的能耗，需要研發電解鋁的自動化控制系統，提高電解鋁生產工藝的質量與安全，促進電解鋁企業經濟效益的提高。

關鍵詞：電解鋁、生產過程、控制系統、研究、應用

1系統架構

在電解鋁生產過程當中，對控制系統進行研究和應用有著十分重要的作用，因此，研究系統架構的現實意義十分重大。電解鋁生產過程當中的控制系統應該以安全運行生產為目的，在這樣的基礎上進行整體設計，從而令控制系統能夠滿足安全性、可靠性和實用性的要求，在電解鋁生產的過程當中建立面向全局、開放式、分層分布的控制系統，從而能夠有效地對電解與生產過程進行優化。

電解鋁生產過程當中控制系統的收集等系統信息應該實行信息共享，對生產信息和設備狀態也應該進行數據分析處理;如果出現了一些安全問題，那么要有安全保障機制來兜底;另外，在生產過程當中可能會出現能源消耗的現象，那么采取有效的措施減少能源消耗的現象有著十分重要的意義，能夠令能源指標合理優化，所以在電解鋁生產過程當中，針對控制系統的系統架構進行研究，有利于令設備管理水平得到提升，達到安全運行生產的目的。

2系統功能及軟件設計

電解鋁生產過程控制系統應該按照四大功能體系來進行設計規劃，這四大功能體系分別是生產運行自動化、設備狀態監測與全壽命管理、生產安全保障、能耗與節能管理。

生產運行自動化是指在電解鋁生產過程當中對所需要的一系列設備和信息都進行生產運行的全面監控。

設備狀態監測與全壽命管理，指的是在綜合自動化系統平臺上，將設備狀態監測功能與設備全壽命管理等高級的應用進行融合，從而令設備管理功能得到提升，不斷促進系統管理能力的提高，令設備的全壽命管理得到理論方面的知識和實踐方面的基礎。

生產安全保障主要指的是在電解鋁生產過程當中，能夠提高生產運行的安全性和可靠性，在運行的過程當中，運行系統可以進行自動防護，在事故發生之前，可以進行預測與告警;在事故發生之后，可以對事故進行追溯和繁衍。所以在電解鋁生產過程控制系統發展的過程當中，生產安全保障能夠對生產設備提供堅持控制及管理功能，同時也能夠采取全面可靠的安全保障措施，不斷促進電解鋁生產過程控制系統的發展。

能耗與節能管理指的是在鋁廠擴大電解鋁產能的過程當中，能夠對能源進行合理科學的計劃和利用控制電解槽的能源消耗情況，真正的做到節約能源，從而令電解鋁生產過程當中的經濟效益得到提高。

3電解鋁生產過程控制系統的研究

3.1視頻監控系統

為了保障電解鋁自動化生產工作開展的可靠性，需要引進先進的視頻監控設備，在一些重點車間與設備運行時，需要進行嚴密的監控。如整流設備、電解車間、陰陽極車間等，都可以安裝高速球形的攝像機或者是紅外相機等。通過視頻監控系統與自動化控制系統進行對接，不僅實現整流設備電解設備的聯動控制，并可及時發現電解鋁生產過程中的異常情況，對提高電解鋁生產自動化具有非常重要的意義。

3.2電源系統

在電解鋁生產工藝中電源系統起到了動力源作用，一般采取雙電池組的方式，保證雙組電源可以進行充放電，并且母線進行了很好的連接處理。在開展降壓、合閘、分流等工作的時候，主要采取單獨母線進行控制管理。在智能電源系統工作的時候，可對電池組的電流、電壓、電阻、電容等進行及時測試，并記錄相關的數據信息，從而更好地管理控制電解鋁生產線的電源設備。

3.3電解槽系統

電解槽是電解鋁生產工藝中非常重要的一個環節，為了提高電解槽的工作質量，需要對電解槽進行實時地監控。通過電解槽監控系統與自動化控制系統進行很好地對接，可以對電解槽的實際運行狀態進行實時地管理控制。在控制室的電子屏幕中可以實時地反饋出監控的參數信息、電解狀態的具體數據、電解隱患的預警等，并且通過企業的廣播系統對外進行及時地宣告危險指數，確保在安全隱患檢測時可以第一時間進行管理控制。

3.4整流系統

為了更好地提高電解鋁生產的自動化水平，需要構建整流自動化系統，為電解鋁自動化控制提供可靠的保障。我國電解鋁企業中配置的整流電壓都是220V的相關整流設備，在整流自動化控制系統的運行下，可以有效地控制通信設備、故障錄波器、信息設備和PLC設備等，提高設備的運行質量與效率。

3.5設備管理系統

在工業制鋁生產的時候，為了確保各個設備可以安全穩定地運行，需要對電解鋁的生產設備進行很好地監測管理，如整流器、GIS開關、整流柜、電解槽等，通過監測管理可根據反饋的設備參數，合理地預測設備使用的壽命與工作效能。在電解鋁生產的過程中一旦發生了安全事故，不僅會對企業造成巨大的經濟損失且工作人員的人身安全也將受到一定的危害。通過對生產設備進行很好地監測管理，可進行及時有效的預防處理，確保將安全隱患扼殺在萌芽狀態下，從而有效地保障電解鋁生產的安全與質量。在設備監測管理系統運行的過程中可快速地收集相關設備的運行狀態參數信息，通過對設備參數信息的量化處理，從而制定針對性的設備維護管理方案，提高電解鋁生產設備的可靠性與安全性。

3.6安全系統

在電解鋁生產的過程中安全管理系統發揮著重要的作用，安全管理系統滲透到每一個生產環節和事故問題處理當中，在安全管理系統的運行下，進行事前、事中、事后的全過程管理控制，確保電解鋁生產工作的可靠性。安全管理系統通過對監測數據參數的分析計算，可以自動辨識危險源，并進行相關的處理和警告，可在第一時間控制相應的事故，避免危險事故的影響擴散，實現電解鋁的局部保護與事故隔離，降低事故帶給企業的經濟損失。在電解鋁生產的每一個環節與車間都設計了閉環的安全控制系統，通過對每一個生產環節和槽間進行關聯性的安全管理控制，從而更好地發揮出安全管理系統的效能。

結束語：在電解鋁行業建立以控制對象為基礎的系統架構和模型，提升企業的生產過程自動化水平，改善工作環境和勞動強度;建立以設備管理為核心的監測和評估機制，引進設備狀態可靠性預測機制，對電解鋁生產運行設備實際使用壽命進行預測和評估;建立以生產安全為目的的防護和保障體系，制定科學、合理的安全生產防護機制，促進企業生產經營的穩定、有序;建立以節能增效為目標的管理和創新體系，引進生產流程優化理念，提高工作質量和效率、降低生產成本、節約能源消耗。

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