窦志民
内蒙古华云新材料有限责任公司 内蒙古自治区包头市 014040
摘要：由于工业制铝的生产条件特殊,在工业制铝的过程中需要消耗大量的能源,且造成一定的污染,要科学合理的控制生产的能耗,需要研发电解铝的自动化控制系统,提高生产的质量与效率.本文就我国电解铝生产过程中自动化控制系统的研发进行分析说明。
关键词：电解铝；生产过程；控制系统；研究应用
一、系统架构
在电解铝生产过程当中，对控制系统进行研究和应用有着十分重要的作用，因此，研究系统架构的现实意义十分重大。电解铝生产过程当中的控制系统应该以安全运行生产为目的，在这样的基础上进行整体设计，从而令控制系统能够满足安全性、可靠性和实用性的要求，在电解铝生产的过程当中建立面向全局、开放式、分层分布的控制系统，从而能够有效地对电解与生产过程进行优化。
电解铝生产过程当中控制系统的收集等系统信息应该实行信息共享，对生产信息和设备状态也应该进行数据分析处理；如果出现了一些安全问题，那么要有安全保障机制来兜底；另外，在生产过程当中可能会出现能源消耗的现象，那么采取有效的措施减少能源消耗的现象有着十分重要的意义，能够令能源指标合理优化，所以在电解铝生产过程当中，针对控制系统的系统架构进行研究，有利于令设备管理水平得到提升，达到安全运行生产的目的。
二、系统功能及软件设计
电解铝生产过程控制系统应该按照四大功能体系来进行设计规划，这四大功能体系分别是生产运行自动化、设备状态监测与全寿命管理、生产安全保障、能耗与节能管理。
生产运行自动化是指在电解铝生产过程当中对所需要的一系列设备和信息都进行生产运行的全面监控。
设备状态监测与全寿命管理，指的是在综合自动化系统平台上，将设备状态监测功能与设备全寿命管理等高级的应用进行融合，从而令设备管理功能得到提升，不断促进系统管理能力的提高，令设备的全寿命管理得到理论方面的知识和实践方面的基础。
生产安全保障主要指的是在电解铝生产过程当中，能够提高生产运行的安全性和可靠性，在运行的过程当中，运行系统可以进行自动防护，在事故发生之前，可以进行预测与告警；在事故发生之后，可以对事故进行追溯和繁衍。所以在电解铝生产过程控制系统发展的过程当中，生产安全保障能够对生产设备提供坚持控制及管理功能，同时也能够采取全面可靠的安全保障措施，不断促进电解铝生产过程控制系统的发展[2]。
能耗与节能管理指的是在铝厂扩大电解铝产能的过程当中，能够对能源进行合理科学的计划和利用控制电解槽的能源消耗情况，真正的做到节约能源，从而令电解铝生产过程当中的经济效益得到提高。
3系统应用
3.1生产自动化系统
（1）频监控系统
为了保障电解铝自动化生产工作开展的可靠性，需要引进先进的视频监控设备，在一些重点车间与设备运行时，需要进行严密的监控。如整流设备、电解车间、阴阳极车间等，都可以安装高速球形的摄像机或者是红外相机等。通过视频监控系统与自动化控制系统进行对接，不仅实现整流设备电解设备的联动控制，并且可以及时发现电解铝生产过程中的异常情况，对提高电解铝生产自动化具有非常重要的意义。
（2）电源系统
在电解铝生产工艺中电源系统起到了动力源作用，一般采取双电池组的方式，保证双组电源可以进行充放电，并且母线进行了很好的连接处理。在开展降压、合闸、分流等工作的时候，主要采取单独母线进行控制管理。
在智能电源系统工作的时候，可以对电池组的电流、电压、电阻、电容等进行及时测试，并记录相关的数据信息，从而更好地管理控制电解铝生产线的电源设备[2]。
（3）电子系统
在企业电子系统的工作运行下，可以科学地计算出电解铝实际消耗的电能，通过对数据信息的深入研究分析，可以找出节能降耗的直接途径，如将电解铝生产过程中400伏特的电源开关柜与10千伏特的电力系统进行一体化整合，从而更好地优化电子系统，达到电解铝生产节能降耗的目的。
（4）电解槽系统
电解槽是电解铝生产工艺中非常重要的一个环节，为了提高电解槽的工作质量，需要对电解槽进行实时地监控。通过电解槽监控系统与自动化控制系统进行很好地对接，可以对电解槽的实际运行状态进行实时地管理控制。在控制室的电子屏幕中可以实时地反馈出监控的参数信息、电解状态的具体数据、电解隐患的预警等，并且通过企业的广播系统对外进行及时地宣告危险指数，确保在安全隐患检测时可以第一时间进行管理控制[3]。
（5）整流系统
为了更好地提高电解铝生产的自动化水平，需要构建整流自动化系统，为电解铝自动化控制提供可靠的保障。我国电解铝企业中配置的整流电压都是220V 的相关整流设备，在整流自动化控制系统的运行下，可以有效地控制通信设备、故障录波器、信息设备和PLC 设备等，提高设备的运行质量与效率。
3.2节能降污管理系统
在电解铝生产的过程中通过量化与可度量的有效监测，从而为生产能耗的控制系统提供可靠的数据资料。为通过对数据信息的分析处理，就可以控制各车间、时间段、槽间能耗等生产环节与产量的相互关系。为了降低企业的生产成本，保障电解铝的整体生产效益，需要根据数据的反馈，计算出每一个生产环节实际需求的能源与产生的污染，然后利用节能降污管理系统对全过程生产的能耗与排污进行精准的控制。在该系统运行的过程中主要包含以下工作内容：电解铝生产能耗的监测、能耗产生的分析计算、每吨铝生产的能耗计算等，通过分析计算，就可以找出各个车间之间的能耗联系，从而充分发挥出节能系统的作用，降低电解铝的生产成本，促进企业的生产效益提升。
3.3安全系统
铝业的运行自动防护系统是一套基于生产各个环节、各个流程间的事故自动导向安全系统。它能够通过自动化防护系统将事故从萌芽、发生、发展、发生后的过程进行实时监控。通过对参数信息和现象进行在线辨识与分析、智能判断和告警、自动限制控制与处理、保护动作以及事故后的反演进行递阶式的处理过程使得事故得到有效的控制和限制、最大限度的实现事故的区域隔离和局部分解，通过事故处理的自动化（或半自动、手动）试图避免事态的扩大，同时将损失降到最小。每个环节和流程形成闭环式的冗错控制系统，各环节、流程间形成关联和互动最终实现生产运行系统的安全最优防护体系。
3.4设备管理系统
在工业制铝生产的时候，为了确保各个设备可以安全稳定地运行，需要对电解铝的生产设备进行很好地监测管理，如整流器、GIS 开关、整流柜、电解槽等，通过监测管理可以根据反馈的设备参数，合理地预测设备使用的寿命与工作效能。在电解铝生产的过程中一旦发生了安全事故，不仅会对企业造成巨大的经济损失且工作人员的人身安全也将受到一定的危害。通过对生产设备进行很好地监测管理，可以进行及时有效的预防处理，确保将安全隐患扼杀在萌芽状态下。 参考文献：
[1]朱邦成. 电解铝生产过程控制系统的研究和应用[J]. 世界有色金属, 2019(4).
[2]许和平, 郭王勇, 张国秦,等. 电解铝生产过程控制系统的研究和应用[C]// 中国科协年会:, 全国铝冶金技术研讨会. 2013.
[3]唐秀茂. 探析电解铝生产设备的智能化操控系统[J]. 低碳世界, 2018, 185(11):292-293.
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