陳海兵

摘 要：電解鋁多功能機(jī)組作為電解鋁重要設(shè)備，在實(shí)際生產(chǎn)中承擔(dān)著吸出鋁水、打殼、更換陽(yáng)極、下料、運(yùn)輸以及輔助提升陽(yáng)極母線等重要任務(wù)。從我國(guó)電解鋁產(chǎn)業(yè)概述入手，對(duì)鋁電解多功能機(jī)組結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與描述，重點(diǎn)論述多功能機(jī)組遙控操作系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等常見(jiàn)故障、并提出針對(duì)性的排除對(duì)策，從而保障鋁電解機(jī)組的高效運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：電解鋁 多功能機(jī)組 電氣故障 對(duì)策

中圖分類號(hào)：TG233 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）005-062-02

鋁電解多功能機(jī)組作為重要的電解設(shè)備，其實(shí)際運(yùn)行效率直接的關(guān)系到電解能否正常的運(yùn)行。常見(jiàn)的機(jī)組故障不僅影響了工業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)開(kāi)展，同時(shí)也影響了生產(chǎn)效益及安全。為此進(jìn)行電解鋁多功能機(jī)組常見(jiàn)電氣故障的論述以及對(duì)策的研究具有極強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

1 電解鋁產(chǎn)業(yè)概述

1.1 電解鋁產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)

電解鋁主要是采用冰晶石為主的氟氯鹽作為溶劑，氧化鋁作為溶劑所構(gòu)成的的多相電解質(zhì)體系。電解鋁工業(yè)對(duì)于環(huán)境具有重大的影響，一直以來(lái)都屬于高能耗、高污染行業(yè)。電解鋁工業(yè)產(chǎn)生的主要廢氣是二氧化碳，此外還有以氟化氫為主的氣—固氟化物等。其中二氧化碳作為一種溫室氣體會(huì)導(dǎo)致全球變暖，而氟化物中的CF4以及C2F6不僅會(huì)導(dǎo)致更為嚴(yán)重的溫室效應(yīng)，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致臭氧層的破壞。氟化氫作為一種毒性氣體也會(huì)通過(guò)接觸或者呼吸道進(jìn)入人體，當(dāng)超過(guò)1.5g便會(huì)導(dǎo)致死亡。

1.2 電解鋁工業(yè)現(xiàn)狀

中國(guó)自從70年代末引進(jìn)160KA中間下料預(yù)焙槽技術(shù)后就逐漸拉開(kāi)現(xiàn)代電解技術(shù)發(fā)展序幕，并且在材料、工藝、配套技術(shù)以及過(guò)程控制等方面展開(kāi)了深入的研究。在90年代末，我國(guó)在大型鋁電解槽開(kāi)發(fā)以及基礎(chǔ)理論研究方面取得了一系列的成果，成功的研發(fā)了320KA以上的特大型電解槽技術(shù)，從而在技術(shù)上逐漸接近國(guó)際先進(jìn)水平。但是由于對(duì)于大型鋁電解槽在生產(chǎn)領(lǐng)域的深層次應(yīng)用不足，導(dǎo)致十幾運(yùn)行指標(biāo)與國(guó)際水平差距較大。同時(shí)電解槽難以達(dá)到設(shè)計(jì)壽命，破損率較高。其原因在于我國(guó)尚缺乏對(duì)鋁電解槽破損機(jī)理及規(guī)律的掌握。就中國(guó)電解鋁整體生產(chǎn)狀態(tài)而言，對(duì)于能源利用率要低于國(guó)際先進(jìn)水平大約15%。

2 遙控操作系統(tǒng)

我公司是由沈冶生產(chǎn)的多功能機(jī)組，采用了先進(jìn)的HBC FST770無(wú)線遙控系統(tǒng)。這一系統(tǒng)采用了數(shù)碼處理技術(shù)以及大規(guī)模集成電路技術(shù)，為此具有更高的可靠性、靈活性以及安全性。用于遙控操作系統(tǒng)的發(fā)射器系統(tǒng)一般由操作人員隨身攜帶，通過(guò)無(wú)線信號(hào)完成指令的發(fā)送。遙控發(fā)射系統(tǒng)有一個(gè)狀態(tài)面板表示其工作狀態(tài)：當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，面板上的的指示燈為綠色并且保持閃爍；當(dāng)指示燈為紅色并且發(fā)出報(bào)警音時(shí)表示電壓不足，要及時(shí)的更換電池；當(dāng)指示燈熄滅時(shí)表示電源未開(kāi)啟，為此應(yīng)該及時(shí)檢查急停開(kāi)關(guān)或者鑰匙；如果使用中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的綠色指示燈為綠色并且快速閃動(dòng)表明二級(jí)保護(hù)在起作用，此時(shí)要檢查二級(jí)保護(hù)電路。

遙控器接收系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)接收發(fā)射系統(tǒng)的信號(hào)，處理信號(hào)，并向天車(chē)系統(tǒng)發(fā)送指令，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于天車(chē)工做的控制。遙控器接收系統(tǒng)的工作狀態(tài)主要通過(guò)上面的四個(gè)不同的狀態(tài)指示燈進(jìn)行識(shí)別：ON、RF、Si1、Si2。通過(guò)閱讀接收系統(tǒng)的工作狀態(tài)就可以獲得整個(gè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)：當(dāng)指示燈ON亮?xí)r表示接收系統(tǒng)電壓處于正常狀態(tài)；當(dāng)指示燈RF為紅色時(shí)表示發(fā)射系統(tǒng)關(guān)閉；當(dāng)指示燈RF紅色并且處于閃爍狀態(tài)時(shí)標(biāo)明發(fā)射系統(tǒng)已經(jīng)關(guān)閉，并受到同頻信號(hào)的干擾。如果指示燈Si1亮，此時(shí)標(biāo)明系統(tǒng)接收到了正常的發(fā)射信號(hào)，并同時(shí)釋放Si1安全保護(hù)線路，此時(shí)所有的按鍵以及轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)均可正常工作；當(dāng)指示燈Si1不亮?xí)r標(biāo)明相應(yīng)的發(fā)射系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)。如果發(fā)現(xiàn)指示燈Si2亮?xí)r表示系統(tǒng)Si2安全保護(hù)電路獲得釋放，此時(shí)所有的遙感可以正常工作。

3 電氣控制系統(tǒng)

本單位天車(chē)采外部采用H型安全滑型觸線三線四線制進(jìn)行供電，并且通過(guò)依爾通變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。制動(dòng)過(guò)程采用變頻器自帶的制動(dòng)單元以及制動(dòng)電阻聯(lián)合實(shí)現(xiàn)。電氣控制系統(tǒng)采用了AB公司的可編程控制器，從而實(shí)現(xiàn)了整套設(shè)備的連鎖控制。

3.1 供電常見(jiàn)故障

電解鋁多功能機(jī)組的電氣控制系統(tǒng)在運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)滑線滑刀脫落的現(xiàn)象。根據(jù)實(shí)際的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，其原因是鋁制的滑觸線在受到溫度影響后會(huì)發(fā)生熱脹冷縮，在此影響下會(huì)導(dǎo)致部分滑線拱起及接頭的拖拉，從而在滑線運(yùn)行到這一部位時(shí)引發(fā)脫落，最終導(dǎo)致天車(chē)供電異常。針對(duì)以上故障現(xiàn)象，要定期對(duì)滑刀滑塊以及滑線進(jìn)行檢查，并且在故障高發(fā)段增加天車(chē)滑線溫度補(bǔ)償器數(shù)量。

3.2 變頻器常見(jiàn)故障

變頻器過(guò)壓故障。這一故障現(xiàn)象主要集中在直流母線的直流電壓上，當(dāng)變頻器處于正常運(yùn)行狀態(tài)下時(shí)，如果按照380V的線電壓計(jì)算，可以得到平均直流電壓大約為513V。而一旦變頻器發(fā)生過(guò)壓，此時(shí)直流母線上的儲(chǔ)能電容就會(huì)出現(xiàn)充電現(xiàn)象，如果過(guò)壓電壓達(dá)到760V，就會(huì)引發(fā)變頻器的過(guò)壓保護(hù)動(dòng)作。一般變頻器均可以在一定的過(guò)壓電壓環(huán)境下正常工作，但是當(dāng)電壓超過(guò)一定數(shù)值就會(huì)導(dǎo)致變頻器的損壞，例如常見(jiàn)的發(fā)電類過(guò)壓以及輸入交流電源過(guò)壓。

變頻器過(guò)流故障。實(shí)際中常見(jiàn)的變頻器過(guò)流故障可以分為恒速、減速以及加速過(guò)電流。導(dǎo)致以上過(guò)流故障的原因可能是負(fù)荷分配不均、負(fù)載發(fā)生突變或者是加減速時(shí)間過(guò)短、輸出短路等。鑒于以上分析可以通過(guò)合理設(shè)置負(fù)荷分配、外加能耗制動(dòng)原件、減少負(fù)荷突變、延長(zhǎng)加速時(shí)間以及檢查線路等予以控制。檢查中如果發(fā)現(xiàn)斷開(kāi)負(fù)載變頻器后以上存在過(guò)流故障，此時(shí)就說(shuō)明變頻器的逆變電路已經(jīng)不能正常工作，需要及時(shí)的對(duì)變頻器進(jìn)行更換。

變頻器過(guò)載故障。變頻器的過(guò)載故障包括電機(jī)器過(guò)載以及變頻過(guò)載。導(dǎo)致過(guò)載故障的原因包括直流制動(dòng)梁過(guò)大、負(fù)載過(guò)重、加速時(shí)間過(guò)短、電網(wǎng)電壓過(guò)低等原因。同樣，針對(duì)以上原因可以通過(guò)檢查電網(wǎng)電壓、延長(zhǎng)制動(dòng)時(shí)間及加速時(shí)間等減少及消除過(guò)載故障。如果運(yùn)行中機(jī)械潤(rùn)滑不好或者是所使用的電機(jī)及變頻器功率過(guò)小也會(huì)引發(fā)無(wú)法帶動(dòng)該負(fù)載，針對(duì)此問(wèn)題要通過(guò)機(jī)械檢修以及更換大功率的電機(jī)及變頻器來(lái)消除故障。

3.3 PLC常見(jiàn)故障

PLC一般故障可以借助于CPU上相應(yīng)的指示燈進(jìn)行判定：當(dāng)BATT等為紅色時(shí)表示電池電力不足，需要及時(shí)的更換新電池；當(dāng)RUN為綠色時(shí)便是程序正處于運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)如果FLT顯示為紅色就表示PLC相應(yīng)的硬件部分存在故障。當(dāng)FORCE顯示為橙色閃爍時(shí)表示所設(shè)定的強(qiáng)制沒(méi)有啟動(dòng)，而常亮則表示已經(jīng)啟動(dòng)。此外DH+綠色表示DH+通訊接口已經(jīng)成功聯(lián)網(wǎng)，而慢閃則表示沒(méi)有連接。

3.4 線路元器件故障

常見(jiàn)的線路元器件工作又接觸不良、線路短路兩種。在進(jìn)行線路原件故障排除中要遵循先易后難、先主觀后客觀、先明顯后隱蔽等原則，從而保證更快、更準(zhǔn)確的判定故障原因及部位。

運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)線圈的溫度過(guò)高或者發(fā)出較大噪音。導(dǎo)致溫度升高的原因可能是磁導(dǎo)體表面污染、線圈過(guò)載、動(dòng)觸頭彈簧壓力過(guò)大等。此外短路環(huán)斷裂、線圈上外加電壓過(guò)低以及固定磁鐵的螺釘松動(dòng)會(huì)導(dǎo)致噪音變大。

觸頭過(guò)熱、灼燒或者焊住問(wèn)題。導(dǎo)致這一故障的原因可能是動(dòng)觸頭彈簧力或者行程過(guò)小、表面不平整、觸頭污染以及接觸不緊密而產(chǎn)生微小電弧所致。

4 機(jī)組日常維護(hù)

對(duì)于機(jī)組要經(jīng)常檢查各原件是否完好，對(duì)于發(fā)現(xiàn)的隱患要及時(shí)的修復(fù)；接線端子要定期的由專人繼續(xù)擰緊固與除塵，尤其是小車(chē)上的接線端子更是容易發(fā)生松動(dòng)；定期的對(duì)限位檢查及調(diào)整，防止因震動(dòng)而發(fā)生故障；定期的對(duì)PLC供電電源監(jiān)視及測(cè)試，保證接地絕緣電阻小于4 。

5 結(jié)束語(yǔ)

在對(duì)天車(chē)故障進(jìn)行排查的過(guò)程中要適中遵循先易后難、先主觀后客觀以及先明顯后隱蔽的原則，通過(guò)這一思路來(lái)更快、更準(zhǔn)確的定位故障。由于單位使用的天車(chē)均為遙控操作，為此一旦出現(xiàn)故障要首先對(duì)遙控器進(jìn)行檢查，首先排除由于鑰匙開(kāi)關(guān)、按鈕、選位開(kāi)關(guān)、手柄等因素，并保證操作步驟無(wú)誤；在此基礎(chǔ)上對(duì)PLC程序的連鎖條件及保護(hù)進(jìn)行檢查，確輸入條件相關(guān)的空氣開(kāi)關(guān)、急停開(kāi)關(guān)、帶有保護(hù)限位的門(mén)、選位開(kāi)關(guān)、限位以及行程開(kāi)關(guān)、熱過(guò)載繼電器、防撞系統(tǒng)、傳感器以及絕緣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等選擇了正確位置，確定PLC輸出信號(hào)可以準(zhǔn)確的傳遞到相關(guān)的執(zhí)行元件。最后要對(duì)相關(guān)執(zhí)行元件以及線路繼續(xù)擰檢查，確認(rèn)原件及線路是否正常工作。

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