電解鋁多功能機組的常見電氣故障及排除對策探究

陳海兵

摘 要：電解鋁多功能機組作為電解鋁重要設備，在實際生產中承擔著吸出鋁水、打殼、更換陽極、下料、運輸以及輔助提升陽極母線等重要任務。從我國電解鋁產業(yè)概述入手，對鋁電解多功能機組結構進行分析與描述，重點論述多功能機組遙控操作系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等常見故障、并提出針對性的排除對策，從而保障鋁電解機組的高效運行。

關鍵詞：電解鋁 多功能機組 電氣故障 對策

中圖分類號：TG233 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）005-062-02

鋁電解多功能機組作為重要的電解設備，其實際運行效率直接的關系到電解能否正常的運行。常見的機組故障不僅影響了工業(yè)生產的連續(xù)開展，同時也影響了生產效益及安全。為此進行電解鋁多功能機組常見電氣故障的論述以及對策的研究具有極強的現(xiàn)實意義。

1 電解鋁產業(yè)概述

1.1 電解鋁產業(yè)特點

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成的的多相電解質體系。電解鋁工業(yè)對于環(huán)境具有重大的影響，一直以來都屬于高能耗、高污染行業(yè)。電解鋁工業(yè)產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導致全球變暖，而氟化物中的CF4以及C2F6不僅會導致更為嚴重的溫室效應，同時也會導致臭氧層的破壞。氟化氫作為一種毒性氣體也會通過接觸或者呼吸道進入人體，當超過1.5g便會導致死亡。

1.2 電解鋁工業(yè)現(xiàn)狀

中國自從70年代末引進160KA中間下料預焙槽技術后就逐漸拉開現(xiàn)代電解技術發(fā)展序幕，并且在材料、工藝、配套技術以及過程控制等方面展開了深入的研究。在90年代末，我國在大型鋁電解槽開發(fā)以及基礎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，從而在技術上逐漸接近國際先進水平。但是由于對于大型鋁電解槽在生產領域的深層次應用不足，導致十幾運行指標與國際水平差距較大。同時電解槽難以達到設計壽命，破損率較高。其原因在于我國尚缺乏對鋁電解槽破損機理及規(guī)律的掌握。就中國電解鋁整體生產狀態(tài)而言，對于能源利用率要低于國際先進水平大約15%。

2 遙控操作系統(tǒng)

我公司是由沈冶生產的多功能機組，采用了先進的HBC FST770無線遙控系統(tǒng)。這一系統(tǒng)采用了數(shù)碼處理技術以及大規(guī)模集成電路技術，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，通過無線信號完成指令的發(fā)送。遙控發(fā)射系統(tǒng)有一個狀態(tài)面板表示其工作狀態(tài)：當系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，面板上的的指示燈為綠色并且保持閃爍；當指示燈為紅色并且發(fā)出報警音時表示電壓不足，要及時的更換電池；當指示燈熄滅時表示電源未開啟，為此應該及時檢查急停開關或者鑰匙；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表明二級保護在起作用，此時要檢查二級保護電路。

遙控器接收系統(tǒng)主要負責接收發(fā)射系統(tǒng)的信號，處理信號，并向天車系統(tǒng)發(fā)送指令，從而實現(xiàn)對于天車工做的控制。遙控器接收系統(tǒng)的工作狀態(tài)主要通過上面的四個不同的狀態(tài)指示燈進行識別：ON、RF、Si1、Si2。通過閱讀接收系統(tǒng)的工作狀態(tài)就可以獲得整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)：當指示燈ON亮時表示接收系統(tǒng)電壓處于正常狀態(tài)；當指示燈RF為紅色時表示發(fā)射系統(tǒng)關閉；當指示燈RF紅色并且處于閃爍狀態(tài)時標明發(fā)射系統(tǒng)已經關閉，并受到同頻信號的干擾。如果指示燈Si1亮，此時標明系統(tǒng)接收到了正常的發(fā)射信號，并同時釋放Si1安全保護線路，此時所有的按鍵以及轉換開關均可正常工作；當指示燈Si1不亮時標明相應的發(fā)射系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)。如果發(fā)現(xiàn)指示燈Si2亮時表示系統(tǒng)Si2安全保護電路獲得釋放，此時所有的遙感可以正常工作。

3 電氣控制系統(tǒng)

本單位天車采外部采用H型安全滑型觸線三線四線制進行供電，并且通過依爾通變頻器對電機進行調速控制。制動過程采用變頻器自帶的制動單元以及制動電阻聯(lián)合實現(xiàn)。電氣控制系統(tǒng)采用了AB公司的可編程控制器，從而實現(xiàn)了整套設備的連鎖控制。

3.1 供電常見故障

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

3.2 變頻器常見故障

變頻器過壓故障。這一故障現(xiàn)象主要集中在直流母線的直流電壓上，當變頻器處于正常運行狀態(tài)下時，如果按照380V的線電壓計算，可以得到平均直流電壓大約為513V。而一旦變頻器發(fā)生過壓，此時直流母線上的儲能電容就會出現(xiàn)充電現(xiàn)象，如果過壓電壓達到760V，就會引發(fā)變頻器的過壓保護動作。一般變頻器均可以在一定的過壓電壓環(huán)境下正常工作，但是當電壓超過一定數(shù)值就會導致變頻器的損壞，例如常見的發(fā)電類過壓以及輸入交流電源過壓。

變頻器過流故障。實際中常見的變頻器過流故障可以分為恒速、減速以及加速過電流。導致以上過流故障的原因可能是負荷分配不均、負載發(fā)生突變或者是加減速時間過短、輸出短路等。鑒于以上分析可以通過合理設置負荷分配、外加能耗制動原件、減少負荷突變、延長加速時間以及檢查線路等予以控制。檢查中如果發(fā)現(xiàn)斷開負載變頻器后以上存在過流故障，此時就說明變頻器的逆變電路已經不能正常工作，需要及時的對變頻器進行更換。

變頻器過載故障。變頻器的過載故障包括電機器過載以及變頻過載。導致過載故障的原因包括直流制動梁過大、負載過重、加速時間過短、電網電壓過低等原因。同樣，針對以上原因可以通過檢查電網電壓、延長制動時間及加速時間等減少及消除過載故障。如果運行中機械潤滑不好或者是所使用的電機及變頻器功率過小也會引發(fā)無法帶動該負載，針對此問題要通過機械檢修以及更換大功率的電機及變頻器來消除故障。

3.3 PLC常見故障

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

3.4 線路元器件故障

常見的線路元器件工作又接觸不良、線路短路兩種。在進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、更準確的判定故障原因及部位。

運行中發(fā)現(xiàn)線圈的溫度過高或者發(fā)出較大噪音。導致溫度升高的原因可能是磁導體表面污染、線圈過載、動觸頭彈簧壓力過大等。此外短路環(huán)斷裂、線圈上外加電壓過低以及固定磁鐵的螺釘松動會導致噪音變大。

觸頭過熱、灼燒或者焊住問題。導致這一故障的原因可能是動觸頭彈簧力或者行程過小、表面不平整、觸頭污染以及接觸不緊密而產生微小電弧所致。

4 機組日常維護

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

5 結束語

在對天車故障進行排查的過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，通過這一思路來更快、更準確的定位故障。由于單位使用的天車均為遙控操作，為此一旦出現(xiàn)故障要首先對遙控器進行檢查，首先排除由于鑰匙開關、按鈕、選位開關、手柄等因素，并保證操作步驟無誤；在此基礎上對PLC程序的連鎖條件及保護進行檢查，確輸入條件相關的空氣開關、急停開關、帶有保護限位的門、選位開關、限位以及行程開關、熱過載繼電器、防撞系統(tǒng)、傳感器以及絕緣監(jiān)測系統(tǒng)等選擇了正確位置，確定PLC輸出信號可以準確的傳遞到相關的執(zhí)行元件。最后要對相關執(zhí)行元件以及線路繼續(xù)擰檢查，確認原件及線路是否正常工作。

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