李承山

(中國有色(沈陽)冶金機(jī)械有限公司 設(shè)計(jì)研究院， 遼寧 沈陽 110141)

鋁電解槽專用操作機(jī)組的發(fā)展和設(shè)計(jì)方法探討

李承山

(中國有色(沈陽)冶金機(jī)械有限公司 設(shè)計(jì)研究院， 遼寧 沈陽 110141)

介紹了鋁的基本特點(diǎn)、應(yīng)用范圍領(lǐng)域和重要作用，對(duì)鋁的電解法提取起源進(jìn)行了簡述，并詳細(xì)敘述了鋁電解生產(chǎn)原理，指出當(dāng)今節(jié)能環(huán)保政策條件下鋁電解專用操作機(jī)組的瓶頸問題。簡單總結(jié)了電解鋁的一般工藝過程，并針對(duì)當(dāng)前形勢和環(huán)保節(jié)能政策要求，分析總結(jié)了鋁電解行業(yè)將來的發(fā)展方向和趨勢?？偨Y(jié)了現(xiàn)有鋁電解槽專用操作機(jī)組的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，以及國內(nèi)機(jī)組的發(fā)展歷程。通過簡單說明電解槽電解生產(chǎn)過程中的基本操作要求，分析現(xiàn)場實(shí)際操作需求和節(jié)能環(huán)保需要，結(jié)合鋁電解多功能機(jī)組的結(jié)構(gòu)、功能、應(yīng)用和技術(shù)現(xiàn)狀，提出新一代鋁電解槽專用操作機(jī)組的基本需求、功能和發(fā)展方向。

鋁電解多功能機(jī)組；專用操作設(shè)備；電解槽；起重機(jī)

0 前言

金屬鋁是地球上含量豐富的金屬元素之一。然而，直到19世紀(jì)80年代，美國俄亥俄州Charles Hall和法國Paul Heroupt[1]各自獨(dú)立地將溶解在熔融冰晶石中的氧化鋁的電解還原技開發(fā)成功之后，電解法生產(chǎn)鋁得以問世和普及，鋁才真正在工程領(lǐng)域得到大量應(yīng)用。由于鋁及其合金的輕質(zhì)量、高導(dǎo)電導(dǎo)熱性、防腐蝕等優(yōu)秀特性，在航空、建筑、汽車工業(yè)中的作用越來越重要，得到了最優(yōu)應(yīng)用效果并推動(dòng)了三大重要行業(yè)的迅速發(fā)展。鋁的大量使用，使得輕質(zhì)、長距離、低損耗、低成本電力輸送成為可能，推動(dòng)電力行業(yè)大力發(fā)展并遍及各個(gè)角落。鋁的出現(xiàn)還推動(dòng)了食品、電器電子等眾多行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，反向也促進(jìn)了制鋁行業(yè)的發(fā)展。鋁應(yīng)用已發(fā)展成足以使現(xiàn)代生活的各個(gè)側(cè)面直接地受到影響的舉足輕重的作用。

冰晶石—氧化鋁熔鹽電解法工藝流程和生產(chǎn)設(shè)備比較簡單，適于大規(guī)模工業(yè)性生產(chǎn)，并可直接得到高品位的純鋁，因此世界上幾乎所有鋁都是由電解法生產(chǎn)的?，F(xiàn)代鋁工業(yè)生產(chǎn)，普遍采用冰晶石- 氧化鋁熔鹽電解法。以碳素材料作為陽極，鋁液作為陰極，經(jīng)整流車間出來的強(qiáng)大的直流電流由陽極導(dǎo)入，經(jīng)過電解質(zhì)與鋁液層，由陰極導(dǎo)出，在電解槽內(nèi)的兩極上進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，陽極產(chǎn)物主要是二氧化碳和一氧化碳?xì)怏w，但其中含有一定量的氟化氫等有害氣體和固體粉塵。對(duì)陽極氣體進(jìn)行凈化處理，除去有害氣體和粉塵后，排入大氣中，回收的氟化物(主要是冰晶石)返回電解槽。陰極產(chǎn)物是鋁液，隨著電解的不斷進(jìn)行，鋁液通過真空抬包周期性地從槽內(nèi)抽出，送往鑄造車間經(jīng)凈化澄清之后，澆注成鋁錠，或直接加工成線坯、型材等。

正是由于制鋁行業(yè)的蓬勃發(fā)展，鋁電解槽專用關(guān)鍵操作設(shè)備——鋁電解多功能機(jī)組的制造行業(yè)才得以發(fā)展并壯大。鋁電解多功能機(jī)組經(jīng)歷了從低位機(jī)組——低中位機(jī)組——高位機(jī)組的發(fā)展過程，如今普遍采用高位多功能機(jī)組。此時(shí)，鋁電解多功能機(jī)組的技術(shù)和功能已達(dá)到了一個(gè)頂峰。隨著近年來節(jié)能環(huán)保等政策的不斷推行，加上鋁年產(chǎn)量早已達(dá)到飽和，特別是環(huán)境污染的影響已達(dá)到當(dāng)今世界不可再放任的地步。因此，鋁電解多功能機(jī)組的技術(shù)發(fā)展和方向已走向瓶頸。為此，本文將從鋁電解的基本工藝過程及操作需求等方面進(jìn)行分析，結(jié)合鋁電解多功能機(jī)組的技術(shù)現(xiàn)狀，探討適應(yīng)當(dāng)前時(shí)代要求的新一代鋁電解多功能機(jī)組的發(fā)展方向和內(nèi)容。

1 鋁電解工藝過程及行業(yè)發(fā)展

鋁電解工藝總結(jié)起來就是溶解在熔融冰晶石中的氧化鋁在直流電作用下不斷在陰極析出液態(tài)純鋁的過程。鋁電解法生產(chǎn)的原理和特點(diǎn)為鋁電解工藝過程劃定了范圍：一是原料，即氧化鋁和冰晶石。在連續(xù)的鋁電解過程中，純鋁鋁液被抽出，原料需要定量定時(shí)添加。二是電力。只有源源不斷的低廉的電力供應(yīng)才能維持鋁電解過程的持續(xù)。

著力于節(jié)能減排和降低原鋁成本，并在源頭上減少氣固廢物料污染的同時(shí)，加強(qiáng)物料的無害化和資源化處理，實(shí)現(xiàn)資源再生和循環(huán)利用，鋁電解方法和工藝過程也在不斷改善和提高。

當(dāng)前國情的變化和政策的出臺(tái)，使得鋁電解行業(yè)正在沿著不斷提升技術(shù)水平、不斷擴(kuò)大單位產(chǎn)能、不斷降低能耗的方面發(fā)展，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)電力和原料是鋁電解的關(guān)鍵，也是制鋁成本高的決定因素，因此各大企業(yè)發(fā)展規(guī)模均瞄準(zhǔn)原料豐富、電力成本低廉的地區(qū)發(fā)展。如國內(nèi)新疆等地，煤資源豐富，電力成本低，再加上政府對(duì)煤開采政策的放開，使該地受到不少鋁電解企業(yè)的青睞。

(2)大電流、高日產(chǎn)量大型預(yù)焙電解槽的推廣也是鋁電解行業(yè)的發(fā)展方向。在沒有打破電解法生產(chǎn)鋁的壟斷形式下，單位產(chǎn)量和智能化程度高、粉塵和煙氣治理效果好的強(qiáng)電流超大型電解槽是首選。也是各大企業(yè)降低噸鋁成本的主要途徑。目前國內(nèi)以投入生產(chǎn)的最大電流達(dá)到600kA，最大電解槽日產(chǎn)量達(dá)近5t。同時(shí)，電流效率在不斷提高，噸鋁電耗在不斷降低。

(3)上下游產(chǎn)品聯(lián)合發(fā)展，規(guī)模化程度提高顯著。市場需求飽滿和國家節(jié)能環(huán)保政策讓單純發(fā)展電解鋁的企業(yè)無法支撐?？刂茋嶄X生產(chǎn)成本，并盡快將產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為現(xiàn)金流，是鋁電解企業(yè)最為關(guān)心的大事。從上游產(chǎn)品看，控制成本就是在原料、電力等供應(yīng)上保持最低成本、最高效率和最快速度。從下游產(chǎn)品看，工業(yè)純鋁再加工是擴(kuò)大純鋁產(chǎn)品銷售范圍和間接保證噸鋁價(jià)格的不二選擇。上中下游產(chǎn)品聯(lián)合、統(tǒng)一管理，不斷增大規(guī)模，是將來鋁電解行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

(4)勞動(dòng)力成本的不斷提高，鋁電解生產(chǎn)作業(yè)的日趨標(biāo)準(zhǔn)化，使得少人或無人化電解生產(chǎn)成為鋁電解行業(yè)的又一發(fā)展方向。

2 鋁電解槽專用操作機(jī)組現(xiàn)狀

2.1 現(xiàn)有結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

目前機(jī)組的主要結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)是：

(1)大車采用普通橋架結(jié)構(gòu)。

(2)工具小車設(shè)置打擊工具、陽極工具、清理鏟和下料系統(tǒng)。工具可實(shí)現(xiàn)270°內(nèi)旋轉(zhuǎn)及作業(yè)。

(3)出鋁小車有兩種：一種為單獨(dú)小車結(jié)構(gòu)，另一種為出鋁系統(tǒng)置于工具小車上。而吊鉤又有兩種構(gòu)造方式，一種為硬鉤型式，即提升機(jī)構(gòu)在多級(jí)導(dǎo)向框架內(nèi)升降，保證吊運(yùn)物品時(shí)無擺動(dòng)；另一種為半軟鉤型式，僅有一節(jié)固定導(dǎo)向框架，吊鉤吊鋁包時(shí)正好位于框架內(nèi)，而其它吊運(yùn)作業(yè)時(shí)為軟鉤狀態(tài)。大車高速運(yùn)行之前，將吊運(yùn)物品提升至該位置，可防止擺動(dòng)，應(yīng)用范圍較硬鉤廣泛。

(4)整車可遙控或在駕駛室內(nèi)操作。

(5)防磁阻磁技術(shù)。受大電流強(qiáng)度和強(qiáng)磁場環(huán)境影響，機(jī)組運(yùn)行及電氣設(shè)備受到較大影響，從而衍生了防磁阻磁技術(shù)在機(jī)組運(yùn)行機(jī)構(gòu)、電氣控制設(shè)備等位置的應(yīng)用，在機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性上提供了有力保障。

(6)靜電釋放技術(shù)。在電解車間運(yùn)行過程中機(jī)組金屬結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大量靜電，對(duì)機(jī)組設(shè)備和人員安全帶來隱患。靜電釋放技術(shù)的應(yīng)用，解決了這一難題。

2.2 發(fā)展歷程

電解槽在進(jìn)行鋁電解過程中，主要涉及破碎電解質(zhì)結(jié)殼、添加氧化鋁和氟化鹽粉料、更換陽極、清理陽極坑殘?jiān)?、出鋁并計(jì)量、輔助提升陽極母線等操作。鋁電解槽專用操作機(jī)組，亦即鋁電解多功能機(jī)組，采用橋式起重機(jī)的橋架作為承載和運(yùn)行機(jī)構(gòu)，在橋架上配置有多個(gè)工具的工具小車、進(jìn)行出鋁和計(jì)量的出鋁小車、電葫蘆等，能夠完成電解槽上述所有操作過程，使電解鋁生產(chǎn)從根本上解決勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)環(huán)境和條件差的問題，實(shí)現(xiàn)高效、安全、人性化操作的現(xiàn)代化生產(chǎn)。鋁電解槽專用操作機(jī)組經(jīng)歷了一系列成長過程，發(fā)展成為集機(jī)械、液壓氣動(dòng)、電氣控制、絕緣防磁等一體的高新技術(shù)產(chǎn)品。國內(nèi)制鋁設(shè)備制造龍頭企業(yè)——中國有色(沈陽)冶金機(jī)械有限公司創(chuàng)造和見證了鋁電解槽專用操作機(jī)組發(fā)展歷程。

(1)1936年，中國第一家鋁廠[2]，撫順鋁廠引進(jìn)ECL低位天車；

(2)20世紀(jì)80年代至90年代，吸收和消化國外低位天車技術(shù)，出現(xiàn)第一批國產(chǎn)低位天車。

(3)20世紀(jì)90年代初期，低位天車逐漸成熟，并開始發(fā)展具有中位特點(diǎn)的低位天車。

(4)20世紀(jì)90年代中后期，隨著大面多點(diǎn)進(jìn)電預(yù)焙槽的應(yīng)用，開始出現(xiàn)高位天車；

(5)以四川啟明星鋁廠與沈陽冶金機(jī)械有限公司合作，吸收和消化國外天車的優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)出功能全面、性能穩(wěn)定可靠的新一代鋁電解多功能起重機(jī)，一舉獲得國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。從此之后，我國鋁電解槽專用操作機(jī)組進(jìn)入全面發(fā)展階段。

3 新一代專用操作機(jī)組的發(fā)展方向

3.1 鋁電解生產(chǎn)的需求

我國正在經(jīng)歷勞動(dòng)低廉到勞動(dòng)力成本快速增長的發(fā)展轉(zhuǎn)變過程，節(jié)能環(huán)保政策步步緊逼，為了能夠生存，已有大部分鋁電解企業(yè)陸續(xù)開展科技創(chuàng)新，實(shí)施智能化生產(chǎn)和管理電解車間。為此，未來鋁的電解槽生產(chǎn)過程和流程將嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，高端電子電氣檢測和監(jiān)控技術(shù)將大量運(yùn)用。電解車間的絕大多數(shù)工作將由自動(dòng)化設(shè)備按標(biāo)準(zhǔn)流程完成，而所有過程將有先進(jìn)的電子設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)采集記錄和備案，人員無需進(jìn)入環(huán)境惡劣的車間且僅有非常少的人員在主控室進(jìn)行值班作業(yè)。人性化工作環(huán)境和條件將得到淋漓盡致的體現(xiàn)。

3.2 專用操作機(jī)組的性能要求

隨著超大電流電解槽的應(yīng)用和發(fā)展，車間的特殊環(huán)境對(duì)專用操作機(jī)組在可靠性及運(yùn)轉(zhuǎn)率等方面提出了更高要求。再加上未來無人化和智能化鋁電解車間的實(shí)施，未來的鋁電解專用操作機(jī)組應(yīng)具備高智能化、高可靠性、高運(yùn)轉(zhuǎn)率、高穩(wěn)定性和長周期免維護(hù)性能。

3.3 專用操作機(jī)組的結(jié)構(gòu)配置趨勢

除了現(xiàn)有鋁電解多功能機(jī)組的工具配置外，還需配置槽蓋移除和放置機(jī)構(gòu)，槽沿清理機(jī)構(gòu)，鋁導(dǎo)桿和母線清刷機(jī)構(gòu)等鋁電解過程操作的全套機(jī)構(gòu)。

3.4 專用操作機(jī)組的功能配置趨勢

為了適應(yīng)無人化和智能化鋁電解生產(chǎn)車間高效率操作，專用操作機(jī)組在功能上，特別是自動(dòng)化動(dòng)作響應(yīng)和檢測上的功能需要加強(qiáng)和完善。

(1)具備強(qiáng)大的信息處理能力和無線監(jiān)控檢測能力。能夠?qū)崟r(shí)、迅速、準(zhǔn)確與主控室進(jìn)行信息交換和數(shù)據(jù)傳輸，保證專用操作機(jī)組的操作乃至每一次運(yùn)行數(shù)據(jù)都在主控室的掌控和調(diào)度之下。

(2)大車、小車運(yùn)行點(diǎn)位檢測功能。保證機(jī)組能夠根據(jù)主控室的指令準(zhǔn)備到達(dá)各操作工位。

(3)各項(xiàng)工具根據(jù)指令自動(dòng)實(shí)施響應(yīng)動(dòng)作，并能夠與大、小車相互配合完成點(diǎn)位操作動(dòng)作。此外，工具的升降位置判斷、力度檢測等功能必不可少。

(4)遠(yuǎn)程信息采集和維護(hù)。實(shí)現(xiàn)設(shè)備制造企業(yè)和使用企業(yè)的聯(lián)合，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測專用操作機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)工作。同時(shí)，通過分析機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，更有利于完善機(jī)組功能。

4 設(shè)計(jì)方法探討

當(dāng)今社會(huì)是信息化和電子化集約發(fā)展和飛速發(fā)展的時(shí)代，工程領(lǐng)域的電子智能化技術(shù)早已成熟并遍及各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域。未來智能化鋁電解槽專用操作機(jī)組在電氣和監(jiān)控等方面的信息資源和應(yīng)用案例極為豐富，其發(fā)展的主要工作是引進(jìn)和固化；而為了保證操作機(jī)組自動(dòng)化運(yùn)行和操作的穩(wěn)定性和可靠性，適應(yīng)未來全智能化、自動(dòng)化車間應(yīng)用的需要，在設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)上需要更深一層次研究和更全面的分析模擬。

4.1 全工況分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的優(yōu)化

無人化車間對(duì)操作機(jī)組的長期無故障運(yùn)行要求較高，大、小車穩(wěn)定運(yùn)行是關(guān)鍵。從自身結(jié)構(gòu)考慮，小車位于大車橋架不同位置、小車是否吊重等影響大車穩(wěn)定運(yùn)行。而大車橋架扭曲、主梁下?lián)系榷加绊懶≤嚪€(wěn)定運(yùn)行。共同的問題是使小車在各工況下運(yùn)行時(shí)，保證橋架結(jié)構(gòu)整體及形位一致。

(1)小車輪壓分析

一般小車均為4輪支撐結(jié)構(gòu)，輪壓分布為：

(1)

式中Ngi—第i個(gè)小車車輪的輪壓；Gpj—小車上第j個(gè)質(zhì)量體的重量；k—小車上質(zhì)量體的數(shù)量；eij—小車上第j個(gè)質(zhì)量體在第i個(gè)車輪方向上的偏移量比。

除吊重外，小車上各結(jié)構(gòu)位置及重量是不發(fā)生變化的，在額定吊重G額下，僅吊運(yùn)重物在各輪上的重力分配為：

NLi=G額·eib

(2)

式中NLi—第i個(gè)小車車輪的承受額定吊重的重量；eib—額定吊重在小車第i個(gè)車輪方向上的偏移量比。

則，小車輪壓工況可表示成以下函數(shù)：

(3)

亦即，為滿足自動(dòng)化要求和運(yùn)行過程中結(jié)構(gòu)及受力等穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要結(jié)合主梁截面選擇仔細(xì)考慮。

(2)橋架剛性

大車橋架為操作機(jī)組的主要承載結(jié)構(gòu)，橋架結(jié)構(gòu)在水平方向上的剛度影響橋架結(jié)構(gòu)形狀(即扭曲)；而豎直方向的剛度影響大、小車運(yùn)行。

通過模擬計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，不同跨度的橋架，其主梁與所承載載荷呈一定的線性關(guān)系，見圖1。鋁電解槽專用操作機(jī)組的橋架至少包含兩根主梁，兩根主梁受載后的變形量差是影響整車運(yùn)行的關(guān)鍵因素。

圖1 主梁下?lián)狭颗c載荷的關(guān)系

針對(duì)相同截面主梁，操作機(jī)組在兩根主梁上的設(shè)備配置一般不同，故主梁承載前的下?lián)狭坎⒉幌嗤?/p>

(4)

式中fi—第i根主梁受載后的下?lián)狭?；fij—第j個(gè)質(zhì)量體對(duì)第i根主梁中部產(chǎn)生的下?lián)献冃瘟?；Pij—第i根主梁上的第j個(gè)質(zhì)量體的重量；Ci—第i根主梁的剛性系數(shù)；Cij—第j個(gè)質(zhì)量體在第i根主梁上的尺寸系數(shù)。

從而，可計(jì)算得到組成橋架的主梁在同一工況下的下?lián)狭坎?/p>

Δfc=fc1-fc2

(5)

式中 Δfc—工況c下橋架主梁下?lián)狭坎睿籪c1、fc1—工況c下第1、2根主梁中部產(chǎn)生的下?lián)献冃瘟俊?/p>

以一個(gè)工作周期下各工況的持續(xù)時(shí)間為加權(quán)因子，對(duì)所有工況下橋架主梁的下?lián)狭坎钸M(jìn)行加權(quán)平均統(tǒng)計(jì)，見公式(6)，確定最優(yōu)組合的橋架主梁設(shè)計(jì)方案。

(6)

式中 Δfavg—橋架主梁下?lián)狭坎罱y(tǒng)計(jì)平均值；λc—工況c在一個(gè)工作周期內(nèi)占用的時(shí)間量；Cf—操作機(jī)組一個(gè)周期的時(shí)間總量。

設(shè)計(jì)過程中，針對(duì)不同工況通過計(jì)算確定主梁的下?lián)洗笮。钪匾氖潜ＷC橋架主梁在承載時(shí)下?lián)献冃瘟恳恢?。上述?jì)算方法介紹了部分考慮主要工況和小車載荷的影響來確定主要參數(shù)的過程，通過類推可以得到更為全面的方法集合，在此不做累述。

4.2 可靠性設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的可靠性[3]設(shè)計(jì)是指在遵循系統(tǒng)工程規(guī)范的基礎(chǔ)上，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，采用一些專門技術(shù)，將可靠性“設(shè)計(jì)”到系統(tǒng)中，以滿足系統(tǒng)可靠性的要求。它是根據(jù)需要和可能，在事先就考慮產(chǎn)品可靠性諸因素基礎(chǔ)上的一種設(shè)計(jì)方法。

(1)產(chǎn)品可靠性

以一段時(shí)期為限，企業(yè)所生產(chǎn)的某種產(chǎn)品的可靠性。這是關(guān)系一個(gè)企業(yè)存亡的關(guān)鍵參數(shù)之一。從整體有效性考慮，計(jì)算方法如下：

(7)

式中R(t)—統(tǒng)計(jì)時(shí)期t內(nèi)產(chǎn)品的可靠度；T—統(tǒng)計(jì)時(shí)期t內(nèi)產(chǎn)品數(shù)量；W(t)—統(tǒng)計(jì)時(shí)期t內(nèi)失效產(chǎn)品數(shù)量。

(2)整機(jī)系統(tǒng)可靠性

鋁電解槽專用操作機(jī)組是一個(gè)并聯(lián)和串聯(lián)相結(jié)合的系統(tǒng)。并聯(lián)為各個(gè)小車之間、各項(xiàng)工具之間的動(dòng)作系統(tǒng)，而串聯(lián)則為各工具之間、以及工具與大小車運(yùn)行之間的關(guān)聯(lián)系統(tǒng)。此外，大車運(yùn)行可靠是其它所有小車和工具能夠正常作業(yè)的基本保障；小車運(yùn)行可靠是工具能夠正常使用的基本保證。鋁電解槽專用操作機(jī)組系統(tǒng)和各機(jī)構(gòu)的關(guān)系見圖2。

圖2 鋁電解槽專用操作機(jī)組運(yùn)行系統(tǒng)簡化分析

根據(jù)圖2所示混合系統(tǒng)，從整機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性上分析，整機(jī)系統(tǒng)可靠度可表示為：

(8)

式中R(t)—統(tǒng)計(jì)時(shí)期t內(nèi)的可靠度；i—整機(jī)系統(tǒng)包含的一級(jí)子系統(tǒng)數(shù)量；j—某一級(jí)子系統(tǒng)下的二級(jí)子系統(tǒng)數(shù)量；k—某二級(jí)子系統(tǒng)下的三級(jí)子系統(tǒng)數(shù)量。

對(duì)應(yīng)于圖2系統(tǒng)，公式(8)中的R1(t)、R2j(t)、R21k(t)分別表示了大車、工具小車和出鋁小車運(yùn)行的可靠度。

此外，操作機(jī)組的電控系統(tǒng)、氣液壓系統(tǒng)等均可根據(jù)機(jī)組操作順序和機(jī)構(gòu)間的關(guān)聯(lián)與限制在整機(jī)系統(tǒng)可靠度計(jì)算中體現(xiàn)。

智能化、自動(dòng)化操作機(jī)組設(shè)備的高效、長時(shí)無故障運(yùn)行離不開整機(jī)系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)的全面分析和改進(jìn)。當(dāng)前能源和環(huán)境要求也需要鋁電解槽專用操作機(jī)組在可靠性等諸多方面深入拓展。

5 結(jié)論

國家已強(qiáng)令對(duì)大污染、高能耗企業(yè)的治理，作為鋁電解行業(yè)從中獲得深化改革、標(biāo)準(zhǔn)流程、規(guī)范作業(yè)的巨大變革和革新。而作為受之影響的制鋁設(shè)備制造行業(yè)，更需要提前構(gòu)思，強(qiáng)化科研，開發(fā)高效、低能耗、自動(dòng)化、智能化設(shè)備，為鋁電解行業(yè)變革提供鼎力協(xié)助。

[1] 杜科選等.鋁電解和鋁合金鑄造生產(chǎn)與安全[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2012.

[2] 張永注.我國鋁電解設(shè)備發(fā)展的三十年[J].冶金設(shè)備，1980，(4).

[3] 謝里陽等.機(jī)械可靠性基本理論與方法[M].北京：科學(xué)出版社，2012.

DevelopmentandDesignMethodDiscussionofSpecialOperatingMachineforAluminumElectrolyticCell

LI Cheng-shan
(Design and Research Institute, NFC (Shenyang) Metallurgy Machinery Co., Ltd. Shenyang 110141, China)

The basic characteristics, application areas and important role of aluminum are introduced, the origin of aluminum electrolytic process is described, the principle of electrolytic aluminum production is described in detail, and the bottleneck problem of the machine is pointed out with the condition of the current energy conservation and environmental protection policy. The general process of electrolytic aluminum is summarized simply, and in view with the current situation of policy for environmental protection and energy conservation, development direction and trend for the aluminum electrolytic industry are analyzed and summarized in the future. The existing structure, characteristics and development of the special operating machine for aluminum electrolytic cell are summarized. With the basic operating process is declared, the actual operation requirements and needs of energy conservation and environmental protection are analyzed, also structure, function, application and technical status of a new generation machine are put forward.

pot tending machine； special operating equipment； electrolytic cell； crane

2014-08-26

李承山(1982-)，男，四川岳池人，工程師，碩士研究生，主要從事鋁電解多功能機(jī)組研發(fā)和設(shè)計(jì)工作、制鋁設(shè)備和冶礦設(shè)備的電算分析工作，現(xiàn)任中國有色(沈陽)冶金機(jī)械有限公司基礎(chǔ)技術(shù)學(xué)科帶頭人兼科室經(jīng)理。

TF815

A

1003-8884(2014)06-0012-05