劉德財(cái)

（酒鋼集團(tuán)甘肅東興鋁業(yè)有限公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

1 前言

在國內(nèi)產(chǎn)能較大的電解鋁企業(yè)中，鋁錠連續(xù)鑄造設(shè)備鋁液供應(yīng)流槽均采用人工手動(dòng)開啟側(cè)方緊急排鋁口或無緊急開啟裝置[1]，當(dāng)出現(xiàn)鋁液面異常升高大量鋁液外溢的情況下，人員接近排放口操作，存在高溫鋁液飛濺燙傷安全隱患，增加員工作業(yè)過程中安全風(fēng)險(xiǎn)，由于近年來部分鋁企業(yè)此部位發(fā)生過安全事故，更加凸顯了鋁液溜槽應(yīng)急裝置自動(dòng)化、高效化、安全化的重要性。

在一般情況下，鋁錠連續(xù)鑄造設(shè)備鋁液供應(yīng)溜槽始端為纏有石棉繩的爐眼塞套硅酸鋁氈帽封堵，生產(chǎn)時(shí)此裝置推出，人員不再靠近，鋁液順著溜槽到達(dá)鋁錠連續(xù)鑄造設(shè)備，開始正常順利生產(chǎn)。

當(dāng)鋁錠連續(xù)鑄造設(shè)備或前端爐子發(fā)生異常、故障緊急停機(jī)時(shí)，人員無法靠近進(jìn)行鋁液供應(yīng)，溜槽前后端都無法實(shí)現(xiàn)停止，此時(shí)要么人員冒著生命危險(xiǎn)靠近溜槽進(jìn)行破壞后使其流出流入下方事故坑內(nèi)，要么人員關(guān)閉設(shè)備逃出事故區(qū)域任其鋁液溢滿后自行流出流入下方事故坑內(nèi)。一種“D”型鋁液溜槽用應(yīng)急裝置可有效解決此類安全作業(yè)問題，通過電控技術(shù)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)鋁錠連續(xù)鑄造的聯(lián)鎖性、安全性，自動(dòng)化程度高，保證鋁錠連續(xù)鑄造安全高效運(yùn)行[2]。

2 電控技術(shù)下的鋁液溜槽應(yīng)急裝置

電解鋁企業(yè)鋁錠連續(xù)鑄造設(shè)備鋁液供應(yīng)時(shí)發(fā)生槽滿溢出時(shí)的“D”型鋁液溜槽用安全緊急應(yīng)急裝置是針對(duì)鋁液流槽液面大量鋁液外溢的情況下，人員無法接近，存在高溫鋁液飛濺燙傷安全隱患問題開發(fā)出的一種“D”型鋁液溜槽用應(yīng)急裝置，該裝置通過動(dòng)力供配電系統(tǒng)、弱電聯(lián)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開啟緊急排放裝置，使外溢鋁液流入現(xiàn)場事故坑，避免混合爐鋁液泄露后得不到及時(shí)有效的控制造成大量外溢的事故，有效的解決了安全作業(yè)隱患。

2.1 試驗(yàn)過程及試驗(yàn)方法

2.1.1 試驗(yàn)設(shè)備

1臺(tái)動(dòng)力柜、1臺(tái)數(shù)據(jù)集成控制箱、“D”型鋁液溜槽用應(yīng)急裝置、鋁液溜槽、備用柜。試驗(yàn)設(shè)備如表1所示。

表1 試驗(yàn)設(shè)備

2.1.2 試驗(yàn)方法

通過將1臺(tái)動(dòng)力柜與1臺(tái)數(shù)據(jù)集成控制箱按照弱電控制原理進(jìn)行連接，將“D”型鋁液溜槽用應(yīng)急裝置裝于鋁液溜槽內(nèi)，上述2道工序完成后將機(jī)械工裝與電氣自控完成對(duì)接，對(duì)接完成后，在混合爐未開始生產(chǎn)流出鋁液前進(jìn)行未帶料生產(chǎn)，試動(dòng)作各環(huán)節(jié)控制方式，試驗(yàn)正常后打開爐眼進(jìn)行帶料試驗(yàn)運(yùn)行。

2.2 試驗(yàn)過程

2.2.1 工藝流程簡介

鋁錠鑄造一般的生產(chǎn)工藝流程是鋁液從混合爐出鋁口流入到鑄模，經(jīng)過打渣、冷卻成型處理后到達(dá)堆垛，堆垛機(jī)將成品鋁錠堆垛為一個(gè)方形整體供應(yīng)下游單位。鋁液供應(yīng)溜槽起到承上啟下作用，鋁液溜槽內(nèi)盛裝鋁液并在發(fā)生異常情況時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急裝置進(jìn)行安全疏導(dǎo)。

2.2.2 電控配置

（1）電控基本配置：供電電源為380V動(dòng)力電源，從鑄造設(shè)備控流處接出，按照經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、先進(jìn)、可靠的原則配置。

（2）電氣傳動(dòng)與控制：電氣控制采用PLC調(diào)控。所有用電設(shè)備電力電纜、控制電纜等均沿電纜溝、鋼結(jié)構(gòu)桁架明敷或穿鍍鋅鋼管埋地敷設(shè)。所有設(shè)備正常不帶電金屬外殼、箱體、管線等均可靠與建筑物接地連接。

（3）電氣自動(dòng)化控制：系統(tǒng)PLC配置主要包括電源模板、中央處理單元、以太網(wǎng)接口模板、分布式處理器、數(shù)字輸入單元、數(shù)字輸出單元、模擬輸入單元、模擬輸出單元以及機(jī)架等。電源配備UPS模塊，確保PLC電源的安全穩(wěn)定可靠。為了防止低壓柜內(nèi)交流線路對(duì)PLC系統(tǒng)的干擾，PLC的輸出模板均采用帶光電隔離的24V直流輸出型，通過輸出點(diǎn)帶動(dòng)中間繼電器。

整個(gè)電控系統(tǒng)配置如表2所示。

表2 電控系統(tǒng)配置

2.2.3 試驗(yàn)過程

“D”型鋁液溜槽用應(yīng)急裝置由電氣自動(dòng)控制流口放流控制單元、激光流槽液面檢測裝置、數(shù)據(jù)集成控制箱、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，共計(jì)四部分進(jìn)行整體鋁液調(diào)控。激光液面檢測裝置安裝在流槽正上方的支架上。流量控制單元由支架、控流釬、控制裝置組成的鑄造自動(dòng)控流裝置，固裝在流槽上，同時(shí)安裝聲光報(bào)警裝置[3]。通過數(shù)據(jù)集成控制箱，由PLC控制執(zhí)行裝置帶動(dòng)擺桿擺動(dòng)來推動(dòng)控流釬移動(dòng)，達(dá)到控流、鎖緊作用。仿真試驗(yàn)時(shí)，該裝置安裝到混合爐鋁液流槽位置，當(dāng)出現(xiàn)鋁錠連續(xù)鑄造設(shè)備故障、爐眼鎖緊故障、大量鋁液外溢等緊急情況時(shí)，采取在線自動(dòng)監(jiān)測方式啟動(dòng)控制電機(jī)通過機(jī)械傳動(dòng)快速開啟“D”型應(yīng)急裝置，使鋁液排放至事故坑內(nèi)，將混合爐流槽緊急排放裝置與現(xiàn)場鋁液流量調(diào)節(jié)裝置聯(lián)動(dòng)，通過PLC系統(tǒng)記錄鋁水液面位置數(shù)據(jù)，以在線通訊的方式將此數(shù)據(jù)采集至本裝置的PLC中，當(dāng)鋁水液面持續(xù)高于極限位超過規(guī)定時(shí)間時(shí)(可根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行時(shí)間設(shè)定)，系統(tǒng)可自動(dòng)將緊急排放口拉升，使鋁水快速排放至流槽下方事故坑內(nèi)，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警用以提醒周圍作業(yè)人員，保障人員與設(shè)備安全。試驗(yàn)過程中，通過電控技術(shù)對(duì)應(yīng)急工裝上下提升、下落順暢，試驗(yàn)得到了有效驗(yàn)證。

2.3 試驗(yàn)完成性

2.3.1 試驗(yàn)進(jìn)度

此項(xiàng)試驗(yàn)中因?yàn)樯婕暗綆Я虾臀磶Я蟽刹糠謨?nèi)容，并且?guī)Я喜糠质栌诎踩L(fēng)險(xiǎn)管控范疇，因此試驗(yàn)時(shí)編制了2套進(jìn)度計(jì)劃并嚴(yán)格執(zhí)行，合理劃分、按進(jìn)度計(jì)劃監(jiān)督、檢查并結(jié)合考核，保證嚴(yán)肅性、安全性。同時(shí)帶料試驗(yàn)時(shí)遵守安全管理制度和不影響正常生產(chǎn)作業(yè)在安全生產(chǎn)前提下，協(xié)調(diào)解決存在的相關(guān)問題，在安全試驗(yàn)前提下保證下試驗(yàn)進(jìn)度。

2.3.2 試驗(yàn)質(zhì)量

為保證和提高此次試驗(yàn)電控技術(shù)的安全經(jīng)濟(jì)，所選用的主要和關(guān)鍵電氣原件均按照行業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行，以增強(qiáng)設(shè)備運(yùn)行的可靠性，試驗(yàn)的過程及質(zhì)量得到了質(zhì)量檢驗(yàn)部門的全程跟蹤記錄，保證了試驗(yàn)的完整性和試驗(yàn)的真實(shí)性。試驗(yàn)的質(zhì)量得到了安全、質(zhì)檢、生產(chǎn)等相關(guān)單位的全程監(jiān)管落實(shí)，試驗(yàn)全過程保質(zhì)保量。

2.3.3 試驗(yàn)完成性

電控技術(shù)用于鋁液溜槽應(yīng)急裝置的試驗(yàn)通過在國內(nèi)某大型電解鋁廠鑄造系統(tǒng)進(jìn)行多次試驗(yàn)，試驗(yàn)的成功率達(dá)到了99%，試驗(yàn)?zāi)茼樌瓿?。試?yàn)完成后通過電控技術(shù)可實(shí)現(xiàn)該裝置與現(xiàn)有混合爐自動(dòng)控流爐眼鎖緊裝置進(jìn)行聯(lián)動(dòng)、聯(lián)鎖，當(dāng)出現(xiàn)混合爐爐眼自動(dòng)鎖緊故障、大量鋁液外溢等突發(fā)性緊急情況及其他故障時(shí)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開啟緊急排放[4]，實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)。

2.4 試驗(yàn)結(jié)果

當(dāng)出現(xiàn)混合爐爐眼自動(dòng)鎖緊故障、大量鋁液外溢等突發(fā)性緊急情況及其他故障時(shí)，通過電控技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開啟緊急排放裝置，使外溢鋁液流入現(xiàn)場事故坑，滿足電解鋁鋁錠連續(xù)鑄造設(shè)備鋁液供應(yīng)溜槽安全生產(chǎn)的實(shí)際需求[5]。試驗(yàn)的結(jié)果令人滿意并且能實(shí)現(xiàn)全部功能，目前此項(xiàng)電控技術(shù)已經(jīng)由試驗(yàn)階段轉(zhuǎn)為實(shí)踐階段應(yīng)用于國內(nèi)某大型電解鋁廠，根據(jù)運(yùn)行的結(jié)果來看，起到了試驗(yàn)初期的設(shè)想，滿足生產(chǎn)實(shí)際的安全需求。

3 結(jié)語

此種電控技術(shù)用于電解鋁鋁液溜槽應(yīng)急裝置，提高自動(dòng)化程度，職工勞動(dòng)強(qiáng)度大幅下降，安全性能得以有效提高，對(duì)電解鋁鋁錠產(chǎn)線自動(dòng)化程度提升及加強(qiáng)職工隊(duì)伍的穩(wěn)定起到很大的作用。