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电解铝整流机组电气设备安装调试及维护分析

发表时间：2021/7/2 来源：《中国科技信息》2021年8月作者：罗森纲

[导读] 电解铝整流机组是电解铝生产的核心设备，其运行质量和稳定性直接决定了电解铝的生产效率。

广西百矿铝业有限公司广西百色罗森纲 533000

摘要：电解铝整流机组是电解铝生产的核心设备，其运行质量和稳定性直接决定了电解铝的生产效率。整流机组电气设备组成结构非常复杂，对安装和调试的要求比较高，需要严格按照相应的规范和标准进行安装及调试，才能发现存在问题，及时解决，从而保证电解铝生产的效率和质量。通过加强电气设备安装调试及运行维护的风险管控，对于提升铝电解过程的稳定性，提高行业经济利润有着非常重要的意义。
关键词：电解铝；整流机组；电气设备；运行维护
        1.电解铝整流机组电气设备的安装
        结合以往经验来看，电解铝过程中电气系统所释放的电能一般保持在 220kV，因为电能总量较大，因此企业需要匹配相应承载能力的电气主线，通过提升电气主线的安装效果，对减少断电事故发生几率，确保企业生产过程安全性有着非常重要的作用。在选择电气主线材料时，需要对材料型号、尺寸、材质、传导能力、承压能力等参数进行详细计算，根据计算结果选择相应规格的电气主线材料。在主线路安装过程中，安装人员除了对安装操作流程进行严格因素考量结果，对安装线路进行绝缘、防潮等处理，减少局部发电安全事故的发生几率。
        变压器是整流机组中主要的电气设备，为充分发挥变压器的作用和功能，在具体安装过程中，根据电解铝整流机组的实际运行情况和要求，合理选择变压器台数、型号、种类。如果负荷比较大，则要尽量选择三绕组变压器，和其他种类的变压器相比，此种变压器具有性能稳定、更加经济的优势，可满足电解铝生产对大功率供电量的需求。总而言之，在整流机组电气设备安装过程中，必须高度重视变压器的重要性，根据其他系统的实际需求，选择与之相适的变压器，以保证电解铝生产的安全性和生产效率。
        通常情况下，电解铝在具体生产过程中，整流机组中的变电站和直接和直流母线连接，提供电力支持。如果整流机组变电站发生故障，则会引起母线短路，发生火灾甚至是爆炸，不利于电解铝生产安全的提升。因此，在整流机组电气设备安装过程中，必须确保封闭组合电器安装质量，由专业技术人员完成操作，从根本上保证GIS组合电器安装质量。
        2.整流机组电气设备的调试
        整流机组调试是整个电解铝整流机组电气设备调试的关键环节，整流机组调试内容包括：整流柜水冷系统调试和空载试验两个部分。在前者调试过程中，要求主冷却水进口水温在5℃~30℃之间，压力控制在0.25~0.5MPa之间，水量不能低于36m3/h。电解铝在生产过程中会释放出大量的热，需要冷却水进行降温，复杂会影响电解铝生产的安全性。针对不具备加压条件的整流机组水冷系统而言，需要合理降低压力。在进行空载试验过程中，要先用20A~30A的保险丝接通整流变压器的整流柜，在对电压进行合理调节，对整流柜的运行情况进行全面检查，如果存在异常则要找到异常发生的根源，并进行合理调整，从而逐步解决整流柜中存在问题，确保后期运行的安全性和稳定性。
        电解铝整流机组变压器由三大部分共同组成，包括调压变压器、整流变压器、滤波变压器。通过对变压器进行全面系统的调试，可及时发现变压器安装中存在的问题，并进行及时解决，是保证变压器能够持续、安全、稳定运行的关键。具体调试步骤为：第一步，检测各组接线是否达标，测量绕组连通套管的直流电阻，确认无误后进行额定电压的冲击合闸试验，检验变压器负荷电能是否满足设计要求。第二步，全面检查变压比，对绕组连通套管介质的损角进行全面测量，如果达到设计要求，也要进行冲击合闸试验，发现问题及时处理，避免埋下安全隐患。第三步，对变压器的外壳电阻进行系统化测量，常用的方法为采用2500V兆欧表进行连续1min测量，如果没有发生击穿现象，则表明外壳绝缘电阻达到设计要求，然后进行有载调压切换装置调整，确保其电阻值和出厂值和出厂电阻值相同或者相近。
        3.电解铝设备故障及运行修护
        常见的线路元器件工作有接触不良、线路短路两种。

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进行线路原件故障排除中要遵循先易后难、先主观后客观、先明显后隐蔽等原则，从而保证更快、更准确的判定故障原因及部位。如运行中发现线圈的温度过高或者发出较大噪音。导致温度升高的原因可能是磁导体表面污染、线圈过载、动触头弹簧压力过大等。此外短路环断裂、线圈上外加电压过低以及固定磁铁的螺钉松动会导致噪音变大。触头过热、灼烧或者焊住问题。导致这一故障的原因可能是动触头弹簧力或者行程过小、表面不平整、触头污染以及接触不紧密而产生微小电弧所致。
        整流设备是整个电解铝装置的一部分，工程总体设计中的一些不合理也会引起整流设备的故障。外接铜排的连接方式，下进线上出线结构的整流柜，其外接铜排母线采用软连接，引出母线的大部分重量压在整流柜内的汇流母排上，是汇流母线变形的原因之一。同时由于未固定，引出母线在整流柜运行中晃动严重，使柜内相关的绝缘损坏，引起短路故障。因此建议加强结构强度，合理安排支承点，同时加大绝缘支承件厚度。整流柜外接母线的绝缘支承件厚度仅基于耐压数据，对地爬电距离较小，在实际运行中，当积灰较多和空气潮湿时，易引起爬电而产生对地短路。根据实际经验，绝缘支承件厚度以 100 mm 为宜。选择时排风口位置应注意避雨。某铝厂，整流柜户内安装时，建筑物的屋顶排风口位置正好在整流柜上方，漏雨时，雨水流入整流柜造成短路。与此同时，需要增设保护装置，当硅元件被击穿后，故障整流柜将承受正常整流柜输出的电压，电流通过直流母线向故障整流柜反送，使事故扩大。为解决此问题，增设逆流保护，即安装逆流直流测量装置，当该装置检测到反向电流后发出跳闸信号，切断全部整流机组，然后，将故障机组的直流侧直流开关打开，故障机组退出后，再将正常机组投入运行。
        电解铝设备在使用寿命期限之内是可以一直运行工作，但是会随着寿命的不断损耗，而
产生相应的故障问题。针对这种现象的发生，企业需要引导维护人员明确相应的维修理念。基于设备的工业参数，确定电解铝设备在实际使用过程中最容易产生故障问题的原件是哪些，然后基于元件的消耗，在规定日期之内进行元件的更换。与此同时，维护人员需要对设备出现的紧急故障问题进行明确，并以此为基础进行紧急性故障问题排除预案的制定。维护人员需要明确设备在实际运行过程中，如若出现超负荷工作，会导致设备疲劳现象的产生，进而导致设备故障问题的发生。对于此类故障问题的发生，需要注重对预案的制定，并结合预案措施进行问题故障的解决。当前，设备突发故障的产生是因为人为因素或者是其它不确定因素的影响而导致故障问题的产生。这种故障无法通过预案和预防性维修能解决的。不可控因素较多，但是突出故障的产生大多是由于人为因素造成的，所以针对次类型故障问题的产生，需要及时停止运行，以此避免情况的恶化，确定故障的发生位置。等到故障问题解决，需要对设备的工艺参数进行有效的修正和比对，确定其设备符合实际生产之后，开始恢复运行。
        传统事后维修方式已经无法满足当前电解铝设备运行发展的实际需求，需要明确预防性维修的重要性，基于电解铝设备实际运行情况，开展高质量的预防性维修，以此促进设备的稳定运行，降低设备故障问题发生的概率。通过对定检模式的开展，实现维护效果的提升，并相抵设备维修成本，确保设备的安全运行。基于此，企业需要重视对预防性维修模式的应用，具体方法为，首先维护人员需要以天为单位，对设备进行定检，并有效掌握电解铝设备的实际运行状态，其次如若在预防维修过程中发现设备存在问题故障，需要以实际情况为基础，进行解决方案的制定，避免故障问题的扩大，减少故障问题而造成的损失，最后企业可以进行职责区域的有效划分，并组织检查小组采用定期与非定期的方式对维护人员所在区域进行检查，以此提升预防维修效果。
        4..结语
        综上所述，在电气设备安装调试及运行维护过程中，受到不同条件因素影响，很容易出现许多操作类问题，但是电解铝的过程涉及到许多危险品的使用，如果不能对其进行有效管控，势必将影响到电解铝生产过程的安全等级。针对电气设备在安装调试及运行维护过程中遇到的相关性问题，制定相应的应对措施，对提升电气设备运行质量，降低生产安全事故发生概率有着积极的意义。
参考文献：
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[3]陈伟国.采用晶闸管整流技术电解铝用大型整流变压器设计[J].轻金属,2018(05):61-64.
作者信息:罗森纲，男（1983.12），壮族，广西百色，专科，研究方向：电解铝整流机组电气设备安装调试及维护分析